直縫埋弧焊接(jie)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)的制造工藝有UOE成型、JCOE成型、RBE成型等,見圖7-13。這些工藝各有特點。


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  UOE機組鋼管成型質量好,機組效率高,產能高,但機組投資大,更換規格需要時間長,模具也較多,因此,非常適合單一規格大批量生產。RBE機組是三輥輥彎成型,成型鋼管質量較好,設備投資較UOE機組低,更換產品規格方便,中小批量鋼管生產適用性強。但由于RBE機組受到上輥直徑和撓度限制,而且鋼管板邊多采用后彎形式,雖然采用了上輥撓度補償等技術進行了改進,在生產壁厚不是太大的鋼管時質量也很好,但對于厚壁和大厚徑比的中、小規格鋼管很難滿足生產要求。JCOE成型為漸進式成型,成型質量好,成型后管體采用擴徑工藝后,鋼管的形狀也完全能夠滿足長輸管道用鋼管需求。投資較UOE機組低,更換規格時間短,需要的模具也少。JCOE機組對于鋼管批量、壁厚和管徑變化的適應性最強。目前,我國長輸管線用直縫埋弧焊(han)接不銹(xiu)鋼管的主流工藝是JCOE成型法。


  自1998年番禺珠江鋼管公司引進二手1829mm HM設備以來,我國直縫埋弧焊接不銹鋼管生產技術飛速發展。為了滿足西氣東輸工程建設的需要,原國家經委將大直徑直縫埋弧焊管國產化列為“十五”期間重大技術設備攻關專題項目,由渤海裝備巨龍鋼管公司(原華北石油鋼管廠巨龍鋼管公司)負責研制,通過與中國石油管材研究所、舞陽鋼廠和鞍山鋼鐵公司一起開始進行X70針狀鐵素體管線鋼、寬厚鋼板及鋼管的研制,在不到一年的時間快速實現了國產化,各項性能指標與國外等同。渤海裝備巨龍鋼管公司共為西氣東輸工程生產直縫埋弧焊管14.8萬噸,此外還生產了X60鋼級ф508~914mm,最大壁厚達28mm十多種規格的場站用管,滿足了工程需要,打破了我國不能生產長輸管線用直縫埋弧焊接不銹鋼管的歷史。


  渤海裝備(bei)巨(ju)龍鋼(gang)管公(gong)司大(da)直(zhi)縫(feng)生(sheng)產線(xian)(xian)(xian)的建(jian)設(she)(she)(she)(she)(she)也帶(dai)動了直(zhi)縫(feng)焊(han)接不(bu)銹鋼(gang)管制(zhi)(zhi)管裝備(bei)的進步和(he)(he)發展(zhan)。巨(ju)龍第一條生(sheng)產線(xian)(xian)(xian)根(gen)據(ju)國(guo)(guo)內(nei)(nei)當時的設(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)制(zhi)(zhi)造技(ji)(ji)術(shu)水(shui)平(ping),采(cai)用(yong)了菜單式(shi)(shi)(shi)引進方(fang)式(shi)(shi)(shi)。對于(yu)國(guo)(guo)內(nei)(nei)在(zai)技(ji)(ji)術(shu)和(he)(he)制(zhi)(zhi)造能(neng)力都不(bu)成熟的設(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)整機(ji)(ji)進口如(ru):JCO成型(xing)機(ji)(ji)、浮動式(shi)(shi)(shi)高精度銑(xian)邊(bian)機(ji)(ji)、機(ji)(ji)械式(shi)(shi)(shi)擴徑機(ji)(ji)、水(shui)柱耦合式(shi)(shi)(shi)超聲波探傷(shang)設(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)、多絲內(nei)(nei)外焊(han)接設(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)等(deng);對于(yu)國(guo)(guo)內(nei)(nei)加工能(neng)力具備(bei)但技(ji)(ji)術(shu)水(shui)平(ping)較低(di)的設(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)采(cai)用(yong)技(ji)(ji)術(shu)和(he)(he)部(bu)分(fen)(fen)關鍵(jian)部(bu)件引進,其他部(bu)分(fen)(fen)國(guo)(guo)內(nei)(nei)加工的分(fen)(fen)交方(fang)式(shi)(shi)(shi),如(ru):板(ban)邊(bian)預(yu)彎機(ji)(ji)、大(da)功率(lv)連續式(shi)(shi)(shi)預(yu)焊(han)機(ji)(ji)等(deng);對于(yu)技(ji)(ji)術(shu)裝備(bei)國(guo)(guo)內(nei)(nei)都比較成熟的設(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)由國(guo)(guo)內(nei)(nei)制(zhi)(zhi)造,如(ru):水(shui)壓試驗機(ji)(ji)、管端倒棱機(ji)(ji)、X射線(xian)(xian)(xian)檢測設(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)以及生(sheng)產線(xian)(xian)(xian)其他輔助設(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)。在(zai)保證整條生(sheng)產線(xian)(xian)(xian)達(da)到(dao)世界先進水(shui)平(ping)的同時,建(jian)設(she)(she)(she)(she)(she)費用(yong)大(da)幅降低(di)。后續國(guo)(guo)內(nei)(nei)多條JCOE直(zhi)縫(feng)生(sheng)產線(xian)(xian)(xian)的建(jian)設(she)(she)(she)(she)(she)也都借鑒了這(zhe)種方(fang)式(shi)(shi)(shi)。


  該生產(chan)線的(de)成(cheng)功建設(she)也推動(dong)了(le)國內大口徑直縫(feng)埋弧(hu)焊(han)接(jie)不銹鋼管(guan)生產(chan)線建設(she),并且帶動(dong)國內設(she)備(bei)制造廠(chang)開始了(le)直縫(feng)生產(chan)線設(she)備(bei)的(de)國產(chan)化研(yan)制。通過國內制管(guan)企業和(he)設(she)備(bei)制造廠(chang)的(de)聯合攻(gong)關,目前,JCOE直縫(feng)生產(chan)線的(de)主(zhu)(zhu)機大多數已(yi)實現了(le)國產(chan)化,推動(dong)我(wo)國直縫(feng)制管(guan)裝備(bei)國產(chan)化的(de)企業主(zhu)(zhu)要(yao)有(you)黃石(shi)鍛(duan)壓、天水鍛(duan)壓、西北機器、沈陽(yang)東基(ji)、哈爾濱焊(han)接(jie)研(yan)究所和(he)湘(xiang)潭華進等生產(chan)廠(chang)家。其中最具代表性的(de)主(zhu)(zhu)要(yao)有(you):


(1)預彎(wan)機:PB16000~32000kN數(shu)控預彎(wan)機由(you)兩臺可相對移動的(de)下動式(shi)(shi)開式(shi)(shi)壓(ya)力(li)機組成(cheng)。在(zai)數(shu)控系統和電液伺服(fu)系統控制下,每臺壓(ya)力(li)機的(de)兩油缸(gang)單元同(tong)步驅動下模(mo)梁運行,定(ding)位精度0.10mm。優化(hua)的(de)模(mo)具曲線使(shi)預彎(wan)邊有效弧長(chang)最大化(hua)。壓(ya)制力(li)可達32000kN,預彎(wan)全過程自(zi)動化(hua)運行。


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(2)成型機:成型壓力機的成型壓力目前已達6500t,已經完全可以滿足直縫焊管生產的需求,達到了國際先進水平。該機采用15點獨立加凸補償系統,可在全長范圍內補償板料的同板差,可精確控制鋼管幾何形狀和開口量、徑錯等關鍵指標,同樣配置了進料阻尼輥和接料臺,以減小鋼板劃傷和噪聲。在6500t滿負荷壓下力時壓下量的控制精度誤差小于0.1mm,工作速度達到了13mm/s,應用工藝軟件優化的工藝參數,成形次數少,鋼管圓度高。實現了大直縫焊接(jie)不銹(xiu)鋼管成型全過程高精高速自動化。成型后的鋼管橢圓度可控制在3mm之內。黃石鍛壓機床廠的鋼管成型設備已有多臺銷往國內、外,目前,國內新建成的JCOE機組絕大多數都采用國內成型機。


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(3)預(yu)焊(han)(han)機:TWC150~400kN數控(kong)預(yu)焊(han)(han)機采用全數字實(shi)(shi)時控(kong)制(zhi)電液伺(si)服合(he)縫(feng)輥(gun)。在合(he)縫(feng)預(yu)焊(han)(han)的過程中,根據(ju)激(ji)光跟蹤系統顯示的錯邊(bian)誤差(cha)與(yu)(yu)合(he)縫(feng)間隙,通過數控(kong)系統實(shi)(shi)時調整電液伺(si)服合(he)縫(feng)輥(gun),在負載條件下糾正錯邊(bian)量與(yu)(yu)合(he)縫(feng)間隙。極大(da)降(jiang)低了(le)停(ting)焊(han)(han)的概(gai)率和焊(han)(han)后人工(gong)修(xiu)補(bu)量,大(da)直(zhi)縫(feng)焊(han)(han)管(guan)合(he)縫(feng)預(yu)焊(han)(han)實(shi)(shi)現了(le)優質高效(xiao)。


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(4)銑邊機(ji):新型的(de)(de)(de)PFM90/800型的(de)(de)(de)鋼板銑邊機(ji)雖然重量(liang)減輕了約30%,但在裝機(ji)容(rong)量(liang)保持不(bu)變的(de)(de)(de)情況(kuang)下所(suo)能(neng)(neng)(neng)加(jia)工(gong)的(de)(de)(de)鋼板壁厚達到了40mm,最大加(jia)工(gong)余(yu)(yu)量(liang)可達25mm,且設(she)備可根據不(bu)同的(de)(de)(de)鋼材等級、不(bu)同的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)余(yu)(yu)量(liang)、不(bu)同的(de)(de)(de)板厚進行全自動加(jia)工(gong),可見其已(yi)有(you)較(jiao)高的(de)(de)(de)智能(neng)(neng)(neng)處理的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)力。


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(5)擴徑(jing)機(ji):新型的(de)機(ji)械擴徑(jing)機(ji)也在(zai)控制和(he)結(jie)構方(fang)面均(jun)得到(dao)了(le)(le)改(gai)(gai)善。一是將擴徑(jing)拉(la)(la)桿分為了(le)(le)三段(duan),將長度從整體的(de)18m直接(jie)降到(dao)了(le)(le)拉(la)(la)桿13m、油(you)缸活塞桿2.5m和(he)擴徑(jing)頭拉(la)(la)桿2.5m,大大降低了(le)(le)細長拉(la)(la)桿的(de)制造難度。且(qie)在(zai)拉(la)(la)桿聯(lian)結(jie)方(fang)式上進(jin)行了(le)(le)改(gai)(gai)進(jin),便于擴徑(jing)頭和(he)拉(la)(la)桿更換,并(bing)且(qie)在(zai)螺母與螺桿間加上了(le)(le)作為易損件的(de)螺紋護(hu)(hu)套,有效(xiao)地對拉(la)(la)桿進(jin)行了(le)(le)保(bao)護(hu)(hu)。二是在(zai)擴徑(jing)頭各(ge)模(mo)具(ju)塊(kuai)的(de)導向方(fang)面進(jin)行了(le)(le)改(gai)(gai)進(jin),在(zai)模(mo)具(ju)的(de)前(qian)后都設置(zhi)了(le)(le)徑(jing)向導向鍵(jian),可(ke)保(bao)證模(mo)具(ju)塊(kuai)與錐(zhui)體各(ge)面的(de)充(chong)分結(jie)合(he),減少對模(mo)具(ju)的(de)偏磨,又由于滑(hua)動面較緊密的(de)結(jie)合(he)而降低了(le)(le)擴徑(jing)油(you)的(de)消耗量。


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(6)焊(han)(han)接(jie)設(she)(she)備(bei):參考德國U&S公司斯柯特接(jie)法(fa)以(yi)減少焊(han)(han)絲(si)之(zhi)間的干擾(rao),國內焊(han)(han)接(jie)設(she)(she)備(bei)集(ji)成(cheng)(cheng)研究成(cheng)(cheng)果顯(xian)著,先后開(kai)發出了四絲(si)焊(han)(han)和五絲(si)焊(han)(han)接(jie)設(she)(she)備(bei),采用數字控制(zhi),可以(yi)直接(jie)記(ji)錄(lu)焊(han)(han)接(jie)參數,進(jin)行焊(han)(han)接(jie)過程的監(jian)控、記(ji)錄(lu),可有效保(bao)證對焊(han)(han)接(jie)質量的控制(zhi)。哈爾濱焊(han)(han)接(jie)研究所成(cheng)(cheng)功地進(jin)行了內、外焊(han)(han)設(she)(she)備(bei)開(kai)發工作,近(jin)幾(ji)年就(jiu)已銷售各種(zhong)多(duo)(duo)絲(si)內、外焊(han)(han)接(jie)設(she)(she)備(bei)100多(duo)(duo)套(tao)。


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(7)焊(han)管輔助設備(bei):隨著技術(shu)的進(jin)步和(he)人(ren)力(li)資源成(cheng)本(ben)的提高,我國焊(han)管企(qi)業(ye)把越(yue)來(lai)越(yue)多的精力(li)投入(ru)到(dao)提高工藝(yi)(yi)裝備(bei)自(zi)動(dong)(dong)(dong)化和(he)信息化水(shui)平方面,尤其機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)應(ying)用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)廣泛(fan)。早期(qi)僅(jin)有寶鋼UOE生(sheng)產線引進(jin)了引、熄弧(hu)板(ban)焊(han)接機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren),近年來(lai),噴標機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)得(de)到(dao)了廣泛(fan)應(ying)用(yong),管端焊(han)縫(feng)(feng)磨(mo)削機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)和(he)管端幾何(he)尺寸(cun)激光(guang)自(zi)動(dong)(dong)(dong)檢測(ce)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)的研(yan)發(fa)也取(qu)得(de)可喜進(jin)展,如渤海裝備(bei)研(yan)究院研(yan)發(fa)的管端焊(han)縫(feng)(feng)磨(mo)削機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren),在工業(ye)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)上(shang)安裝焊(han)縫(feng)(feng)檢測(ce)系統和(he)磨(mo)削機(ji)(ji)(ji)構,可對(dui)焊(han)管管端內外(wai)焊(han)縫(feng)(feng)進(jin)行三維自(zi)動(dong)(dong)(dong)檢測(ce),自(zi)動(dong)(dong)(dong)獲取(qu)焊(han)縫(feng)(feng)形貌特征數據(ju),智能化地規劃(hua)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)磨(mo)削運動(dong)(dong)(dong)軌跡,進(jin)行自(zi)動(dong)(dong)(dong)磨(mo)削。隨著技術(shu)進(jin)步和(he)研(yan)發(fa)的深(shen)入(ru),機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)將(jiang)會更(geng)廣發(fa)的應(ying)用(yong)于(yu)(yu)焊(han)管生(sheng)產線的工藝(yi)(yi)裝備(bei)上(shang),對(dui)于(yu)(yu)提高生(sheng)產效率和(he)產品質量將(jiang)會產生(sheng)巨(ju)大推動(dong)(dong)(dong)作用(yong)。


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(8)焊管(guan)裝(zhuang)(zhuang)備信(xin)息(xi)(xi)系(xi)統:隨著信(xin)息(xi)(xi)技術(shu)的(de)(de)(de)飛速發展,國(guo)內(nei)的(de)(de)(de)焊管(guan)企(qi)業(ye)在生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)線的(de)(de)(de)信(xin)息(xi)(xi)化建(jian)設(she)方(fang)面投入了(le)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)人力、物力,國(guo)內(nei)的(de)(de)(de)多條生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)線都建(jian)設(she)了(le)ERP、MES系(xi)統,還有部分企(qi)業(ye)建(jian)設(she)了(le)物聯網(wang)系(xi)統,并實現了(le)多個信(xin)息(xi)(xi)系(xi)統的(de)(de)(de)融合,這(zhe)些(xie)信(xin)息(xi)(xi)系(xi)統的(de)(de)(de)建(jian)設(she)不僅實現了(le)從材料到(dao)成(cheng)品鋼管(guan)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)全(quan)過程(cheng)的(de)(de)(de)監控,為鋼管(guan)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)提(ti)供持續的(de)(de)(de)質量(liang)保證,而且為滿足客戶管(guan)道(dao)全(quan)生(sheng)(sheng)(sheng)命(ming)周期管(guan)理(li)(li)提(ti)供了(le)有力的(de)(de)(de)質量(liang)數(shu)據(ju)支持。同時(shi),大(da)大(da)提(ti)升了(le)制管(guan)企(qi)業(ye)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)和(he)經營管(guan)理(li)(li)水平。隨著這(zhe)些(xie)信(xin)息(xi)(xi)系(xi)統的(de)(de)(de)深化應用和(he)底層數(shu)據(ju)采集裝(zhuang)(zhuang)備的(de)(de)(de)不斷完(wan)善,必將對我國(guo)制管(guan)企(qi)業(ye)質量(liang)控制和(he)高效生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)組織產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)重大(da)影響。


  經過了近20年的發展,中國的大口徑直縫埋弧焊接不銹鋼管從無到有,并通過引進、消化、吸收和改進,除個別加工和無損檢測設備的能力和精度與國外比較還有一定差距外,國內已經具備了絕大多數主機設備的制造能力,大口徑直縫焊接不銹(xiu)鋼管生產線全線設備的配套制造能力,已經可以滿足我國中國大直縫生產線建設的需求。目前,國內大口徑埋弧焊管生產線除寶鋼是全套引進的UOE設備,沙市鋼管、中油寶世順等采用部分關鍵設備引進模式建設外,后續建設的近30條生產線主機設備基本都是國內制造的。


  大口徑直縫埋弧焊焊接不銹鋼(gang)管生產線的建設也帶動了管線鋼寬厚板的研制和鋼管制造能力的提高,我國管線鋼寬厚板從2002年開始僅能夠生產幾萬噸的水平,發展到每年可以提供上千萬噸鋼板。用于油氣輸送管道鋼管已經實現了X80直徑1420mm大批量用于中俄東線。X90、X100、X120高鋼級鋼管也已經完成了工業性試驗。在海洋輸送鋼管、酸性環境服役鋼管和低溫鋼管(服役溫度-45℃)等特殊服役環境鋼管也完全可以滿足我國管道建設的需求,并有部分實現出口。另外,在海工(隔水管)、建筑等其他行業用管也取得了長足進步。