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薄壁鋼管生產(chǎn)工藝流程

作者:張果喜發(fā)布時間2019-12-05人氣:99

鋼管生產(chǎn)是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)中的一個重要分支,它可分為有縫管和無縫管兩類。不銹鋼焊管具有較高的抗彎強度、抗拉強度及在氧化環(huán)境下良好的耐腐蝕性能和耐熱性能;在折彎、抗扭強度相同時,其質(zhì)量較輕、壁值偏差小、成本低,被廣泛應用于我國重工業(yè)、輕工業(yè)及建筑裝飾等行業(yè)。因此,研究開發(fā)不銹鋼焊管產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝,提高焊接管質(zhì)量具有重大意義。

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高質(zhì)量不銹鋼直縫焊管制造流程

原材料—開卷—管坯成型—連續(xù)焊接—焊縫整平—在線熱處理—定徑精整—在線探傷—定尺切割—矯直—壓力測試—清洗干燥—成品檢查—包裝

工序制造技術(shù)詳細設計

(一)原材料

高質(zhì)量不銹鋼無縫焊管使用的原材料為冷軋不銹鋼帶材,要求表面質(zhì)量狀態(tài)達到BA級別。鋼帶邊緣整齊,不能有毛刺,鐮刀灣、波浪等影響焊機質(zhì)量的缺陷。鋼帶內(nèi)部不能有結(jié)疤、分層、雜質(zhì)等缺陷,鋼帶需在氫氣保護氣氛下進行光良退火處理,表面不能存在氧化現(xiàn)象。鋼帶物理性能、化學成份必須滿足要求。

鋼帶入廠使用前,必須對鋼帶進行詳細的檢驗。檢驗項目包括:帶剛厚度、帶剛寬度、帶剛邊緣質(zhì)量狀態(tài)、外觀。物理性能檢驗包括:拉伸強度、屈服強度、延伸率,必要時,要對帶剛的晶粒度進行檢查。檢驗合格后才可以用于焊管生產(chǎn)。

(二)開卷

鋼帶在進行進入焊管機組前,需要使用鋼帶開卷機展開鋼帶,比較后的鋼帶,需要增加矯平機構(gòu)對鋼帶進行矯平處理,確保在鋼帶在平直狀態(tài)下進入焊管機組的成型部位,順利完成鋼帶的彎曲成型。

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(三)管坯成型

使用連續(xù)輥彎成型設備,對鋼帶進行連續(xù)輥彎變形,制成開口管坯。鋼帶需通過焊管機組的導入模塊、粗軋模塊、閉合模塊幾個功能模塊的共同作用,每個模塊分別使用不同類型的軋輥實現(xiàn)對鋼帶不同部位的彎曲成型,最終將鋼帶由平面逐漸彎曲,形成開口管坯,做好焊接成管的準備。連續(xù)輥彎成型設備一般是由9組平輥,平輥中間間隔8組立輥組成,前面的4平輥和4立輥為粗軋道次,主事對鋼帶進行彎曲,剩余的屬于閉合道次,完成鋼帶的閉合形成管狀。

軋輥的設計目前已經(jīng)可以使用專用的軋輥設計軟件進行精確設計,其中使用比較廣泛的,功能比齊全的設計軟件是德國DATA M軟件公司開發(fā)出的軋管機輥型設計軟件。該軟件以 Auto Cad為基礎,通過對每個輥彎成型軋輥的精確設計,實現(xiàn)精確的成型控制,并且通過該軟件自帶的變形分析功能,通過模擬鋼帶的變形過程,在設計過程中消除潛在的引起焊接缺陷的變形問題,提前進行優(yōu)化設計。

(四)連續(xù)焊接

鋼帶經(jīng)過連續(xù)輥彎成型機組后,制成開口管坯。使用TIG焊接設備,進行連續(xù)焊接,制成圓管。TIG焊接的最大優(yōu)點是焊道平整,沒有飛邊和毛刺。

焊接過程中使用氬氣作為保護性氣體,防止焊縫凝固冷卻前與氧氣接觸發(fā)生氧化。將氬氣通入管內(nèi)部起到保護內(nèi)部焊縫的作用,通入焊槍的氬氣用于保護鎢極。在熔池周圍形成氬氣保護層,保護熔池和焊縫不發(fā)生氧化。

焊接過程要求必須焊透,不能存在虛焊、偏焊、咬邊、結(jié)疤等焊接缺陷,這些焊接缺陷在管材承受高壓時會發(fā)生泄露風險。

焊接過程屬于自熔焊,沒有填料,在焊縫處會發(fā)生減薄現(xiàn)象,焊縫處壁厚減薄量不能超過管材壁厚的10%,否則會降低焊縫處的強度。


(五)焊縫整平

由于焊接電流的沖擊力和重力的影響,造成管內(nèi)部焊縫出現(xiàn)突出,外部焊縫也會出現(xiàn)凹陷,這些問題如果使用在普通低壓流體環(huán)境中,不會產(chǎn)生影響。如果使用在高溫、高壓、高速流體環(huán)境中,會引起使用問題。必須使用專用焊縫整平設備消除此缺陷。

焊縫整平設備的工作原理是:在焊管內(nèi)設置一根比管內(nèi)徑小0.20mm的芯棒,芯棒通過鋼絲繩與氣缸連接。通過氣缸的動作可以將芯棒固定的特定區(qū)域內(nèi)移動。在芯棒長度范圍內(nèi),使用一組上下軋輥,垂直于焊縫位置進行往復運動軋制焊縫。在芯棒與軋輥的軋制壓力下,消除突起和凹陷,使焊縫處的輪廓與管輪廓平滑過渡。

在進行焊整平處理的同時,焊縫內(nèi)部的粗大晶粒組織會被壓縮,還會起到增強焊縫組織密度,提高強度的作用。

(六)焊縫整平

鋼帶進行輥彎成型過程中,會產(chǎn)生加工硬化,不利于管材的后期加工,特別是進行彎管加工。焊接過程中,焊縫處會產(chǎn)生粗大的晶粒組織,在焊縫處會存在焊接應力,特別是在焊縫與母材連接處,由于不同的組織形態(tài),會在后期使用過程中造成開裂隱患。需要使用熱處理設備消除加工硬化、細化晶粒組織。

目前常用采用的熱處理工藝為氫氣保護氣氛下的光亮固溶處理,將不銹鋼管材加熱到 1050°以上,經(jīng)過一段時間的保溫,是內(nèi)部組織形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變,形成均勻的奧氏體組織,在氫氣氣氛保護下,不發(fā)生氧化。

采用的設備為在線光亮固溶( 退火) 設備。設備與輥彎成型機組連接,在焊管同時在線進行光亮固溶處理,加熱設備采用中頻或高頻電源進行快速加熱。通入純氫或氫氮氣氛進行保護。退火后的管材硬度控制在180±20HV既可以滿足后期加工和使用要求。


(七)定徑精整

焊管的外徑尺寸,在焊接和熱處理過程中焊管會發(fā)生變形,造成外徑尺寸無法滿足使用要求,需要進行定徑精整。通常使用的定徑精整機組由4組平輥和4組側(cè)輥組成,平輥設計成平橢圓形(或圓形),側(cè)輥設計成立橢圓(或圓形)。定徑量依據(jù)管外徑和壁厚的不同,一般情況在0.20~0.50mm范圍內(nèi)。經(jīng)過定徑精整后管外徑公差可以控制在±0.05mm以內(nèi),完全可以滿足使用精度要求。

(八)在線探傷

由于承受一定壓力,并且需要一定的可靠性,焊縫僅依靠壓力檢測很難檢測出焊縫內(nèi)部缺陷,焊縫質(zhì)量控制需要更高靈敏度和可靠度的焊縫檢測設備,滿足焊縫的質(zhì)量控制。目前比較成熟和普遍使用的是在線渦流探傷或者超聲波探傷,期特點是靈敏度高,實時在線進行100%檢測。操作者可以根據(jù)報警信息隨時對焊接狀態(tài)進行修正,減少不合格品的生產(chǎn),并且配合在線標記系統(tǒng)可以對缺陷部位進行標記,通過使用分選系統(tǒng)還可以將缺陷產(chǎn)品自動隔離,實現(xiàn)過程控制。


(九)定尺切割

使用在線定尺切割設備,依據(jù)客戶要求的長度,進行定尺切割,可以采用旋切( 無屑) 技術(shù),與有屑切割相比,無屑切割具有沒有切割毛刺的特點,在后期可以不進行端口的去毛刺,節(jié)省制造成本的同時不會產(chǎn)生切屑,不會對管內(nèi)部造成污染,利于焊管的內(nèi)部清洗。

在無屑切割過程中,機臺沿著生產(chǎn)線方向,與管材的速度同步。夾緊裝置夾緊管材,切割刀片以焊管為軸心旋轉(zhuǎn),同時,在氣缸或者液壓缸的作用下,緩緩向徑向移動,逐漸對管壁施加壓力,直至將管壁切斷。


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