直縫埋弧焊接不銹鋼管的制造工藝有UOE成型、JCOE成型、RBE成型等,見圖7-13。這些工藝各有特點。

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(bu)銹鋼管的主流工藝是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(jie)不銹(xiu)鋼管的歷史。
渤海裝備(bei)(bei)巨龍鋼管公司大(da)直縫(feng)生(sheng)產線(xian)的(de)建設(she)(she)也(ye)帶動(dong)了直縫(feng)焊(han)接不銹(xiu)鋼管制管裝備(bei)(bei)的(de)進(jin)步和(he)發展。巨龍第(di)一(yi)條(tiao)生(sheng)產線(xian)根據國(guo)(guo)(guo)內(nei)當時的(de)設(she)(she)備(bei)(bei)制造(zao)(zao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)水平(ping),采用了菜單式(shi)(shi)引(yin)進(jin)方式(shi)(shi)。對(dui)于國(guo)(guo)(guo)內(nei)在(zai)技(ji)(ji)術(shu)(shu)和(he)制造(zao)(zao)能力都不成(cheng)(cheng)熟(shu)的(de)設(she)(she)備(bei)(bei)整機(ji)(ji)(ji)進(jin)口(kou)如:JCO成(cheng)(cheng)型機(ji)(ji)(ji)、浮動(dong)式(shi)(shi)高(gao)精度銑邊機(ji)(ji)(ji)、機(ji)(ji)(ji)械式(shi)(shi)擴徑機(ji)(ji)(ji)、水柱耦(ou)合式(shi)(shi)超聲波探傷設(she)(she)備(bei)(bei)、多絲內(nei)外(wai)焊(han)接設(she)(she)備(bei)(bei)等(deng);對(dui)于國(guo)(guo)(guo)內(nei)加(jia)工能力具(ju)備(bei)(bei)但技(ji)(ji)術(shu)(shu)水平(ping)較低(di)的(de)設(she)(she)備(bei)(bei)采用技(ji)(ji)術(shu)(shu)和(he)部分關鍵(jian)部件引(yin)進(jin),其(qi)他(ta)部分國(guo)(guo)(guo)內(nei)加(jia)工的(de)分交方式(shi)(shi),如:板(ban)邊預彎機(ji)(ji)(ji)、大(da)功率連續式(shi)(shi)預焊(han)機(ji)(ji)(ji)等(deng);對(dui)于技(ji)(ji)術(shu)(shu)裝備(bei)(bei)國(guo)(guo)(guo)內(nei)都比較成(cheng)(cheng)熟(shu)的(de)設(she)(she)備(bei)(bei)由國(guo)(guo)(guo)內(nei)制造(zao)(zao),如:水壓試驗(yan)機(ji)(ji)(ji)、管端(duan)倒棱(leng)機(ji)(ji)(ji)、X射線(xian)檢測設(she)(she)備(bei)(bei)以及生(sheng)產線(xian)其(qi)他(ta)輔助設(she)(she)備(bei)(bei)。在(zai)保證(zheng)整條(tiao)生(sheng)產線(xian)達到世界先進(jin)水平(ping)的(de)同時,建設(she)(she)費用大(da)幅降低(di)。后(hou)續國(guo)(guo)(guo)內(nei)多條(tiao)JCOE直縫(feng)生(sheng)產線(xian)的(de)建設(she)(she)也(ye)都借鑒了這種方式(shi)(shi)。
該生(sheng)產(chan)線的成功(gong)建設也推(tui)動了(le)國(guo)(guo)內大口徑直縫埋弧焊接(jie)不銹鋼管生(sheng)產(chan)線建設,并且帶動國(guo)(guo)內設備(bei)制(zhi)造廠開始了(le)直縫生(sheng)產(chan)線設備(bei)的國(guo)(guo)產(chan)化研制(zhi)。通過國(guo)(guo)內制(zhi)管企業和設備(bei)制(zhi)造廠的聯合攻關(guan),目前,JCOE直縫生(sheng)產(chan)線的主機(ji)大多數(shu)已實現(xian)了(le)國(guo)(guo)產(chan)化,推(tui)動我國(guo)(guo)直縫制(zhi)管裝(zhuang)備(bei)國(guo)(guo)產(chan)化的企業主要有黃石鍛壓(ya)、天(tian)水鍛壓(ya)、西北(bei)機(ji)器、沈(shen)陽東基(ji)、哈爾濱焊接(jie)研究(jiu)所和湘(xiang)潭華進等生(sheng)產(chan)廠家。其中最(zui)具代表性的主要有:
(1)預(yu)(yu)(yu)彎機(ji):PB16000~32000kN數控預(yu)(yu)(yu)彎機(ji)由兩臺(tai)(tai)可相(xiang)對移(yi)動(dong)的(de)下(xia)動(dong)式開(kai)式壓力(li)(li)機(ji)組成(cheng)。在數控系統和電液(ye)伺服系統控制(zhi)下(xia),每臺(tai)(tai)壓力(li)(li)機(ji)的(de)兩油缸單元同步驅(qu)動(dong)下(xia)模梁運行,定(ding)位(wei)精度0.10mm。優化的(de)模具曲線使預(yu)(yu)(yu)彎邊有效(xiao)弧長最大化。壓制(zhi)力(li)(li)可達(da)32000kN,預(yu)(yu)(yu)彎全過(guo)程自動(dong)化運行。

(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。

(3)預(yu)焊(han)(han)(han)機:TWC150~400kN數(shu)控預(yu)焊(han)(han)(han)機采用全數(shu)字(zi)實(shi)時控制電液伺服(fu)合(he)(he)(he)縫輥(gun)。在合(he)(he)(he)縫預(yu)焊(han)(han)(han)的過(guo)程中(zhong),根據激(ji)光跟(gen)蹤(zong)系(xi)統(tong)顯示的錯(cuo)邊(bian)誤差與合(he)(he)(he)縫間隙,通過(guo)數(shu)控系(xi)統(tong)實(shi)時調整電液伺服(fu)合(he)(he)(he)縫輥(gun),在負載(zai)條件下糾正(zheng)錯(cuo)邊(bian)量與合(he)(he)(he)縫間隙。極大降低了停焊(han)(han)(han)的概(gai)率和焊(han)(han)(han)后人工修(xiu)補量,大直縫焊(han)(han)(han)管合(he)(he)(he)縫預(yu)焊(han)(han)(han)實(shi)現了優質(zhi)高效。

(4)銑邊機:新(xin)型(xing)的(de)PFM90/800型(xing)的(de)鋼板銑邊機雖然(ran)重量(liang)減輕(qing)了約30%,但在裝機容量(liang)保持不變的(de)情況(kuang)下所能加(jia)(jia)工的(de)鋼板壁厚(hou)達到了40mm,最(zui)大加(jia)(jia)工余(yu)量(liang)可達25mm,且設備可根據不同(tong)的(de)鋼材(cai)等級、不同(tong)的(de)加(jia)(jia)工余(yu)量(liang)、不同(tong)的(de)板厚(hou)進(jin)行全自動(dong)加(jia)(jia)工,可見其已有較高的(de)智能處理(li)的(de)能力。

(5)擴徑(jing)機:新型的機械擴徑(jing)機也在(zai)(zai)控(kong)制和結(jie)構(gou)方(fang)面均(jun)得到了(le)(le)(le)(le)改(gai)善。一(yi)是(shi)將(jiang)擴徑(jing)拉(la)(la)桿(gan)(gan)(gan)分為(wei)了(le)(le)(le)(le)三段,將(jiang)長度(du)從整體(ti)的18m直接降到了(le)(le)(le)(le)拉(la)(la)桿(gan)(gan)(gan)13m、油(you)缸活塞桿(gan)(gan)(gan)2.5m和擴徑(jing)頭拉(la)(la)桿(gan)(gan)(gan)2.5m,大(da)大(da)降低(di)了(le)(le)(le)(le)細(xi)長拉(la)(la)桿(gan)(gan)(gan)的制造難度(du)。且(qie)在(zai)(zai)拉(la)(la)桿(gan)(gan)(gan)聯結(jie)方(fang)式上進行了(le)(le)(le)(le)改(gai)進,便(bian)于擴徑(jing)頭和拉(la)(la)桿(gan)(gan)(gan)更換,并且(qie)在(zai)(zai)螺母與(yu)螺桿(gan)(gan)(gan)間加上了(le)(le)(le)(le)作(zuo)為(wei)易損件的螺紋護套,有效(xiao)地對拉(la)(la)桿(gan)(gan)(gan)進行了(le)(le)(le)(le)保護。二(er)是(shi)在(zai)(zai)擴徑(jing)頭各模(mo)具(ju)(ju)塊的導向方(fang)面進行了(le)(le)(le)(le)改(gai)進,在(zai)(zai)模(mo)具(ju)(ju)的前(qian)后都設置(zhi)了(le)(le)(le)(le)徑(jing)向導向鍵(jian),可保證模(mo)具(ju)(ju)塊與(yu)錐體(ti)各面的充分結(jie)合,減少對模(mo)具(ju)(ju)的偏磨,又由(you)于滑動面較緊(jin)密的結(jie)合而(er)降低(di)了(le)(le)(le)(le)擴徑(jing)油(you)的消耗量(liang)。

(6)焊(han)(han)(han)(han)接設(she)備(bei):參考德國U&S公司斯柯特接法以減(jian)少焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)之間的(de)(de)干擾,國內焊(han)(han)(han)(han)接設(she)備(bei)集(ji)成研(yan)究成果(guo)顯著(zhu),先后開發出(chu)了四絲(si)(si)焊(han)(han)(han)(han)和五(wu)絲(si)(si)焊(han)(han)(han)(han)接設(she)備(bei),采用(yong)數字控制,可(ke)以直接記錄焊(han)(han)(han)(han)接參數,進(jin)行(xing)焊(han)(han)(han)(han)接過程(cheng)的(de)(de)監控、記錄,可(ke)有效保證對焊(han)(han)(han)(han)接質量的(de)(de)控制。哈(ha)爾濱焊(han)(han)(han)(han)接研(yan)究所成功地進(jin)行(xing)了內、外焊(han)(han)(han)(han)設(she)備(bei)開發工作,近幾年就已銷售(shou)各(ge)種多絲(si)(si)內、外焊(han)(han)(han)(han)接設(she)備(bei)100多套。

(7)焊(han)管(guan)輔助設備(bei):隨著(zhu)技(ji)術的(de)(de)(de)進(jin)(jin)(jin)步(bu)和(he)人(ren)(ren)(ren)力資源成(cheng)本(ben)的(de)(de)(de)提高(gao),我國焊(han)管(guan)企業把(ba)越來(lai)越多的(de)(de)(de)精力投入到(dao)(dao)提高(gao)工藝裝備(bei)自動(dong)(dong)(dong)(dong)化和(he)信息化水平方面,尤其機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren)應(ying)用越來(lai)越廣泛(fan)。早期僅(jin)有寶(bao)鋼UOE生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)(xian)引進(jin)(jin)(jin)了(le)引、熄弧(hu)板焊(han)接(jie)機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren),近年來(lai),噴標機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren)得到(dao)(dao)了(le)廣泛(fan)應(ying)用,管(guan)端焊(han)縫(feng)磨削機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren)和(he)管(guan)端幾何尺寸(cun)激光自動(dong)(dong)(dong)(dong)檢測機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren)的(de)(de)(de)研發也取得可(ke)喜進(jin)(jin)(jin)展,如渤海裝備(bei)研究院研發的(de)(de)(de)管(guan)端焊(han)縫(feng)磨削機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren),在工業機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren)上(shang)安(an)裝焊(han)縫(feng)檢測系統和(he)磨削機(ji)(ji)(ji)構,可(ke)對焊(han)管(guan)管(guan)端內外(wai)焊(han)縫(feng)進(jin)(jin)(jin)行三維自動(dong)(dong)(dong)(dong)檢測,自動(dong)(dong)(dong)(dong)獲取焊(han)縫(feng)形(xing)貌特征數據,智能化地規劃(hua)機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren)磨削運動(dong)(dong)(dong)(dong)軌跡,進(jin)(jin)(jin)行自動(dong)(dong)(dong)(dong)磨削。隨著(zhu)技(ji)術進(jin)(jin)(jin)步(bu)和(he)研發的(de)(de)(de)深入,機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren)將會(hui)更廣發的(de)(de)(de)應(ying)用于焊(han)管(guan)生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)工藝裝備(bei)上(shang),對于提高(gao)生(sheng)產(chan)(chan)效率和(he)產(chan)(chan)品質量將會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)巨(ju)大推動(dong)(dong)(dong)(dong)作用。

(8)焊管(guan)裝備信(xin)息(xi)系(xi)(xi)(xi)統(tong):隨著信(xin)息(xi)技術的(de)(de)(de)(de)飛速發展,國(guo)(guo)內的(de)(de)(de)(de)焊管(guan)企業(ye)(ye)在生(sheng)產(chan)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)信(xin)息(xi)化(hua)建(jian)設(she)方面投入了(le)大量的(de)(de)(de)(de)人力、物力,國(guo)(guo)內的(de)(de)(de)(de)多條生(sheng)產(chan)線(xian)(xian)都建(jian)設(she)了(le)ERP、MES系(xi)(xi)(xi)統(tong),還(huan)有(you)部(bu)分企業(ye)(ye)建(jian)設(she)了(le)物聯網系(xi)(xi)(xi)統(tong),并實現了(le)多個信(xin)息(xi)系(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)融合,這(zhe)些信(xin)息(xi)系(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)建(jian)設(she)不僅實現了(le)從(cong)材料到成(cheng)品(pin)鋼管(guan)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)全過程的(de)(de)(de)(de)監(jian)控(kong),為(wei)鋼管(guan)生(sheng)產(chan)提供持續的(de)(de)(de)(de)質量保證,而且為(wei)滿足客戶管(guan)道全生(sheng)命周期(qi)管(guan)理提供了(le)有(you)力的(de)(de)(de)(de)質量數據支持。同時,大大提升了(le)制管(guan)企業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)和經營(ying)管(guan)理水平(ping)。隨著這(zhe)些信(xin)息(xi)系(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)深化(hua)應用和底層數據采集(ji)裝備的(de)(de)(de)(de)不斷完(wan)善,必將對我國(guo)(guo)制管(guan)企業(ye)(ye)質量控(kong)制和高(gao)效(xiao)生(sheng)產(chan)組織產(chan)生(sheng)重大影響。
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(xiu)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。

