直縫焊管成型機管形控制略探

李勇廷 （中石化江漢石油管理局沙市鋼管廠，湖北 荊州 434100）

直縫焊管成型機管形控制略探

李勇廷 （中石化江漢石油管理局沙市鋼管廠，湖北 荊州 434100）

闡述了直縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)線成型工序的重要性，探討了3種比較適應(yīng)該鋼管成型機管形控制的方法，這就是三步成型法、弦高測量法、弦長測量法，分析了它們的使用方法及優(yōu)缺點。為油氣長輸管道鋼管的生產(chǎn)制造提供依據(jù)。

長輸管道；管道鋼管；直縫埋弧焊鋼管；成型；弧度；管形控制

隨著 “西氣東輸”、“川氣東送”等重要管線工程的建設(shè)與發(fā)展［1］，對直縫埋弧焊鋼管的需求與日俱增。對于直縫埋弧焊管而言，JCO成型機軋制出來的管坯的好壞，直接影響到后面工序的質(zhì)量。如何精確控制成型機軋制出來的管坯形狀，減少成型工序的生產(chǎn)時間，提高成型機的生產(chǎn)效率，又快又好的生產(chǎn)出合格的鋼管，對直縫埋弧焊管技術(shù)人員來說是一種挑戰(zhàn)。經(jīng)過長期的實踐和摸索，在生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)上并結(jié)合理論分析和創(chuàng)新，在JCO成型的管形控制方面總結(jié)出多種切實可行的方法，從而在成型機提速改造項目上取得了突破性的進展。

1 成型管坯的控制方法之一：三步成型法

1.1 三步成型法的提出

成型機軋制鋼板是靠成型機上模與下模之間的間距以及成型的步數(shù) （又叫道數(shù)）決定的。不同規(guī)格（擴徑前）的鋼管需要不同規(guī)格的上模半徑。

可以利用文獻 ［2］中的公式計算出上模半徑來作為選擇成型機上模的參考；利用回彈半徑 （擴徑前成型機軋制的鋼管管坯半徑）來做出成型機軋制管坯時的靠模。

但是，成型機軋制出來的管坯并不是一個理想的圓弧，而是由一段圓弧加一段直邊再加一段圓弧這樣交替組成的。直邊的長短是由成型的步數(shù) （道數(shù)）決定的，步數(shù)越多成型的直邊越少。如果制作圓弧靠模來比較軋制出來的管坯，顯然這種方法不好。于是根據(jù)鋼管管坯的特點，將圓形靠模修改成三點靠模，即三步成型。

1.2 三步成型法的使用

改用三點靠模，仍然保留了圓形靠模的圓弧曲率 （三點靠模中每3個支點的距離設(shè)計成成型機每兩步之間的距離，3個支點的曲率為圓形靠模的曲率，即回彈半徑），這樣可以如實的反映出成型機軋制出的鋼板的弧度是否滿足工藝要求。

1）如果經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)，三點靠模中間支點的下邊緣與鋼板圓弧段的上邊緣之間的距離有0～0.5mm的間隙，而三點靠模兩端的支點與鋼板之間沒有間隙。通過經(jīng)驗可以判斷，軋制三步之后鋼板的弧度不能完全滿足需要；如果后幾步的下壓量仍然為－9.7mm的話，則成型機軋制出來的管型可能會出現(xiàn)橢圓度超差和噘嘴的現(xiàn)象。因此，三步 （道）以后的下壓量應(yīng)該在原來下壓量絕對值的基礎(chǔ)上增加中間支點與鋼板圓弧段之間間隙值的20%，即下壓量應(yīng)設(shè)定為－9.8mm。

2）如果經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)，三點靠模中間支點的下邊緣與鋼板圓弧段的上邊緣之間的距離有1～1.5mm的間隙，而三點靠模兩端的支點與鋼板上邊緣沒有間隙。通過經(jīng)驗可以判斷，軋制三步之后鋼板的弧度能滿足需要，后面幾步的下壓量仍然可以設(shè)定為－9.7mm。

3）如果經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)，三點靠模中間支點的下邊緣與鋼板圓弧段的上邊緣之間沒有間隙，而三點靠模兩端的支點與鋼板上邊緣之間的間隙有1～2mm或者更大的距離的話。通過經(jīng)驗可以判斷，軋制三步之后鋼板的弧度不能滿足需要，后面幾步的下壓量則必須在原下壓量基礎(chǔ)上再增加兩端支點與鋼板上邊緣之間的間隙的40%～60%，即下壓量要增加到－9.9～－10.2mm。

1.3 三步成型法的優(yōu)缺點

這種方法比較適合成型大尺寸模具、少步數(shù) （道數(shù)）的成型方法，也適用小尺寸模具、多步數(shù) （道數(shù)）的成型方法。其缺點是，根據(jù)上料檢驗提供的鋼板壁厚 （實測壁厚）以及母材取樣橫向拉伸的屈服強度來大致確定每步 （道）的下壓量，如果以上的數(shù)據(jù)無法確定的話，這樣會給調(diào)型過程中成型機初軋鋼管帶來困難。

2 成型管坯的控制方法之二：弦高測量法

2.1 弦高測量法的使用

弦高測量法的前提條件是假設(shè)成型機軋制出來的管坯是理想的圓弧，同時也是利用文獻［2］計算出擴徑前成型管坯半徑形成的圓來確定每三步 （道）之間的弦長。然后通過測量弦高的大小來判斷出成型機軋制鋼板弧段的弧長和曲率半徑弧度是否滿足生產(chǎn)需要。這里仍然以1016×21（X70）鋼管采用15步（道）的下壓量為例，其第1步 （道）位置為190mm，其余步進為192mm。在調(diào)型的初期，如果前三步的下壓量均為－9.7mm的話，經(jīng)過計算，第1步 （道）與第3步 （道）之間的弦高為36.4mm。軋制三步 （道）后，通過測量，弦高如果小于36.4mm的話，則說明頭三步 （道）之后的鋼管弧度不能滿足生產(chǎn)要求，則需要對剩下的幾步 （道）下壓量進行增加。反之，如果測量的弦高大于36.4mm的話，就需要對剩下的幾步 （道）的下壓量進行減少。

2.2 弦高測量法的優(yōu)缺點

這種管形控制方法比較適用小模具、多步數(shù)的成型方式，因為多步數(shù)的成型方式，鋼管的直邊很小，這種測量結(jié)果能比較準確的反映出弧段的軋制效果。但是，采用此種成型方式，成型機的生產(chǎn)效率會比較低。另外，這種方法如果不能確定第1步 （道）與第3步 （道）具體位置時，那么測量出來的弦高就不能正確判斷出鋼板弧度是否滿足要求。所以來說，如果JCOE成型機的能力不足，需要小模具、多步數(shù)的成型方式的時候，這種弦高測量法就比較適合。

3 成型管坯的控制方法之三：弦長測量法

3.1 弦長測量法的使用

弦長測量法其實與弦高測量法相似，是利用成型機上模柄到鋼板邊部之間的距離來判斷鋼板的弧度是否滿足工藝要求。

3.2 弦長測量法的優(yōu)缺點

弦長測量法同弦高測量法原理一樣，適用于小模具、多步數(shù)的成型方式的測量。在鋼管直邊長度很短的情況下 （即鋼管的管形近似為圓弧時），這種測量方法比較準確 （實際管坯的形式并非如此，詳見上面1.1敘述）。同弦高測量法一樣，如果在選擇這種測量方法時，成型機的生產(chǎn)效率會比較低下；而且鋼管的直邊長度會直接影響到測量的結(jié)果，這給操作人員判斷鋼板弧度是否滿足要求帶來困難。現(xiàn)在，在成型機軋制管坯的過程中，主要通過這個測量方法測量的結(jié)果來及時判斷鋼管管頭、管尾的下壓量是否一致并預(yù)先判斷成型機軋制的管坯 （鋼管頭、尾）開口縫是否一致，從而調(diào)整成型機上梁油缸的偏移量。

4 結(jié)語

直縫焊管成型機管形控制的方式方法很多，上面所提到的三種管形控制方法只是眾多方法中的一部分。因為各個方法都有優(yōu)缺點，但如果多種方法結(jié)合使用，對于鋼管的管型控制是非常有用的。就生產(chǎn)過程而言，成型機軋制的步數(shù) （道數(shù)）越多，管型越好控制，但是效率會降低；相反，軋制的步數(shù) （道數(shù)）越少，管型越不好控制，但效率比較高。因此，對于直縫埋弧焊管工廠而言，選擇正確的測量方法是非常重要的。

［1］李延豐，孫奇.JCOE直縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)線的研究和應(yīng)用 ［J］.焊管，2004，27（6）：48～53.

［2］余同希，章亮熾 .塑性彎曲理論及其應(yīng)用 ［M］.北京：科學(xué)出版社，1992.

［編輯］ 蘇開科

Control Strategy for Forming Machine of Straight Seam Pipes

LI Yong-tin （Author' s Address：Shashi Steel-pipe Company，Jianghan Petroleum Administration Bureau，SINOPEC，Jingzhou 434100，Hubei，China）

The importance of manufacturing procedures of straight seam submerged arc welded pipes was described，3 control methods suitable for the pipes were discussed，which included a 3-step forming method，chord height measuring method.Chord length measuring method.Their application and advantages and disadvantages were analyzed.It provides basis for the manufacturing of long-distance pipelines.

long-distance pipeline；pipe for pipeline；straight seam submerged arc welded pipe；forming；arc degree；forming control

TE973.06

A

1000-9752（2013）05-0156-03

2013-02-12

李勇廷 （1978-），男，2003年武漢科技大學(xué)畢業(yè)，工程師，現(xiàn)從事設(shè)備管理及工藝管理工作。