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(jie)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(han)接不(bu)銹(xiu)鋼管的歷史。
渤海裝備巨龍鋼(gang)管公司(si)大(da)直縫(feng)生產線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)建設(she)(she)也帶(dai)動(dong)了直縫(feng)焊(han)接(jie)不(bu)(bu)銹鋼(gang)管制管裝備的(de)(de)進(jin)步和(he)發展(zhan)。巨龍第一條生產線(xian)(xian)(xian)根據國(guo)(guo)內當時(shi)的(de)(de)設(she)(she)備制造(zao)技術(shu)水(shui)平,采(cai)用(yong)了菜(cai)單式(shi)引(yin)進(jin)方式(shi)。對(dui)于(yu)國(guo)(guo)內在技術(shu)和(he)制造(zao)能力(li)都(dou)不(bu)(bu)成熟(shu)的(de)(de)設(she)(she)備整機(ji)(ji)進(jin)口如:JCO成型(xing)機(ji)(ji)、浮動(dong)式(shi)高精度銑邊機(ji)(ji)、機(ji)(ji)械(xie)式(shi)擴徑機(ji)(ji)、水(shui)柱耦合式(shi)超聲波探傷(shang)設(she)(she)備、多(duo)絲內外焊(han)接(jie)設(she)(she)備等;對(dui)于(yu)國(guo)(guo)內加工能力(li)具(ju)備但技術(shu)水(shui)平較(jiao)低的(de)(de)設(she)(she)備采(cai)用(yong)技術(shu)和(he)部(bu)(bu)分關鍵部(bu)(bu)件(jian)引(yin)進(jin),其(qi)他部(bu)(bu)分國(guo)(guo)內加工的(de)(de)分交方式(shi),如:板邊預彎(wan)機(ji)(ji)、大(da)功率(lv)連(lian)續式(shi)預焊(han)機(ji)(ji)等;對(dui)于(yu)技術(shu)裝備國(guo)(guo)內都(dou)比較(jiao)成熟(shu)的(de)(de)設(she)(she)備由國(guo)(guo)內制造(zao),如:水(shui)壓試驗機(ji)(ji)、管端倒棱機(ji)(ji)、X射線(xian)(xian)(xian)檢測設(she)(she)備以及生產線(xian)(xian)(xian)其(qi)他輔(fu)助設(she)(she)備。在保證整條生產線(xian)(xian)(xian)達(da)到世界先進(jin)水(shui)平的(de)(de)同(tong)時(shi),建設(she)(she)費用(yong)大(da)幅降(jiang)低。后續國(guo)(guo)內多(duo)條JCOE直縫(feng)生產線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)建設(she)(she)也都(dou)借(jie)鑒了這(zhe)種方式(shi)。
該(gai)生(sheng)產(chan)線的(de)(de)(de)成(cheng)功(gong)建(jian)(jian)設(she)也推動了國(guo)內大口徑直縫(feng)埋弧焊接不銹鋼管(guan)生(sheng)產(chan)線建(jian)(jian)設(she),并(bing)且帶動國(guo)內設(she)備制(zhi)造廠開始了直縫(feng)生(sheng)產(chan)線設(she)備的(de)(de)(de)國(guo)產(chan)化研(yan)制(zhi)。通過(guo)國(guo)內制(zhi)管(guan)企業和(he)設(she)備制(zhi)造廠的(de)(de)(de)聯合攻(gong)關(guan),目前,JCOE直縫(feng)生(sheng)產(chan)線的(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)機(ji)大多(duo)數(shu)已實(shi)現了國(guo)產(chan)化,推動我國(guo)直縫(feng)制(zhi)管(guan)裝備國(guo)產(chan)化的(de)(de)(de)企業主(zhu)(zhu)要有黃石鍛壓(ya)、天(tian)水鍛壓(ya)、西北機(ji)器、沈陽(yang)東基、哈爾濱焊接研(yan)究所和(he)湘(xiang)潭華進(jin)等生(sheng)產(chan)廠家。其中最具代(dai)表性的(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)要有:
(1)預(yu)彎(wan)機(ji)(ji):PB16000~32000kN數(shu)(shu)控(kong)(kong)預(yu)彎(wan)機(ji)(ji)由兩(liang)臺可(ke)相對(dui)移(yi)動(dong)的下(xia)動(dong)式開(kai)式壓(ya)力機(ji)(ji)組(zu)成。在數(shu)(shu)控(kong)(kong)系(xi)統和電液伺服系(xi)統控(kong)(kong)制下(xia),每臺壓(ya)力機(ji)(ji)的兩(liang)油缸單元(yuan)同步(bu)驅(qu)動(dong)下(xia)模梁運(yun)行,定位精度0.10mm。優化的模具曲(qu)線使(shi)預(yu)彎(wan)邊有效弧長最(zui)大化。壓(ya)制力可(ke)達32000kN,預(yu)彎(wan)全過(guo)程(cheng)自動(dong)化運(yun)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)(yu)焊(han)(han)(han)(han)機:TWC150~400kN數(shu)控(kong)預(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)機采用全數(shu)字實(shi)時(shi)控(kong)制電液伺(si)服合縫(feng)輥。在合縫(feng)預(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)的(de)(de)過程中,根據(ju)激光跟蹤系統(tong)顯(xian)示的(de)(de)錯邊誤(wu)差與合縫(feng)間隙(xi),通過數(shu)控(kong)系統(tong)實(shi)時(shi)調整電液伺(si)服合縫(feng)輥,在負載條件下糾正錯邊量(liang)與合縫(feng)間隙(xi)。極大(da)(da)降(jiang)低(di)了停焊(han)(han)(han)(han)的(de)(de)概(gai)率和焊(han)(han)(han)(han)后人工修補量(liang),大(da)(da)直縫(feng)焊(han)(han)(han)(han)管(guan)合縫(feng)預(yu)(yu)焊(han)(han)(han)(han)實(shi)現了優質高效。
(4)銑(xian)(xian)邊機:新型的(de)PFM90/800型的(de)鋼板銑(xian)(xian)邊機雖然重量(liang)減輕了約(yue)30%,但在裝機容量(liang)保(bao)持不(bu)變(bian)的(de)情(qing)況下所能(neng)加工的(de)鋼板壁厚(hou)達到了40mm,最大加工余量(liang)可達25mm,且設備(bei)可根據不(bu)同(tong)的(de)鋼材(cai)等級、不(bu)同(tong)的(de)加工余量(liang)、不(bu)同(tong)的(de)板厚(hou)進行全自(zi)動加工,可見其已有(you)較高的(de)智能(neng)處理的(de)能(neng)力(li)。
(5)擴(kuo)徑(jing)機(ji):新型的(de)(de)機(ji)械擴(kuo)徑(jing)機(ji)也在(zai)控(kong)制和結構(gou)方(fang)面(mian)均得到了(le)改善(shan)。一是(shi)將擴(kuo)徑(jing)拉(la)(la)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)分為(wei)了(le)三(san)段,將長度從(cong)整體的(de)(de)18m直接降(jiang)到了(le)拉(la)(la)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)13m、油(you)缸活塞(sai)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)2.5m和擴(kuo)徑(jing)頭(tou)拉(la)(la)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)2.5m,大大降(jiang)低了(le)細(xi)長拉(la)(la)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)的(de)(de)制造難度。且在(zai)拉(la)(la)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)聯結方(fang)式上進(jin)行(xing)了(le)改進(jin),便于(yu)擴(kuo)徑(jing)頭(tou)和拉(la)(la)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)更換(huan),并且在(zai)螺(luo)(luo)母與螺(luo)(luo)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)間加上了(le)作為(wei)易(yi)損件的(de)(de)螺(luo)(luo)紋護套,有(you)效地(di)對拉(la)(la)桿(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)進(jin)行(xing)了(le)保護。二(er)是(shi)在(zai)擴(kuo)徑(jing)頭(tou)各(ge)模具(ju)塊(kuai)(kuai)的(de)(de)導向方(fang)面(mian)進(jin)行(xing)了(le)改進(jin),在(zai)模具(ju)的(de)(de)前后(hou)都(dou)設(she)置了(le)徑(jing)向導向鍵,可保證模具(ju)塊(kuai)(kuai)與錐體各(ge)面(mian)的(de)(de)充分結合,減少對模具(ju)的(de)(de)偏磨(mo),又由于(yu)滑動面(mian)較緊密(mi)的(de)(de)結合而降(jiang)低了(le)擴(kuo)徑(jing)油(you)的(de)(de)消耗量。
(6)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)設(she)備:參(can)考德國U&S公司(si)斯柯特接(jie)(jie)法以(yi)減少焊(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)之間的(de)(de)干擾(rao),國內(nei)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)設(she)備集成研(yan)究成果顯(xian)著,先(xian)后開發出了(le)(le)四絲(si)(si)焊(han)(han)(han)(han)(han)和五絲(si)(si)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)設(she)備,采用(yong)數字控(kong)制,可以(yi)直接(jie)(jie)記錄(lu)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)參(can)數,進行焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)過程(cheng)的(de)(de)監控(kong)、記錄(lu),可有效保證對焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)質量的(de)(de)控(kong)制。哈爾濱焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)研(yan)究所成功(gong)地進行了(le)(le)內(nei)、外(wai)焊(han)(han)(han)(han)(han)設(she)備開發工(gong)作,近幾年就已(yi)銷(xiao)售各種多絲(si)(si)內(nei)、外(wai)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)設(she)備100多套。
(7)焊(han)管(guan)輔(fu)助設(she)備(bei):隨著技術的(de)進(jin)步(bu)和(he)(he)(he)人(ren)(ren)(ren)(ren)力資(zi)源(yuan)成本的(de)提高,我國焊(han)管(guan)企業把越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多(duo)的(de)精力投入(ru)(ru)到(dao)提高工(gong)(gong)藝裝(zhuang)備(bei)自(zi)動化和(he)(he)(he)信息化水平(ping)方(fang)面,尤(you)其機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)應(ying)用越(yue)(yue)來越(yue)(yue)廣泛。早期僅(jin)有寶鋼UOE生產(chan)(chan)(chan)線引進(jin)了引、熄(xi)弧板焊(han)接機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren),近年來,噴標機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)得到(dao)了廣泛應(ying)用,管(guan)端焊(han)縫(feng)(feng)(feng)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)和(he)(he)(he)管(guan)端幾何尺寸(cun)激光自(zi)動檢(jian)測機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)研發(fa)也取(qu)得可(ke)喜進(jin)展,如渤(bo)海裝(zhuang)備(bei)研究院研發(fa)的(de)管(guan)端焊(han)縫(feng)(feng)(feng)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren),在工(gong)(gong)業機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)上(shang)安(an)裝(zhuang)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)檢(jian)測系(xi)統和(he)(he)(he)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)機(ji)(ji)(ji)構,可(ke)對焊(han)管(guan)管(guan)端內外焊(han)縫(feng)(feng)(feng)進(jin)行三(san)維(wei)自(zi)動檢(jian)測,自(zi)動獲取(qu)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)形貌特(te)征(zheng)數(shu)據(ju),智能化地(di)規劃機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)運動軌(gui)跡,進(jin)行自(zi)動磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)。隨著技術進(jin)步(bu)和(he)(he)(he)研發(fa)的(de)深入(ru)(ru),機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)將會(hui)更廣發(fa)的(de)應(ying)用于焊(han)管(guan)生產(chan)(chan)(chan)線的(de)工(gong)(gong)藝裝(zhuang)備(bei)上(shang),對于提高生產(chan)(chan)(chan)效率(lv)和(he)(he)(he)產(chan)(chan)(chan)品質量將會(hui)產(chan)(chan)(chan)生巨大推動作用。
(8)焊管裝(zhuang)備信息(xi)系統(tong):隨(sui)著(zhu)信息(xi)技術的(de)(de)(de)飛速發展(zhan),國(guo)內的(de)(de)(de)焊管企(qi)(qi)業(ye)在生(sheng)(sheng)產線的(de)(de)(de)信息(xi)化建(jian)設方面投入了(le)(le)大(da)量的(de)(de)(de)人(ren)力(li)、物(wu)力(li),國(guo)內的(de)(de)(de)多條生(sheng)(sheng)產線都建(jian)設了(le)(le)ERP、MES系統(tong),還(huan)有部(bu)分企(qi)(qi)業(ye)建(jian)設了(le)(le)物(wu)聯網系統(tong),并實現(xian)了(le)(le)多個(ge)信息(xi)系統(tong)的(de)(de)(de)融合,這(zhe)(zhe)些(xie)信息(xi)系統(tong)的(de)(de)(de)建(jian)設不僅實現(xian)了(le)(le)從(cong)材料(liao)到成品鋼管的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產全(quan)過程的(de)(de)(de)監控,為鋼管生(sheng)(sheng)產提(ti)(ti)供(gong)持(chi)續的(de)(de)(de)質(zhi)量保證,而且為滿足客(ke)戶管道全(quan)生(sheng)(sheng)命周期管理提(ti)(ti)供(gong)了(le)(le)有力(li)的(de)(de)(de)質(zhi)量數據支(zhi)持(chi)。同時,大(da)大(da)提(ti)(ti)升了(le)(le)制管企(qi)(qi)業(ye)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產和(he)經營管理水平。隨(sui)著(zhu)這(zhe)(zhe)些(xie)信息(xi)系統(tong)的(de)(de)(de)深化應用和(he)底層數據采(cai)集裝(zhuang)備的(de)(de)(de)不斷完善,必將對我(wo)國(guo)制管企(qi)(qi)業(ye)質(zhi)量控制和(he)高效生(sheng)(sheng)產組織產生(sheng)(sheng)重大(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(han)接不銹鋼(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。