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1、焊管·第24卷第5期·2001年9月·31·螺旋焊管成型角的合理选择韩丽娟①郭卫东②(太原矿山机器集团有限公司设计研究院030009)摘要介绍了成型角与带钢宽度和螺旋焊管直径的关系,通过对成型角与焊缝应力关系以及成型角与生产能力的关系的分析,指出螺旋焊管的成型角取40°～75°比较合适。主题词钢带钢焊接钢管螺旋缝钢管成型角焊缝应力1前言面对成型角的合理选择作一番讨论。随着石油天然气工业和管道建设的发展,尤其是国家西部开发的西气东输项目的实施,螺旋焊管的需求量越来越大,同时连轧带钢生产的日益发展,焊接技术的进步和自控电子技术在生产中的应用,也为发展螺旋焊管
2、提供了可能的条件。螺旋焊管技术中,成型角是一个重要的参数,它是指螺旋焊管生产中带钢(管坯)中心线与成型焊接后的螺旋管轴线之间的夹角(为锐角),用A表示,如图1所示。从图1中图1螺旋焊管成型示意图可以看出它与带钢(管坯)宽度、螺旋管直径、vc—焊出速度vH—焊接速度S—螺距应力和生产率有一定的关系,下面从这几方B—钢带宽度D—钢管直径A—成型角出I型、V型、Y型、X型焊接坡口,铣刀盘上整钢板中心线使其与铣边机的中心线保持一带有调角机构,可变更铣削角。致,保证两边铣削均匀。(3)铣削出表面光滑平整、无毛刺、无氧总之,铣边机对于改善板边加工质量、提化层,有一定
3、的粗糙度、板宽精度高、无板边高焊接质量及生产效率有着很重要的作用。变形,有利于在焊接过程中减少焊接缺陷。我们应借鉴三菱铣边机的先进之处对现有的(4)该铣边机采用了倾斜及顺铣的铣削刨边机进行改造,用铣边机逐步取代刨边机,方法,使刀具寿命长、更换次数少、可保持连从而不断提高产品的质量,为石油管道工业续生产。提供高标准的优质钢管。(5)板边控制采用CPC控制,即中心位(收稿日期:2001-05-20)置控制,通过检测元件检测带钢宽度,随时调①韩丽娟,1988年毕业于太原重型机械学院轧钢机械设计专业,从事螺旋焊管机组、高速线材轧机设计。②郭卫东,1988年毕业于
4、太原重型机械学院轧钢机械设计专业,从事螺旋焊管机组、高速线材轧机设计。·32·焊管·2001年9月2成型角与带钢(管坯)宽度和螺旋焊出增大成型角将会减小焊缝的法向应力,由管直径的关系于生产螺旋焊管用的原料是纵轧的钢带,它由图1可见,成型角A、钢带宽度B、钢管的冲击韧性沿轧制方向高于横向方向,对螺直径D三者之间的函数关系如下:旋焊管的环向韧性有所改善。由图可以看出cosA=BöPD(1)成型角在40°～75°比较适合。公式(1)反映的是螺距间对缝为零时理想笔直圆柱面上的螺旋线状态A、B、D之间的关系式。由此可见,钢带宽度一定的情况下,成型角的变化直接影响钢
5、管直径的变化,同时同一直径的钢管可以使用不同宽度的钢带,利用不同的成型角而成型。从生产的可行性和经济性考虑,钢带宽度与钢管直径比是有一定界限和范围的。从经济性考虑,成型角愈小生产效率愈高,如采用30°成型角将比图2螺旋焊管应力图采用50°成型角生产相同管径的钢管增产4成型角与生产能力的关系1ö4左右。从可行性来讲,成型角过小调型后由图1可以看出钢管的焊出速度vc和钢管圆度差,钢管质量比较差。焊接速度vH之间的关系为:vc=vHcosA(5)3成型角与焊缝应力的关系由上可以看出,采用小的成型角可以提螺旋焊缝所承受的应力比直缝的小,仅高生产能力,但采用过小的
6、成型角,前面提过为直缝的75%～90%,因此能够承受较大的又存在许多弊端。通常带钢的宽度与钢管外压力。与相同直径的直缝焊管比较,壁厚可减少10%～25%。从材料力学观点来看,一个径之比为1.3～2.2,在这种情况下成型A=薄壁的圆形筒(如输油管),当其承受内压时45°42′～65°36′。径向应力Rc是轴向应力R1的两倍。见公式(2)(3)。5结论通过以上的分析,我们可以得出在螺旋PDPR径向应力:Rc==(2)2tt焊管生产中,成型角的选择,直接影响螺旋焊轴向应力:RPDPR(3)管原料、成品质量及生产效率。结合我们给用1==4t2t2户的设计和制造,
7、无论是连续式生产还是间式中P—内压力,Nömm;断式生产,成型角均在40°～75°之间。同时我R—钢管半径,mm;们感到成型角的选择,仍是我们在今后设计t—钢管壁厚,mm。过程和生产实践过程中应该不断研究和掌握因此,在确定壁厚时径向应力是决定因的问题。素。螺旋型焊缝的切线与管筒体表面上的纵(收稿日期:2001—03—12)向直线(即圆筒体轴线在表面上的平行线)间形成的夹角即为成型角A,由图1可以得到内压力所引起的垂直于焊缝的应力RA为:RA=RccosA(4)由螺旋焊管应力图(如图2所示)可以看第24卷第5期英文摘要·61·bepaidattention
8、to.SubjectTerms:steelpipeseamlesspipewel
