直縫埋弧焊接(jie)不(bu)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。


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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。


  渤海裝備巨(ju)龍鋼(gang)管(guan)(guan)公司大直(zhi)縫(feng)生(sheng)(sheng)產(chan)線的(de)(de)建設(she)也帶動(dong)了(le)直(zhi)縫(feng)焊(han)接不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)制(zhi)管(guan)(guan)裝備的(de)(de)進(jin)(jin)步和發展。巨(ju)龍第一條(tiao)生(sheng)(sheng)產(chan)線根據國(guo)(guo)內(nei)(nei)(nei)當時(shi)的(de)(de)設(she)備制(zhi)造技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)水(shui)(shui)平,采用了(le)菜單式(shi)(shi)(shi)引進(jin)(jin)方(fang)式(shi)(shi)(shi)。對(dui)(dui)于(yu)(yu)國(guo)(guo)內(nei)(nei)(nei)在技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)和制(zhi)造能力都不成(cheng)熟(shu)的(de)(de)設(she)備整機進(jin)(jin)口如:JCO成(cheng)型機、浮動(dong)式(shi)(shi)(shi)高精度銑邊(bian)(bian)機、機械式(shi)(shi)(shi)擴(kuo)徑機、水(shui)(shui)柱(zhu)耦合式(shi)(shi)(shi)超聲(sheng)波探傷設(she)備、多(duo)絲內(nei)(nei)(nei)外焊(han)接設(she)備等(deng);對(dui)(dui)于(yu)(yu)國(guo)(guo)內(nei)(nei)(nei)加(jia)工(gong)能力具備但技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)水(shui)(shui)平較(jiao)低的(de)(de)設(she)備采用技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)和部(bu)分關鍵部(bu)件引進(jin)(jin),其他部(bu)分國(guo)(guo)內(nei)(nei)(nei)加(jia)工(gong)的(de)(de)分交方(fang)式(shi)(shi)(shi),如:板邊(bian)(bian)預彎機、大功率連續式(shi)(shi)(shi)預焊(han)機等(deng);對(dui)(dui)于(yu)(yu)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)裝備國(guo)(guo)內(nei)(nei)(nei)都比較(jiao)成(cheng)熟(shu)的(de)(de)設(she)備由國(guo)(guo)內(nei)(nei)(nei)制(zhi)造,如:水(shui)(shui)壓試驗機、管(guan)(guan)端倒棱機、X射線檢測設(she)備以及生(sheng)(sheng)產(chan)線其他輔(fu)助設(she)備。在保證整條(tiao)生(sheng)(sheng)產(chan)線達到世界(jie)先進(jin)(jin)水(shui)(shui)平的(de)(de)同時(shi),建設(she)費用大幅降(jiang)低。后續國(guo)(guo)內(nei)(nei)(nei)多(duo)條(tiao)JCOE直(zhi)縫(feng)生(sheng)(sheng)產(chan)線的(de)(de)建設(she)也都借鑒(jian)了(le)這種(zhong)方(fang)式(shi)(shi)(shi)。


  該生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)線的(de)(de)成功建(jian)設(she)也(ye)推動(dong)(dong)了(le)(le)(le)國(guo)(guo)內(nei)大口徑直(zhi)(zhi)縫(feng)(feng)埋弧焊接不銹鋼管(guan)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)線建(jian)設(she),并且(qie)帶動(dong)(dong)國(guo)(guo)內(nei)設(she)備(bei)(bei)制(zhi)造廠(chang)開(kai)始(shi)了(le)(le)(le)直(zhi)(zhi)縫(feng)(feng)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)線設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)化研制(zhi)。通過國(guo)(guo)內(nei)制(zhi)管(guan)企(qi)業和設(she)備(bei)(bei)制(zhi)造廠(chang)的(de)(de)聯合攻關,目前,JCOE直(zhi)(zhi)縫(feng)(feng)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)線的(de)(de)主機大多(duo)數已(yi)實(shi)現了(le)(le)(le)國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)化,推動(dong)(dong)我國(guo)(guo)直(zhi)(zhi)縫(feng)(feng)制(zhi)管(guan)裝備(bei)(bei)國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)化的(de)(de)企(qi)業主要(yao)有(you)黃石(shi)鍛(duan)壓、天(tian)水鍛(duan)壓、西北機器(qi)、沈陽東(dong)基、哈爾濱(bin)焊接研究所和湘潭(tan)華進等(deng)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)廠(chang)家。其中最具代(dai)表(biao)性的(de)(de)主要(yao)有(you):


(1)預(yu)(yu)彎(wan)機:PB16000~32000kN數(shu)控(kong)預(yu)(yu)彎(wan)機由兩臺可相對(dui)移動(dong)的下(xia)動(dong)式開式壓力(li)機組(zu)成。在(zai)數(shu)控(kong)系統和(he)電液伺(si)服系統控(kong)制下(xia),每臺壓力(li)機的兩油缸單(dan)元同步驅動(dong)下(xia)模(mo)梁運行,定(ding)位(wei)精度0.10mm。優化的模(mo)具曲線使預(yu)(yu)彎(wan)邊有效弧長最大(da)化。壓制力(li)可達(da)32000kN,預(yu)(yu)彎(wan)全過程自動(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)(han)機:TWC150~400kN數控(kong)(kong)(kong)預(yu)焊(han)(han)(han)機采(cai)用全數字實(shi)(shi)時控(kong)(kong)(kong)制電(dian)液伺服(fu)合(he)縫輥(gun)。在合(he)縫預(yu)焊(han)(han)(han)的(de)過程中,根(gen)據激(ji)光跟(gen)蹤系統顯示(shi)的(de)錯邊(bian)誤差(cha)與合(he)縫間(jian)隙,通過數控(kong)(kong)(kong)系統實(shi)(shi)時調整電(dian)液伺服(fu)合(he)縫輥(gun),在負載條件下糾正錯邊(bian)量與合(he)縫間(jian)隙。極大(da)降低了(le)停(ting)焊(han)(han)(han)的(de)概率和焊(han)(han)(han)后人工修補量,大(da)直縫焊(han)(han)(han)管合(he)縫預(yu)焊(han)(han)(han)實(shi)(shi)現(xian)了(le)優質(zhi)高效。


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(4)銑邊(bian)機:新(xin)型(xing)的(de)(de)(de)(de)PFM90/800型(xing)的(de)(de)(de)(de)鋼板(ban)銑邊(bian)機雖然重(zhong)量減輕了(le)約30%,但在裝機容量保(bao)持不(bu)變的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)所能(neng)加(jia)工的(de)(de)(de)(de)鋼板(ban)壁厚(hou)(hou)達到了(le)40mm,最大(da)加(jia)工余量可(ke)達25mm,且設備可(ke)根據不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)鋼材(cai)等(deng)級、不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)加(jia)工余量、不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)板(ban)厚(hou)(hou)進行全自動加(jia)工,可(ke)見其已(yi)有較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)智能(neng)處理的(de)(de)(de)(de)能(neng)力。


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(5)擴(kuo)徑(jing)機:新型(xing)的(de)(de)(de)(de)機械擴(kuo)徑(jing)機也在控制和結(jie)構方面(mian)(mian)均(jun)得到(dao)了(le)(le)(le)(le)改(gai)善。一是(shi)將擴(kuo)徑(jing)拉(la)(la)桿(gan)分為了(le)(le)(le)(le)三段,將長度從整(zheng)體的(de)(de)(de)(de)18m直(zhi)接(jie)降(jiang)到(dao)了(le)(le)(le)(le)拉(la)(la)桿(gan)13m、油缸活塞桿(gan)2.5m和擴(kuo)徑(jing)頭(tou)(tou)拉(la)(la)桿(gan)2.5m,大大降(jiang)低了(le)(le)(le)(le)細(xi)長拉(la)(la)桿(gan)的(de)(de)(de)(de)制造難度。且(qie)在拉(la)(la)桿(gan)聯結(jie)方式(shi)上進(jin)行了(le)(le)(le)(le)改(gai)進(jin),便于(yu)擴(kuo)徑(jing)頭(tou)(tou)和拉(la)(la)桿(gan)更(geng)換,并(bing)且(qie)在螺(luo)母(mu)與(yu)(yu)螺(luo)桿(gan)間加上了(le)(le)(le)(le)作為易損件(jian)的(de)(de)(de)(de)螺(luo)紋(wen)護套,有效(xiao)地對(dui)拉(la)(la)桿(gan)進(jin)行了(le)(le)(le)(le)保護。二是(shi)在擴(kuo)徑(jing)頭(tou)(tou)各模(mo)具(ju)(ju)塊(kuai)的(de)(de)(de)(de)導(dao)向(xiang)(xiang)方面(mian)(mian)進(jin)行了(le)(le)(le)(le)改(gai)進(jin),在模(mo)具(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)前后都設(she)置了(le)(le)(le)(le)徑(jing)向(xiang)(xiang)導(dao)向(xiang)(xiang)鍵,可(ke)保證(zheng)模(mo)具(ju)(ju)塊(kuai)與(yu)(yu)錐(zhui)體各面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)充分結(jie)合,減少(shao)對(dui)模(mo)具(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)偏(pian)磨,又由于(yu)滑動面(mian)(mian)較緊密的(de)(de)(de)(de)結(jie)合而降(jiang)低了(le)(le)(le)(le)擴(kuo)徑(jing)油的(de)(de)(de)(de)消耗(hao)量(liang)。


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(6)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)設(she)備(bei):參(can)考德國U&S公司斯柯特接(jie)(jie)法以減少焊(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)之間的干擾,國內(nei)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)設(she)備(bei)集(ji)成(cheng)研(yan)究成(cheng)果顯著,先后開發(fa)出了四絲(si)焊(han)(han)(han)(han)(han)和五絲(si)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)設(she)備(bei),采用數字控制,可(ke)(ke)以直接(jie)(jie)記(ji)錄(lu)(lu)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)參(can)數,進(jin)行焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)過程的監控、記(ji)錄(lu)(lu),可(ke)(ke)有效(xiao)保證對焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)質(zhi)量的控制。哈爾(er)濱焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)研(yan)究所(suo)成(cheng)功地進(jin)行了內(nei)、外焊(han)(han)(han)(han)(han)設(she)備(bei)開發(fa)工(gong)作(zuo),近(jin)幾年(nian)就已(yi)銷售各種多絲(si)內(nei)、外焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)設(she)備(bei)100多套(tao)。


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(7)焊管輔助設備:隨(sui)著技術的(de)(de)進(jin)步(bu)和人(ren)(ren)力資源成本的(de)(de)提高(gao),我國(guo)焊管企業(ye)把越(yue)來越(yue)多(duo)的(de)(de)精力投入到提高(gao)工(gong)藝(yi)裝(zhuang)備自(zi)(zi)動(dong)(dong)化和信(xin)息化水平方面,尤其機(ji)(ji)器人(ren)(ren)應用越(yue)來越(yue)廣泛。早期僅有寶鋼(gang)UOE生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)引進(jin)了(le)引、熄弧板焊接機(ji)(ji)器人(ren)(ren),近年(nian)來,噴標機(ji)(ji)器人(ren)(ren)得(de)到了(le)廣泛應用,管端焊縫(feng)(feng)(feng)磨削機(ji)(ji)器人(ren)(ren)和管端幾(ji)何(he)尺(chi)寸激光自(zi)(zi)動(dong)(dong)檢測機(ji)(ji)器人(ren)(ren)的(de)(de)研發(fa)也取得(de)可喜進(jin)展,如渤海裝(zhuang)備研究院研發(fa)的(de)(de)管端焊縫(feng)(feng)(feng)磨削機(ji)(ji)器人(ren)(ren),在工(gong)業(ye)機(ji)(ji)器人(ren)(ren)上(shang)安裝(zhuang)焊縫(feng)(feng)(feng)檢測系統和磨削機(ji)(ji)構,可對焊管管端內外(wai)焊縫(feng)(feng)(feng)進(jin)行三維自(zi)(zi)動(dong)(dong)檢測,自(zi)(zi)動(dong)(dong)獲取焊縫(feng)(feng)(feng)形貌特征數據(ju),智(zhi)能化地規(gui)劃機(ji)(ji)器人(ren)(ren)磨削運動(dong)(dong)軌跡,進(jin)行自(zi)(zi)動(dong)(dong)磨削。隨(sui)著技術進(jin)步(bu)和研發(fa)的(de)(de)深(shen)入,機(ji)(ji)器人(ren)(ren)將會更廣發(fa)的(de)(de)應用于焊管生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)的(de)(de)工(gong)藝(yi)裝(zhuang)備上(shang),對于提高(gao)生(sheng)產(chan)(chan)效率(lv)和產(chan)(chan)品質(zhi)量將會產(chan)(chan)生(sheng)巨大推動(dong)(dong)作用。


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(8)焊管裝(zhuang)備信(xin)(xin)(xin)息(xi)系(xi)統:隨著信(xin)(xin)(xin)息(xi)技術的(de)(de)(de)飛速發展,國(guo)內的(de)(de)(de)焊管企業在生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)線的(de)(de)(de)信(xin)(xin)(xin)息(xi)化建(jian)設(she)方面投入了(le)大(da)(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)人(ren)力、物力,國(guo)內的(de)(de)(de)多(duo)條生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)線都(dou)建(jian)設(she)了(le)ERP、MES系(xi)統,還有部(bu)分企業建(jian)設(she)了(le)物聯(lian)網系(xi)統,并(bing)實現了(le)多(duo)個信(xin)(xin)(xin)息(xi)系(xi)統的(de)(de)(de)融(rong)合,這些信(xin)(xin)(xin)息(xi)系(xi)統的(de)(de)(de)建(jian)設(she)不僅實現了(le)從材料到(dao)成品鋼(gang)管的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)全過程的(de)(de)(de)監控(kong),為(wei)鋼(gang)管生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)提(ti)供持續(xu)的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)保證(zheng),而且(qie)為(wei)滿足(zu)客戶管道全生(sheng)(sheng)(sheng)命周期管理提(ti)供了(le)有力的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)數據支持。同時,大(da)(da)大(da)(da)提(ti)升了(le)制(zhi)管企業的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)和(he)經營管理水平。隨著這些信(xin)(xin)(xin)息(xi)系(xi)統的(de)(de)(de)深化應用和(he)底層數據采集裝(zhuang)備的(de)(de)(de)不斷完善,必將對(dui)我國(guo)制(zhi)管企業質量(liang)(liang)控(kong)制(zhi)和(he)高效(xiao)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)組織產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)重(zhong)大(da)(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鋼(gang)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。