直縫埋弧焊接不銹鋼(gang)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(han)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不銹鋼管的歷史。
渤海裝(zhuang)備(bei)(bei)(bei)巨(ju)(ju)龍(long)鋼管(guan)公司大(da)直縫生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)的(de)(de)建(jian)(jian)設(she)(she)也帶動了直縫焊接不銹鋼管(guan)制(zhi)管(guan)裝(zhuang)備(bei)(bei)(bei)的(de)(de)進(jin)(jin)步(bu)和發展。巨(ju)(ju)龍(long)第(di)一條生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)根(gen)據國(guo)(guo)內(nei)當(dang)時的(de)(de)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)制(zhi)造技(ji)術水(shui)平(ping),采用(yong)了菜單式(shi)(shi)(shi)引(yin)(yin)進(jin)(jin)方式(shi)(shi)(shi)。對于(yu)(yu)國(guo)(guo)內(nei)在技(ji)術和制(zhi)造能(neng)力(li)(li)都不成熟的(de)(de)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)整機(ji)(ji)(ji)進(jin)(jin)口如(ru)(ru):JCO成型機(ji)(ji)(ji)、浮動式(shi)(shi)(shi)高精度銑邊機(ji)(ji)(ji)、機(ji)(ji)(ji)械式(shi)(shi)(shi)擴徑機(ji)(ji)(ji)、水(shui)柱耦合式(shi)(shi)(shi)超聲波探(tan)傷設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)、多絲內(nei)外焊接設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)等;對于(yu)(yu)國(guo)(guo)內(nei)加工能(neng)力(li)(li)具(ju)備(bei)(bei)(bei)但(dan)技(ji)術水(shui)平(ping)較低的(de)(de)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)采用(yong)技(ji)術和部(bu)分關鍵部(bu)件引(yin)(yin)進(jin)(jin),其他部(bu)分國(guo)(guo)內(nei)加工的(de)(de)分交方式(shi)(shi)(shi),如(ru)(ru):板邊預(yu)彎機(ji)(ji)(ji)、大(da)功(gong)率連續式(shi)(shi)(shi)預(yu)焊機(ji)(ji)(ji)等;對于(yu)(yu)技(ji)術裝(zhuang)備(bei)(bei)(bei)國(guo)(guo)內(nei)都比較成熟的(de)(de)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)由國(guo)(guo)內(nei)制(zhi)造,如(ru)(ru):水(shui)壓試驗(yan)機(ji)(ji)(ji)、管(guan)端倒(dao)棱機(ji)(ji)(ji)、X射(she)線(xian)檢測設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)以及生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)其他輔(fu)助設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)。在保(bao)證整條生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)達到世界先進(jin)(jin)水(shui)平(ping)的(de)(de)同時,建(jian)(jian)設(she)(she)費用(yong)大(da)幅降(jiang)低。后(hou)續國(guo)(guo)內(nei)多條JCOE直縫生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)的(de)(de)建(jian)(jian)設(she)(she)也都借鑒(jian)了這種方式(shi)(shi)(shi)。
該生產(chan)線(xian)(xian)的(de)成功(gong)建(jian)設(she)(she)也推動(dong)(dong)了(le)國(guo)內(nei)(nei)大(da)口徑(jing)直(zhi)縫(feng)埋(mai)弧焊接不銹鋼(gang)管(guan)生產(chan)線(xian)(xian)建(jian)設(she)(she),并且帶動(dong)(dong)國(guo)內(nei)(nei)設(she)(she)備(bei)(bei)制(zhi)造(zao)(zao)廠開始了(le)直(zhi)縫(feng)生產(chan)線(xian)(xian)設(she)(she)備(bei)(bei)的(de)國(guo)產(chan)化(hua)研(yan)制(zhi)。通過國(guo)內(nei)(nei)制(zhi)管(guan)企(qi)業和(he)設(she)(she)備(bei)(bei)制(zhi)造(zao)(zao)廠的(de)聯合攻關,目(mu)前,JCOE直(zhi)縫(feng)生產(chan)線(xian)(xian)的(de)主(zhu)機大(da)多數(shu)已(yi)實現了(le)國(guo)產(chan)化(hua),推動(dong)(dong)我(wo)國(guo)直(zhi)縫(feng)制(zhi)管(guan)裝備(bei)(bei)國(guo)產(chan)化(hua)的(de)企(qi)業主(zhu)要有黃石(shi)鍛壓、天水鍛壓、西北機器(qi)、沈(shen)陽東(dong)基、哈爾濱焊接研(yan)究所和(he)湘潭華進等生產(chan)廠家。其中(zhong)最具代表性的(de)主(zhu)要有:
(1)預(yu)彎機:PB16000~32000kN數控(kong)預(yu)彎機由兩(liang)臺可相對(dui)移動的下動式開式壓力機組成。在數控(kong)系統和電液伺服系統控(kong)制下,每臺壓力機的兩(liang)油缸單(dan)元同步驅動下模梁(liang)運行(xing),定位精度0.10mm。優化的模具曲線使預(yu)彎邊有效(xiao)弧長最大化。壓制力可達32000kN,預(yu)彎全過程(cheng)自動化運行(xing)。
(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。
(3)預(yu)焊(han)(han)機:TWC150~400kN數控(kong)(kong)預(yu)焊(han)(han)機采用(yong)全數字實時(shi)控(kong)(kong)制電(dian)液伺服(fu)合(he)(he)(he)縫輥。在(zai)合(he)(he)(he)縫預(yu)焊(han)(han)的過程中,根據(ju)激光跟蹤系統顯示的錯邊誤差與合(he)(he)(he)縫間隙,通過數控(kong)(kong)系統實時(shi)調(diao)整電(dian)液伺服(fu)合(he)(he)(he)縫輥,在(zai)負載(zai)條(tiao)件下糾正錯邊量與合(he)(he)(he)縫間隙。極(ji)大降(jiang)低了停焊(han)(han)的概率和焊(han)(han)后人工修補量,大直縫焊(han)(han)管(guan)合(he)(he)(he)縫預(yu)焊(han)(han)實現了優質高效。
(4)銑邊(bian)機(ji)(ji):新型(xing)的(de)(de)(de)(de)PFM90/800型(xing)的(de)(de)(de)(de)鋼板(ban)銑邊(bian)機(ji)(ji)雖然重量(liang)減輕(qing)了約(yue)30%,但(dan)在裝(zhuang)機(ji)(ji)容量(liang)保(bao)持不(bu)變的(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)所能加(jia)工的(de)(de)(de)(de)鋼板(ban)壁厚(hou)達到了40mm,最大(da)加(jia)工余(yu)(yu)量(liang)可(ke)達25mm,且(qie)設備可(ke)根(gen)據不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)鋼材等級(ji)、不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)加(jia)工余(yu)(yu)量(liang)、不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)板(ban)厚(hou)進(jin)行全自(zi)動加(jia)工,可(ke)見(jian)其已有較高的(de)(de)(de)(de)智能處(chu)理的(de)(de)(de)(de)能力。
(5)擴徑(jing)(jing)機(ji):新型的(de)(de)機(ji)械(xie)擴徑(jing)(jing)機(ji)也在(zai)控制(zhi)和結構方(fang)面(mian)(mian)均得到了(le)(le)改(gai)(gai)善。一是(shi)將擴徑(jing)(jing)拉桿(gan)分為(wei)了(le)(le)三段,將長(chang)度(du)從(cong)整體(ti)的(de)(de)18m直接降到了(le)(le)拉桿(gan)13m、油缸活塞桿(gan)2.5m和擴徑(jing)(jing)頭(tou)拉桿(gan)2.5m,大(da)大(da)降低(di)了(le)(le)細長(chang)拉桿(gan)的(de)(de)制(zhi)造難度(du)。且(qie)在(zai)拉桿(gan)聯(lian)結方(fang)式(shi)上(shang)進(jin)(jin)行(xing)了(le)(le)改(gai)(gai)進(jin)(jin),便于(yu)擴徑(jing)(jing)頭(tou)和拉桿(gan)更換,并(bing)且(qie)在(zai)螺母(mu)與螺桿(gan)間加上(shang)了(le)(le)作為(wei)易損件的(de)(de)螺紋護(hu)(hu)套,有效地對拉桿(gan)進(jin)(jin)行(xing)了(le)(le)保護(hu)(hu)。二是(shi)在(zai)擴徑(jing)(jing)頭(tou)各(ge)模(mo)具(ju)塊(kuai)的(de)(de)導(dao)(dao)向方(fang)面(mian)(mian)進(jin)(jin)行(xing)了(le)(le)改(gai)(gai)進(jin)(jin),在(zai)模(mo)具(ju)的(de)(de)前后都設置(zhi)了(le)(le)徑(jing)(jing)向導(dao)(dao)向鍵,可保證模(mo)具(ju)塊(kuai)與錐體(ti)各(ge)面(mian)(mian)的(de)(de)充(chong)分結合,減少對模(mo)具(ju)的(de)(de)偏磨(mo),又由于(yu)滑(hua)動面(mian)(mian)較(jiao)緊(jin)密的(de)(de)結合而降低(di)了(le)(le)擴徑(jing)(jing)油的(de)(de)消耗量。
(6)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)設(she)備(bei)(bei)(bei):參考德國U&S公司斯柯特接(jie)(jie)(jie)法以減少焊(han)(han)(han)絲(si)(si)之間的(de)干擾,國內(nei)(nei)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)設(she)備(bei)(bei)(bei)集成研究成果顯著,先后開發(fa)出了(le)四(si)絲(si)(si)焊(han)(han)(han)和五絲(si)(si)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)設(she)備(bei)(bei)(bei),采用數字控制,可以直接(jie)(jie)(jie)記錄(lu)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)參數,進(jin)行焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過程的(de)監控、記錄(lu),可有效保證對(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)研究所(suo)成功地進(jin)行了(le)內(nei)(nei)、外焊(han)(han)(han)設(she)備(bei)(bei)(bei)開發(fa)工作,近幾年就已銷(xiao)售(shou)各種(zhong)多絲(si)(si)內(nei)(nei)、外焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)設(she)備(bei)(bei)(bei)100多套。
(7)焊(han)管(guan)(guan)(guan)輔助(zhu)設備(bei):隨(sui)著技術的(de)(de)(de)進(jin)步和(he)(he)(he)人力資源成本的(de)(de)(de)提(ti)高,我國焊(han)管(guan)(guan)(guan)企業(ye)把越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)多的(de)(de)(de)精力投入(ru)到(dao)(dao)提(ti)高工藝裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)備(bei)自動(dong)化(hua)(hua)和(he)(he)(he)信息化(hua)(hua)水(shui)平方面,尤(you)其機(ji)器(qi)(qi)人應(ying)用越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)廣(guang)泛。早(zao)期(qi)僅有寶鋼UOE生產線引進(jin)了引、熄弧板焊(han)接機(ji)器(qi)(qi)人,近年來(lai),噴標機(ji)器(qi)(qi)人得到(dao)(dao)了廣(guang)泛應(ying)用,管(guan)(guan)(guan)端焊(han)縫(feng)磨(mo)削(xue)機(ji)器(qi)(qi)人和(he)(he)(he)管(guan)(guan)(guan)端幾何(he)尺寸(cun)激光自動(dong)檢測(ce)機(ji)器(qi)(qi)人的(de)(de)(de)研(yan)(yan)發也取得可(ke)喜進(jin)展,如(ru)渤海(hai)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)備(bei)研(yan)(yan)究院研(yan)(yan)發的(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)端焊(han)縫(feng)磨(mo)削(xue)機(ji)器(qi)(qi)人,在工業(ye)機(ji)器(qi)(qi)人上安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)焊(han)縫(feng)檢測(ce)系統和(he)(he)(he)磨(mo)削(xue)機(ji)構,可(ke)對(dui)焊(han)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)端內(nei)外(wai)焊(han)縫(feng)進(jin)行三維自動(dong)檢測(ce),自動(dong)獲取焊(han)縫(feng)形貌特征(zheng)數據,智能化(hua)(hua)地(di)規劃機(ji)器(qi)(qi)人磨(mo)削(xue)運動(dong)軌跡,進(jin)行自動(dong)磨(mo)削(xue)。隨(sui)著技術進(jin)步和(he)(he)(he)研(yan)(yan)發的(de)(de)(de)深入(ru),機(ji)器(qi)(qi)人將會(hui)更(geng)廣(guang)發的(de)(de)(de)應(ying)用于(yu)焊(han)管(guan)(guan)(guan)生產線的(de)(de)(de)工藝裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)備(bei)上,對(dui)于(yu)提(ti)高生產效(xiao)率和(he)(he)(he)產品質量將會(hui)產生巨大(da)推動(dong)作用。
(8)焊(han)管(guan)(guan)裝備信息(xi)(xi)系統(tong)(tong):隨著信息(xi)(xi)技(ji)術的(de)(de)(de)飛速發展,國(guo)內的(de)(de)(de)焊(han)管(guan)(guan)企(qi)業在生(sheng)產線(xian)的(de)(de)(de)信息(xi)(xi)化建(jian)(jian)(jian)設(she)方面投入了大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)人(ren)力、物(wu)力,國(guo)內的(de)(de)(de)多(duo)條生(sheng)產線(xian)都建(jian)(jian)(jian)設(she)了ERP、MES系統(tong)(tong),還有部分企(qi)業建(jian)(jian)(jian)設(she)了物(wu)聯網系統(tong)(tong),并(bing)實現了多(duo)個信息(xi)(xi)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)融(rong)合,這些信息(xi)(xi)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)建(jian)(jian)(jian)設(she)不(bu)僅(jin)實現了從(cong)材料(liao)到成(cheng)品(pin)鋼管(guan)(guan)的(de)(de)(de)生(sheng)產全過(guo)程的(de)(de)(de)監控,為鋼管(guan)(guan)生(sheng)產提(ti)供(gong)持續的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)保證,而且為滿足客戶(hu)管(guan)(guan)道全生(sheng)命周(zhou)期(qi)管(guan)(guan)理(li)(li)提(ti)供(gong)了有力的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)數據支(zhi)持。同時,大(da)大(da)提(ti)升了制管(guan)(guan)企(qi)業的(de)(de)(de)生(sheng)產和(he)(he)經營(ying)管(guan)(guan)理(li)(li)水平。隨著這些信息(xi)(xi)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)深化應用和(he)(he)底層數據采集裝備的(de)(de)(de)不(bu)斷完善,必將對我(wo)國(guo)制管(guan)(guan)企(qi)業質量(liang)(liang)控制和(he)(he)高效生(sheng)產組織(zhi)產生(sheng)重(zhong)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(bu)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(jie)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。