直缝埋弧焊钢管的扩径

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1、42焊管第23卷第5期2000年9月直缝埋弧焊钢管的扩径张绍庆(宝钢设计总院上海201900)摘要对大直径直缝埋弧焊管生产中的扩径工序所采用的两种扩径方法机械扩径和水压扩径的原理~设备组成及特性进行了详细的对比和分析并讲述了机械扩径头的改进和发展指出机械扩径在目前仍是一种比较可靠有效的扩径手段O主题词直缝焊钢管埋弧焊扩径扩径机结构工艺尺寸精度1前言程中质量控制的重要指标之一不管是管线随着我国东西~南北油气大干线~海底管用钢管还是桩用和结构用钢管都是由多根线~矿浆管线建设高潮的到来建设大直径直焊管对焊而成的因此对其管径公差~椭圆缝埋弧焊管厂已是当务之急O

2、直缝埋弧焊管度~直度都有严格的技术要求和标准O的生产方法一些文章中已做了许多介绍如:(2)消除在制管过程中由成型压缩加工RBE~JCOE~UOE等本文就不再赘述O但不所产生的所谓包申格效应'(BaushinerEf-管采用哪一种生产方法扩径是直缝埋弧焊fect)根据钢种不同增加钢管强度0~管生产中重要的工序之一也就是通常用英15%O文字母表示各种生产方法缩写中的E'即(3)消除焊接过程中造成的焊缝部位的EXpandinO残余应力避免石油或天然气中的氢在焊缝应力集中的区域产生氢脆而导致裂纹O图12扩径工序的目的所示为扩径前后钢管应力分布的比较O(1)矫正

3、由焊接热效应造成的钢管变形使钢管几何尺寸如管径~椭圆度~直度等达到所要求的精度见表1O钢管管径精度和几何尺寸是焊管生产过表1钢管几何尺寸精度要求GB/T9711.1APIspec5LDIN171721997钢管+6.35+6.35管体5.0外径-3.2-3.2公差+2.38+2.38管端1.6(mm)-0.79-0.79管端椭圆度1.01.01.0(%)直度(mm)0.2%L0.2%L0.2%L注:L单根钢管长度mmO图1扩径前后钢管内应力的比较第23卷第期张绍庆,直缝埋弧焊钢管的扩径43扩径率一般采用钢管直径的时每小时36根而机械扩径时每小时281扩

4、径后钢管壁厚可能减薄约8根对167mm(42in)钢管采用水压扩径钢管长度减短约在选择钢管最佳扩时每小时18根而机械扩径时每小时23径率时应考虑焊缝的影响分析扩径率与焊根也就是说机械扩径其效率与管径大小关缝和钢管母材上的残余应力之间的相互关系不大所以相对而言增大管径效率也就系确定最佳扩径率否则就会使钢管出现高椭圆度(2)容易满足对钢管内径尺寸的严格要求当敷设长输管道时钢管在野外工地安装3机械扩径和水压扩径的特点焊接以内径为基准两根钢管管端对接后的钢管扩径方式分为水压扩径和机械扩径内径错边量越小输送阻力也就越小所以对两种早期(即191年1962年)建的U

5、OE钢管内径尺寸精度的要求也日益严格而水焊管机组配备的大部分是水压扩径机197压扩径恰恰是用外模套控制钢管外径不能年美国AOSmith公司首先开发了机械扩保证内径尺寸精度机械扩径是用插入钢管径机并取得专利并在该公司Wilwaukee内的扩径头进行扩径因此完全可以控制钢厂投入使用从此以后建的UOE焊管机组管内径尺寸精度而与壁厚变化无关几乎全部采用机械扩径机(3)椭圆度好水压扩径时因外焊缝与机械扩径与水压扩径比较有如下优点,外模套接触使其附近的管壁凹陷破坏了钢(1)生产大直径钢管时效率高由于水压管的椭圆度机械扩径时只要把焊缝对准扩扩径时需要先充低压水然后再

6、增压达到钢径头上扇形块的沟槽扩径时焊缝部位不受管屈服时再增压随着生产的管径逐渐增大约束从而形成光滑面这样就有效地减少了效率就大幅度降低例如以钢管长度12m由焊接部位引起的破坏如图2所示计对696mm(24in)钢管进行水压扩径(4)管端形状和尺寸精度高水压扩径图2焊缝部位扩径效果比较时钢管两端需要压入锥形压头靠镶在压头同时又可进行水压试验因此可以减少生产上的密封涨圈进行径向密封这样钢管管端场地和操作人员与压头接触部分扩径效果与钢管管体部分不一致而机械扩径则无此现象管端形状和尺4水压扩径和机械扩径的工作原理及寸好对野外现场安装和对焊均有利设备组成另外水压

7、扩径最大的优点是既可扩径扩径方式分为水压扩径和机械扩径其-44-焊管-000年9月设备也分为水压扩径机和机械扩径机O套9锁紧装置9两个锥形压头(一端固定的9另4.水压扩径机一端是移动的)和水压系统组成O如图所示9主要由底座9八对开启式模水压扩径的原理是往两端密封的钢管充图水压扩径机锁紧装置压环密封涨圈4半模套5钢管锥形压头锥形压头座压力头9拉杆0底座铰链轴导向轨道高压水9造成超过屈服极限一定的压力(按度要缩短9这时钢管一端的锥形压头相应地.5倍的应力极限值~S的最小值和t的理论向前推进9保持密封O水压扩径后9卸掉锁紧值确定):装置9启开八对两个半模套9

8、再进行静水压试.5>St验9试验压力由下列公式计算:PDSt式中S最小弹性极限;PDt理论壁厚