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埋弧焊直缝钢管机械扩径的工作原理

时间:2019/02/26 编辑:直缝钢管生产厂家来源:http://www.dterwpipe.com/ 点击

  埋弧焊直缝钢管扩径有机械扩径和水压扩径两种方式。

  机械扩径设备投资小,占地面积少,更换模具方便,维修简单,尤其是可进行非标直径钢管的扩径,被管线管标准确定为唯一的冷扩径方法。

  扩径头是机械扩径机的关键部件。扩径头是由多个扇形块组成的芯棒安装在楔形体上,而楔形体固定在液压缸的活塞杆上。当液压缸活塞和楔形体向右移动时,由于构成芯棒表面的扇形块向外扩展,使芯棒圆周增大。楔形体的力借助斜块通过扇形块作用在钢管上,从而使与芯棒接触的一段钢管得到扩径。当活塞和楔形体向左移动时,钢管与芯棒脱离开,以便再次送进,进行下一段钢管的扩径。机械式扩径首先是将直焊缝对准扩径头模具上的槽,然后将钢管分步送入扩径头,分段(步段长度一般为0.6~1.0m)扩径,直至完成全管体的扩径。

  机械扩径埋弧焊直缝钢管变形过程

  根据钢管机械扩径过程的不同阶段,整个变形过程可以分为以弹性变形为主的整圆,塑性变形为主的扩胀变形和卸载回弹3个主要阶段。

  1、整圆

  钢管在扩径前经过成形、焊接等多道工序,其截面形状大多为近似椭圆,还存在一定的直线段和棱角。整圆就是将钢管截面由近似椭圆变成圆。

  管壁在扩径头作用下,发生弯曲变形,随着扩径头的不断径向扩胀,椭圆长轴不断缩短,短轴不断伸长,最终扩径头与钢管内壁完全贴合。这个阶段钢管的变形主要为弹性变形,只有形状变化。

  2、扩胀变形

  钢管在扩径头作用下,直径不断扩大,管壁不断减薄。开始时,钢管处于弹性变形阶段,当管体的应力达到管材屈服强度时,钢管便进入塑性变形阶段,发生变形。

  3、卸载回弹

  扩径头回撤,钢管变形有一定的弹性回复。

  埋弧焊直缝钢管机械扩径的作用

  目前,石油天然气的长距离输送主要采用管道。长输管道所用的管线钢管主要有螺旋缝埋弧焊接钢管和直缝埋弧焊接钢管。由于螺旋埋弧焊管是以带钢为原料,壁厚有限,加之螺旋埋弧焊管存在焊缝较长、残余应力较大、焊缝可靠性较差等难以克服的缺点,在人口稠密地区和可靠性要求很高的地区,大直径直缝埋弧焊管已逐步取代螺旋埋弧焊管。

  扩径是大直径直缝埋弧焊管生产中确保钢管质量的一道重要工序,管线钢管标准要求直缝埋弧焊管必须经过扩径工序。

  1、可有效提高钢管尺寸精度

  目前,直缝埋弧焊管成型方式主要有UO,RB,JCO,C和Hu-Metal,采用这5种成型方式生产的钢管,不同程度地存在几何尺寸精度不高的问题。由于直缝埋弧焊缝是在管体的一侧进行内、外焊,因而钢管在热应力的作用下要发生弯曲变形,而焊缝部分纵向收缩量也较大,使钢管的直线度受到严重影响;另外,这5种成型方式生产的钢管,椭圆度均较大,尤其是JCO和C成型钢管。因此,必须通过扩径、整圆等工艺提高钢管的几何精度。

  2、减少或消除在制管、试验过程中引起的包辛格效应

  由于钢管在成型和试验过程中会产生包辛格效应,使屈服强度下降,而钢管在扩径时冷作硬化,扩径后可提高钢管的屈服强度,这样就减少了为达到钢管的强度要求而提高板材等级所造成的浪费。

  3、消除钢管成型和焊接的残余应力

  冷扩径可以消除成型和焊接时造成的残余应力,改善钢管内应力的分布状态,从而避免因所输送石油或天然气中的H2S在钢管应力集中区域产生氢脆甚至裂纹的情况。

  除此之外,扩径对焊接质量及焊接性能也是一种很好的检验。

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