直縫埋弧焊(han)接不銹(xiu)鋼管的制造工藝有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接不銹鋼(gang)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)巨龍(long)鋼(gang)管公(gong)司大(da)(da)直縫(feng)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)線(xian)(xian)的建(jian)設(she)(she)也(ye)帶動了(le)直縫(feng)焊接不(bu)銹鋼(gang)管制管裝備(bei)的進(jin)步和(he)發展(zhan)。巨龍(long)第一條(tiao)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)線(xian)(xian)根(gen)據國內當(dang)時(shi)(shi)的設(she)(she)備(bei)制造技術(shu)水平(ping),采(cai)用了(le)菜單式(shi)(shi)(shi)引(yin)進(jin)方(fang)式(shi)(shi)(shi)。對(dui)于國內在技術(shu)和(he)制造能力都(dou)不(bu)成熟(shu)的設(she)(she)備(bei)整(zheng)機(ji)(ji)進(jin)口(kou)如:JCO成型機(ji)(ji)、浮動式(shi)(shi)(shi)高(gao)精度(du)銑邊機(ji)(ji)、機(ji)(ji)械式(shi)(shi)(shi)擴徑機(ji)(ji)、水柱耦合式(shi)(shi)(shi)超(chao)聲(sheng)波探傷設(she)(she)備(bei)、多(duo)絲(si)內外焊接設(she)(she)備(bei)等(deng)(deng);對(dui)于國內加(jia)工能力具備(bei)但技術(shu)水平(ping)較低的設(she)(she)備(bei)采(cai)用技術(shu)和(he)部分關鍵(jian)部件引(yin)進(jin),其他部分國內加(jia)工的分交方(fang)式(shi)(shi)(shi),如:板邊預彎機(ji)(ji)、大(da)(da)功(gong)率(lv)連續式(shi)(shi)(shi)預焊機(ji)(ji)等(deng)(deng);對(dui)于技術(shu)裝備(bei)國內都(dou)比較成熟(shu)的設(she)(she)備(bei)由國內制造,如:水壓(ya)試驗機(ji)(ji)、管端倒棱機(ji)(ji)、X射(she)線(xian)(xian)檢測設(she)(she)備(bei)以及生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)線(xian)(xian)其他輔助設(she)(she)備(bei)。在保證整(zheng)條(tiao)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)線(xian)(xian)達(da)到(dao)世界先進(jin)水平(ping)的同時(shi)(shi),建(jian)設(she)(she)費用大(da)(da)幅降低。后續國內多(duo)條(tiao)JCOE直縫(feng)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)線(xian)(xian)的建(jian)設(she)(she)也(ye)都(dou)借鑒(jian)了(le)這(zhe)種方(fang)式(shi)(shi)(shi)。


  該生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)的(de)(de)成功建(jian)設也推動了國(guo)內(nei)(nei)大口徑直(zhi)縫(feng)埋弧焊接不銹(xiu)鋼管生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)建(jian)設,并且帶動國(guo)內(nei)(nei)設備制(zhi)(zhi)造廠開始(shi)了直(zhi)縫(feng)生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)設備的(de)(de)國(guo)產(chan)(chan)化研制(zhi)(zhi)。通過國(guo)內(nei)(nei)制(zhi)(zhi)管企業(ye)和(he)設備制(zhi)(zhi)造廠的(de)(de)聯合(he)攻關,目前,JCOE直(zhi)縫(feng)生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)的(de)(de)主(zhu)機大多(duo)數已實(shi)現了國(guo)產(chan)(chan)化,推動我國(guo)直(zhi)縫(feng)制(zhi)(zhi)管裝備國(guo)產(chan)(chan)化的(de)(de)企業(ye)主(zhu)要有黃(huang)石(shi)鍛壓(ya)(ya)、天水鍛壓(ya)(ya)、西北機器、沈(shen)陽東基(ji)、哈(ha)爾濱焊接研究(jiu)所(suo)和(he)湘潭華進等(deng)生(sheng)產(chan)(chan)廠家。其(qi)中最具(ju)代表(biao)性的(de)(de)主(zhu)要有:


(1)預彎(wan)(wan)機:PB16000~32000kN數(shu)控預彎(wan)(wan)機由(you)兩(liang)(liang)臺(tai)可相對(dui)移動(dong)的下(xia)動(dong)式開式壓(ya)力機組成。在數(shu)控系(xi)(xi)統和電液伺服(fu)系(xi)(xi)統控制(zhi)下(xia),每臺(tai)壓(ya)力機的兩(liang)(liang)油缸單元(yuan)同(tong)步驅動(dong)下(xia)模梁運行,定位精度0.10mm。優(you)化的模具曲(qu)線使預彎(wan)(wan)邊有效弧長最大化。壓(ya)制(zhi)力可達(da)32000kN,預彎(wan)(wan)全(quan)過程自(zi)動(dong)化運行。


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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。實現了大直縫焊接不銹鋼(gang)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)預焊(han)機:TWC150~400kN數控預焊(han)機采用全數字實(shi)時(shi)控制電液伺服合(he)(he)縫(feng)輥。在合(he)(he)縫(feng)預焊(han)的(de)(de)過程中,根據激光跟蹤系統(tong)顯示的(de)(de)錯邊誤差與合(he)(he)縫(feng)間隙,通過數控系統(tong)實(shi)時(shi)調整電液伺服合(he)(he)縫(feng)輥,在負載條件下糾正錯邊量與合(he)(he)縫(feng)間隙。極大降低了停焊(han)的(de)(de)概率和(he)焊(han)后(hou)人(ren)工修補量,大直縫(feng)焊(han)管合(he)(he)縫(feng)預焊(han)實(shi)現(xian)了優質高(gao)效(xiao)。


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(4)銑(xian)邊機(ji):新型的(de)(de)PFM90/800型的(de)(de)鋼板(ban)銑(xian)邊機(ji)雖然重量(liang)減(jian)輕了約30%,但在裝機(ji)容量(liang)保持(chi)不(bu)變(bian)的(de)(de)情況(kuang)下所(suo)能加(jia)工的(de)(de)鋼板(ban)壁厚達(da)到了40mm,最(zui)大加(jia)工余量(liang)可(ke)達(da)25mm,且設備可(ke)根據(ju)不(bu)同的(de)(de)鋼材等級、不(bu)同的(de)(de)加(jia)工余量(liang)、不(bu)同的(de)(de)板(ban)厚進行(xing)全(quan)自動加(jia)工,可(ke)見其已有較高的(de)(de)智能處理的(de)(de)能力(li)。


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(5)擴(kuo)徑機:新型的(de)機械擴(kuo)徑機也(ye)在控(kong)制(zhi)和結(jie)(jie)構(gou)方面均得到了(le)改善。一是(shi)將(jiang)擴(kuo)徑拉桿(gan)分(fen)為了(le)三(san)段,將(jiang)長度從整體(ti)的(de)18m直接降(jiang)(jiang)到了(le)拉桿(gan)13m、油缸活塞(sai)桿(gan)2.5m和擴(kuo)徑頭(tou)拉桿(gan)2.5m,大(da)大(da)降(jiang)(jiang)低(di)了(le)細長拉桿(gan)的(de)制(zhi)造難度。且在拉桿(gan)聯結(jie)(jie)方式上進行了(le)改進,便于擴(kuo)徑頭(tou)和拉桿(gan)更換,并且在螺(luo)(luo)母與螺(luo)(luo)桿(gan)間加(jia)上了(le)作(zuo)為易損件的(de)螺(luo)(luo)紋護套(tao),有效地對拉桿(gan)進行了(le)保(bao)護。二是(shi)在擴(kuo)徑頭(tou)各模(mo)具塊(kuai)的(de)導(dao)(dao)向(xiang)方面進行了(le)改進,在模(mo)具的(de)前后(hou)都設置了(le)徑向(xiang)導(dao)(dao)向(xiang)鍵,可保(bao)證模(mo)具塊(kuai)與錐體(ti)各面的(de)充分(fen)結(jie)(jie)合,減少對模(mo)具的(de)偏(pian)磨,又由(you)于滑動面較(jiao)緊密的(de)結(jie)(jie)合而降(jiang)(jiang)低(di)了(le)擴(kuo)徑油的(de)消耗量。


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(6)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)設備(bei):參考德(de)國(guo)U&S公司(si)斯柯特接(jie)(jie)(jie)法以減少焊(han)(han)(han)絲(si)之間的(de)干擾,國(guo)內焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)設備(bei)集(ji)成研(yan)究成果(guo)顯著,先后開發出了四(si)絲(si)焊(han)(han)(han)和五絲(si)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)設備(bei),采用數字控制,可以直(zhi)接(jie)(jie)(jie)記錄(lu)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)參數,進行焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過程的(de)監控、記錄(lu),可有效保證(zheng)對(dui)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)質量的(de)控制。哈爾濱焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)研(yan)究所(suo)成功地進行了內、外焊(han)(han)(han)設備(bei)開發工作(zuo),近幾年就已(yi)銷售各種多(duo)絲(si)內、外焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)設備(bei)100多(duo)套(tao)。


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(7)焊(han)(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)輔助(zhu)設備(bei)(bei):隨著技術的進(jin)(jin)步和(he)人力(li)資源成本的提高,我國焊(han)(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)企業(ye)把(ba)越(yue)來越(yue)多的精力(li)投入到提高工藝裝(zhuang)備(bei)(bei)自(zi)(zi)動(dong)化和(he)信息化水平方面,尤其機(ji)(ji)器(qi)(qi)人應用越(yue)來越(yue)廣泛。早期僅有寶鋼UOE生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線引進(jin)(jin)了引、熄(xi)弧(hu)板焊(han)(han)接機(ji)(ji)器(qi)(qi)人,近年來,噴標機(ji)(ji)器(qi)(qi)人得到了廣泛應用,管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)焊(han)(han)縫(feng)磨(mo)削(xue)(xue)機(ji)(ji)器(qi)(qi)人和(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)幾何尺(chi)寸(cun)激光(guang)自(zi)(zi)動(dong)檢(jian)測機(ji)(ji)器(qi)(qi)人的研發也取(qu)得可喜進(jin)(jin)展,如渤海裝(zhuang)備(bei)(bei)研究院研發的管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)焊(han)(han)縫(feng)磨(mo)削(xue)(xue)機(ji)(ji)器(qi)(qi)人,在工業(ye)機(ji)(ji)器(qi)(qi)人上安裝(zhuang)焊(han)(han)縫(feng)檢(jian)測系統和(he)磨(mo)削(xue)(xue)機(ji)(ji)構,可對焊(han)(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)內(nei)外(wai)焊(han)(han)縫(feng)進(jin)(jin)行(xing)三維自(zi)(zi)動(dong)檢(jian)測,自(zi)(zi)動(dong)獲取(qu)焊(han)(han)縫(feng)形貌特征數據,智(zhi)能化地(di)規劃機(ji)(ji)器(qi)(qi)人磨(mo)削(xue)(xue)運動(dong)軌跡,進(jin)(jin)行(xing)自(zi)(zi)動(dong)磨(mo)削(xue)(xue)。隨著技術進(jin)(jin)步和(he)研發的深入,機(ji)(ji)器(qi)(qi)人將會更廣發的應用于焊(han)(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線的工藝裝(zhuang)備(bei)(bei)上,對于提高生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)效(xiao)率和(he)產(chan)(chan)品質量將會產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)巨(ju)大推動(dong)作用。


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(8)焊管(guan)(guan)裝備(bei)信(xin)(xin)(xin)息系(xi)(xi)統(tong)(tong):隨(sui)著(zhu)信(xin)(xin)(xin)息技(ji)術的飛速發展,國內的焊管(guan)(guan)企業(ye)在生(sheng)(sheng)產(chan)線的信(xin)(xin)(xin)息化(hua)建(jian)設方面投入了(le)大(da)量(liang)的人力(li)、物力(li),國內的多條生(sheng)(sheng)產(chan)線都建(jian)設了(le)ERP、MES系(xi)(xi)統(tong)(tong),還有部分企業(ye)建(jian)設了(le)物聯網系(xi)(xi)統(tong)(tong),并實(shi)現了(le)多個信(xin)(xin)(xin)息系(xi)(xi)統(tong)(tong)的融合(he),這些信(xin)(xin)(xin)息系(xi)(xi)統(tong)(tong)的建(jian)設不(bu)僅實(shi)現了(le)從材料到成品(pin)鋼管(guan)(guan)的生(sheng)(sheng)產(chan)全(quan)過程的監(jian)控(kong),為(wei)鋼管(guan)(guan)生(sheng)(sheng)產(chan)提供(gong)持續的質量(liang)保證,而且為(wei)滿足客戶管(guan)(guan)道全(quan)生(sheng)(sheng)命周期管(guan)(guan)理(li)提供(gong)了(le)有力(li)的質量(liang)數據(ju)支持。同時,大(da)大(da)提升(sheng)了(le)制管(guan)(guan)企業(ye)的生(sheng)(sheng)產(chan)和(he)經營管(guan)(guan)理(li)水平。隨(sui)著(zhu)這些信(xin)(xin)(xin)息系(xi)(xi)統(tong)(tong)的深化(hua)應用(yong)和(he)底層數據(ju)采集裝備(bei)的不(bu)斷完善(shan),必將對我國制管(guan)(guan)企業(ye)質量(liang)控(kong)制和(he)高效生(sheng)(sheng)產(chan)組織產(chan)生(sheng)(sheng)重大(da)影響(xiang)。


  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(han)接不(bu)銹鋼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。