鋼管合縫校直機(jī)在鋼管塔制造中的應(yīng)用與發(fā)展

左軍

[摘要]本文首先介紹了鋼管合縫校直機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、工作過程以及其特點(diǎn)，接著分析歸納了鋼管合縫校直工藝的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀，最后對(duì)鋼管合縫校直工藝和設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

[關(guān)鍵詞]合縫校直機(jī)；鋼管；應(yīng)用；發(fā)展

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力需求的不斷增加，輸電線路電網(wǎng)得到了快速的發(fā)展，但是由于受到用電負(fù)荷增大而導(dǎo)致輸電線路鐵塔的受力相應(yīng)增大以及線路走廊的制約等因素，使得傳統(tǒng)的角鋼塔在此條件下很難滿足用戶的需求。鋼管塔由于其截面力學(xué)性能好、剛性大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、節(jié)點(diǎn)處理較易以及結(jié)構(gòu)重量輕、占地小等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于輸電線路鐵塔中。

合縫作為鋼管塔制作工藝流程重要的一環(huán)，對(duì)鋼管塔的加工質(zhì)量有著重要的影響。傳統(tǒng)的加工方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率不高，因此如何在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下提高生產(chǎn)效率是鋼管塔加工企業(yè)亟待解決的問題，在鋼管塔加工的合縫工序中采用鋼管合縫校直機(jī)不僅能有效解決上述問題，且能對(duì)鋼管進(jìn)行校直作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)兩用，還能一定程度上提高行業(yè)的制造自動(dòng)化水平。

1鋼管合縫校直機(jī)簡(jiǎn)介

1.1鋼管合縫校直機(jī)的配置組成

鋼管合縫校直機(jī)主要用于將卷制或折彎成型的鋼管壓緊合縫，便于鋼管焊接。也可以用于圓筒、錐筒、棱筒的合縫焊接，其設(shè)備的配置一般由龍門架、導(dǎo)料架、液壓控制系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)等幾部分組成，下面以某型鋼管合縫校直機(jī)（100T）為例進(jìn)行說明。

1）龍門架

主要包括主油缸一個(gè)（100T）。側(cè)壓油缸兩個(gè)（60T），側(cè)缸一個(gè)（8T）以及龍門框架結(jié)構(gòu)，其中各油缸的運(yùn)行速度均可以調(diào)節(jié)，它是整套設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)，平衡來自于油缸工作時(shí)各工況所產(chǎn)生的荷載，增強(qiáng)了設(shè)備的剛性和穩(wěn)定性：

2）導(dǎo)料架

主要由支承架、導(dǎo)輪、電機(jī)、軸承以及鏈條等組成。用電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條拖動(dòng)導(dǎo)輪的運(yùn)轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)料的目的：

3）液壓控制系統(tǒng)

主要由插裝閥組、油缸、油箱、油管及其附件等組成，主要為設(shè)備提供穩(wěn)定的工作壓力：

4）電氣控制系統(tǒng)

主要由繼電器、行程開關(guān)、限位開關(guān)及其附件等組成，主要保證設(shè)備運(yùn)行的安全可靠。電氣控制系統(tǒng)與液壓控制系統(tǒng)的配合可以實(shí)現(xiàn)按鋼管合縫校直機(jī)工況工作動(dòng)作要求完成合縫、校直等動(dòng)作。

1.2鋼管合縫校直機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示，其使用環(huán)境為5-40℃，濕度小于80%。

1.3鋼管合縫校直機(jī)的控制方式與工作過程

鋼管合縫校直機(jī)以電控為主，其液壓系統(tǒng)采用電磁閥控制，工作時(shí)主要有合縫和退料兩個(gè)過程，校直過程與合縫的過程類似，只是不需對(duì)鋼管縱縫進(jìn)行焊接，

合縫過程是：當(dāng)油缸全部收回時(shí)，送料電機(jī)才能動(dòng)作，送料到達(dá)指定位置后，墊塊頂出，墊塊到位后，側(cè)壓油缸活塞桿頂出，側(cè)壓油缸到位后。主油缸下壓。通過頂、壓的辦法進(jìn)行合縫，再對(duì)鋼管的縱縫進(jìn)行焊接，從而完成整個(gè)合縫過程。

退料過程：主油缸退回原位，側(cè)壓油缸松開且退回原位，墊塊油缸退回，而后送料電機(jī)才可以運(yùn)轉(zhuǎn)，來帶動(dòng)管件送出，實(shí)現(xiàn)退料。

1.4設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1）框架為龍門架結(jié)構(gòu)，整機(jī)強(qiáng)度與剛度優(yōu)良：

2）前后配電動(dòng)驅(qū)動(dòng)滾道，自動(dòng)進(jìn)料出料，大大降低了工人的勞動(dòng)度：

3）操作方便，操控箱可根據(jù)需要，任意移動(dòng)；

4）液壓動(dòng)力合縫，設(shè)備性能穩(wěn)定：

5）模具更換方便：

6）可以配上前后支架對(duì)鋼管進(jìn)行校直作業(yè)，一機(jī)兩用：

7）帶有送料保護(hù)，當(dāng)油缸頂出時(shí)，不允許進(jìn)行送料；

8）側(cè)壓缸可以分別進(jìn)給，也可以同時(shí)動(dòng)作，方便在各種工況的使用：

9）配合加長(zhǎng)壓桿可對(duì)Φ250-Φ1600mm范圍內(nèi)各種直徑的鋼管進(jìn)行合縫作業(yè)：

10）在側(cè)壓缸的前端面設(shè)有導(dǎo)向套，解決了側(cè)缸因受偏載負(fù)荷，密封圈受到不對(duì)稱力擠壓，導(dǎo)致密封固受損，從而導(dǎo)致油缸漏油的情況。

2國(guó)內(nèi)外鋼管合縫校直工藝應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1鋼管合縫原理及方法

目前國(guó)內(nèi)外鋼管合縫成型的方法有：UOE法、CFE排輥成型法、RBE輥彎成型法、JCOE成型法、C成型法、PFP逐步折彎成型法等，下面分別一一進(jìn)行介紹說明。通過目前的應(yīng)用情況來看，主要采用UOE法和JCOE成型法來進(jìn)行鋼管的合縫成形。

1）UOE成型法是寬厚鋼板經(jīng)過刨邊或銑邊后（銑邊前焊好引弧板），在預(yù)彎?rùn)C(jī)上對(duì)邊部進(jìn)行預(yù)彎曲，然后在U形壓力機(jī)的成形模內(nèi)將其壓成U形，再用同樣的方法在0形壓力機(jī)的成形模內(nèi)將其壓制成0形變成圓管，經(jīng)過預(yù)焊后再在擴(kuò)管機(jī)上對(duì)鋼管進(jìn)行擴(kuò)管定徑：

2）CFE排輥成型：該成型方法使用的原材料為熱輥帶鋼板，采用多套排輥（上下左右），使鋼板連續(xù)局部彎曲變形，將鋼板從端部經(jīng)中部到尾部連續(xù)漸進(jìn)彎曲成U形，最終形成0形圓管。由預(yù)成型機(jī)架、平輥機(jī)架、邊緣彎曲輥及小排輥機(jī)架組成。由于該方法在成型的過程中鋼板邊緣軌跡幾乎呈現(xiàn)出直線狀態(tài)，因此避免了“邊緣拉伸”現(xiàn)象的存在：

3）RBE輥彎成型法是將鋼板兩邊整邊與倒角，而后在三輥或四輥之間經(jīng)過反復(fù)滾壓成型，該方法生產(chǎn)出的鋼管在使用性能與可靠性上均接近于UOE成型法的鋼管：

4）JCOE成型法鋼板是經(jīng)預(yù)彎?rùn)C(jī)進(jìn)行端頭預(yù)彎后，在制管壓力機(jī)先從一邊將一半多次步進(jìn)沖壓成J形，再將另一半逐步壓成c形，而后經(jīng)中間壓制后形成0形開口管坯，經(jīng)鋼管合縫預(yù)焊機(jī)合縫，再經(jīng)埋弧內(nèi)外焊機(jī)焊接成為鋼管：

5）C成型法用兩臺(tái)c成型機(jī)代替UOE生產(chǎn)線中的u形壓力機(jī)和0形壓力機(jī)，其成型過程為：經(jīng)過預(yù)彎邊后的鋼板首先在一臺(tái)c形壓力機(jī)上成型鋼板的一半，接著在另一臺(tái)壓力機(jī)上成型鋼板的另一半，即壓成0形，最后進(jìn)行焊接成型：

6）PFP逐步折彎成型法：首先在壓力機(jī)端頭預(yù)彎，然后在壓力機(jī)上以很小的步長(zhǎng)、較多的步數(shù)的方法逐步對(duì)板料進(jìn)行折彎，最后在鋼管合縫焊機(jī)上對(duì)鋼管的對(duì)接處進(jìn)行焊接成型，

2.2鋼管校直原理及方法

由鋼管的合縫過程可知，焊接時(shí)會(huì)使成型的管件產(chǎn)生彎曲變形，進(jìn)而導(dǎo)致無法滿足該管件的使用要求，這就需要通過選擇合適的校直技術(shù)對(duì)其進(jìn)行校直。校直是管件精整工序的一部分，目前用于管件校直的設(shè)備主要有壓力校直機(jī)與斜輥校直機(jī)，由兩種校直機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，考慮不同口徑管件的特殊性，多數(shù)大型管件生產(chǎn)廠家主要是采用壓力校直機(jī)來完成其校直的過程。在進(jìn)行壓力校直時(shí)，鋼管相當(dāng)于其中點(diǎn)受到集中力作用的簡(jiǎn)支梁。目前，大型直縫鋼管生產(chǎn)廠主要采用多次小變形彎曲，通過工人的目測(cè)及經(jīng)驗(yàn)來反復(fù)測(cè)量的方式對(duì)其制件進(jìn)行校直。

校直的方法考慮的角度不同，其分法也有所區(qū)別。按被校件的溫度劃分，可以分為熱校直和冷校直。熱校直的方式主要適用于中厚板，校直的溫度控制在650-1000℃；冷校直廣泛用于各類型鋼和鋼管的校直，也可用于板件的補(bǔ)充校直：而校直最常用的方法則是根據(jù)材料和制件缺陷的特點(diǎn)來分，其分為延展法、扭轉(zhuǎn)法、伸張法和彎曲法，各類彎曲的軸、管、棒形零件以及在寬度方向上彎曲的條形零件可以采用彎曲法進(jìn)行。按加工形式劃分，可以分為手工校直和機(jī)械校直。手工校直是工人在校直平臺(tái)、虎鉗上用手工工具進(jìn)行的操作，該方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低；機(jī)械校直主要是在校直機(jī)、壓力機(jī)上進(jìn)行，其具有操作簡(jiǎn)單，效率較高的特點(diǎn)。

3鋼管合縫校直工藝及設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，小口徑、異形變截面管件的合縫與校直必將提上議事日程。因此，擴(kuò)大鋼管合縫校直工藝?yán)碚撗芯康膶?duì)象，豐富鋼管合縫校直技術(shù)的內(nèi)容將是合縫、校直工藝?yán)碚撗芯康姆较颉Ｍ瑫r(shí)由于現(xiàn)有校直模型存在著不足，建立高精度的、實(shí)用的、易于控制的簡(jiǎn)易校直行程計(jì)算模型或修正模型，也將是鋼管壓力校直工藝?yán)碚摰陌l(fā)展方向之一，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速進(jìn)步，合縫校直設(shè)備將朝著數(shù)控化、柔性化、智能化的方向發(fā)展，同時(shí)擴(kuò)大合縫、校直工藝范圍也將成為合縫校直設(shè)備發(fā)展的新方向。

[責(zé)任編輯：王偉平]