大口徑厚壁螺旋焊管幾何尺寸精確控制.pdf

1、隨著能源需求的日益增長，國內(nèi)外油氣管道的鋪設量迅速增加。目前我國主流油氣管線鋼以X70、X80為主，管道用鋼管以螺旋埋弧焊管為主。大口徑螺旋焊管幾何尺寸控制技術的水平直接影響鋼管的質量、管道建設進度及安全性、企業(yè)經(jīng)濟效益。由于螺旋焊管在生產(chǎn)中工序多，變形過程復雜，使得螺旋焊管尺寸精度的提高變得困難，對螺旋焊管幾何尺寸控制的研究資料很少，所以研究螺旋焊管的工序對幾何尺寸的影響，并且在此基礎上進行螺旋鋼管幾何尺寸的控制具有重要意義。

2、　　 本論文以西氣東輸二線螺旋焊管的生產(chǎn)為背景，主要研究了螺旋焊管的關鍵工序與幾何尺寸質量的關系。
　　 ⑴應用螺旋焊管成型三輥彎板原理，通過三輥彎板機構中的帶鋼彈性變形、塑性變形到屈服的過程分析，建立三輥彎板的力學模型圖，得到帶鋼在成型器內(nèi)彈塑性彎曲變形的彎矩和曲率函數(shù)，建立了三個成型輥在空間的位置關系，得到了不同規(guī)格鋼管生產(chǎn)關鍵位置參數(shù)。研究表明，生產(chǎn)鋼級X80的φ1219×18.4mm鋼管，工作寬帶1540，1、2號輥夾

3、角α=15°14′，2、3號輥夾角β=21°36′，1、2號輥垂直距離=224.4mm，2、3號輥垂直距離=314.5mm，滑動座端部距固定座端部距離△=56.6mm。
　　 ⑵應用螺旋焊管成型幾何關系，得到成型角與螺旋焊管直徑及螺距公差的關系，系統(tǒng)分析了成型過程對鋼管幾何尺寸的影響，優(yōu)化后的φ1219×18.4mm成型角為α=65°54′。研究表明，加強成型輥位置及角度參數(shù)核查，尤其是1＃、2＃、3＃號輥位置及角度，從開卷機到

4、成型入口段各工位嚴格按遞送線位置送料，采用雙銑邊工藝加工需要的帶鋼截面形狀和精確的工作寬度，可以控制螺旋焊管管徑、成型縫間隙穩(wěn)定性，減輕或消除錯邊和撅嘴現(xiàn)象。
　　 ⑶分析了螺旋焊管內(nèi)應力的大小與材料彈性模量、半徑、厚度及開口量的關系，通過控制殘余應力來保證鋼管幾何尺寸。理論研究表明，成型時帶鋼變形不足會產(chǎn)生很大的殘余應力，加大三輥彎板的變形量，利用成型阻力和阻力矩可以控制彈復量，可實現(xiàn)低結構應力(甚至負彈復)鋼管生產(chǎn)，滿足鋼管

5、幾何尺寸控制要求。
　　 ⑷分析了螺旋焊管焊接工藝參數(shù)對焊縫成形質量的影響及焊接缺陷產(chǎn)生的原因，通過采用不對稱X型坡口，匹配焊接材料及焊接工藝參數(shù)，實現(xiàn)了鋼管焊縫幾何形貌的質量控制，X80鋼級φ1219X18.4mm螺旋焊鋼管實現(xiàn)了1.76m/min高速焊接，焊偏量≤3.0mm，重合量≥1.5mm，焊縫寬度15～19mm，內(nèi)焊縫余高0～1.8mm，外焊縫余高0～2.5mm，焊縫表面光滑，過度圓滑，無焊縫偏流，無咬邊等幾何缺陷。<