直縫埋弧焊(han)接不(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。

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(han)接不(bu)銹鋼管的歷史。
渤(bo)海裝(zhuang)(zhuang)備(bei)巨龍鋼(gang)管(guan)(guan)公司(si)大(da)直(zhi)縫(feng)生(sheng)產(chan)線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)建設(she)(she)也(ye)帶(dai)動(dong)了直(zhi)縫(feng)焊(han)接不銹鋼(gang)管(guan)(guan)制(zhi)(zhi)管(guan)(guan)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)的(de)(de)進步和(he)發展。巨龍第一(yi)條(tiao)生(sheng)產(chan)線(xian)(xian)(xian)根據國(guo)內(nei)(nei)當時的(de)(de)設(she)(she)備(bei)制(zhi)(zhi)造(zao)技術水平,采(cai)(cai)用(yong)了菜單式(shi)(shi)引進方式(shi)(shi)。對于國(guo)內(nei)(nei)在技術和(he)制(zhi)(zhi)造(zao)能力(li)都不成熟的(de)(de)設(she)(she)備(bei)整(zheng)機(ji)(ji)(ji)進口如:JCO成型機(ji)(ji)(ji)、浮動(dong)式(shi)(shi)高精度(du)銑邊機(ji)(ji)(ji)、機(ji)(ji)(ji)械(xie)式(shi)(shi)擴徑機(ji)(ji)(ji)、水柱耦合式(shi)(shi)超聲(sheng)波探傷(shang)設(she)(she)備(bei)、多絲內(nei)(nei)外焊(han)接設(she)(she)備(bei)等;對于國(guo)內(nei)(nei)加工能力(li)具備(bei)但(dan)技術水平較低的(de)(de)設(she)(she)備(bei)采(cai)(cai)用(yong)技術和(he)部(bu)(bu)分(fen)(fen)關鍵部(bu)(bu)件(jian)引進,其他(ta)(ta)部(bu)(bu)分(fen)(fen)國(guo)內(nei)(nei)加工的(de)(de)分(fen)(fen)交方式(shi)(shi),如:板邊預彎機(ji)(ji)(ji)、大(da)功率連續式(shi)(shi)預焊(han)機(ji)(ji)(ji)等;對于技術裝(zhuang)(zhuang)備(bei)國(guo)內(nei)(nei)都比較成熟的(de)(de)設(she)(she)備(bei)由國(guo)內(nei)(nei)制(zhi)(zhi)造(zao),如:水壓試驗機(ji)(ji)(ji)、管(guan)(guan)端倒棱機(ji)(ji)(ji)、X射線(xian)(xian)(xian)檢測設(she)(she)備(bei)以(yi)及生(sheng)產(chan)線(xian)(xian)(xian)其他(ta)(ta)輔(fu)助設(she)(she)備(bei)。在保證整(zheng)條(tiao)生(sheng)產(chan)線(xian)(xian)(xian)達到世界先(xian)進水平的(de)(de)同(tong)時,建設(she)(she)費用(yong)大(da)幅降低。后續國(guo)內(nei)(nei)多條(tiao)JCOE直(zhi)縫(feng)生(sheng)產(chan)線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)建設(she)(she)也(ye)都借鑒了這(zhe)種方式(shi)(shi)。
該生(sheng)產(chan)(chan)(chan)線(xian)(xian)的(de)成功建設也推(tui)動(dong)了(le)國(guo)內(nei)大(da)口徑(jing)直縫(feng)埋弧(hu)焊接不銹(xiu)鋼管(guan)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)線(xian)(xian)建設,并且帶(dai)動(dong)國(guo)內(nei)設備制造廠開始了(le)直縫(feng)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)線(xian)(xian)設備的(de)國(guo)產(chan)(chan)(chan)化(hua)研制。通(tong)過國(guo)內(nei)制管(guan)企業(ye)和(he)設備制造廠的(de)聯合攻關(guan),目前,JCOE直縫(feng)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)線(xian)(xian)的(de)主機大(da)多(duo)數已實現了(le)國(guo)產(chan)(chan)(chan)化(hua),推(tui)動(dong)我國(guo)直縫(feng)制管(guan)裝備國(guo)產(chan)(chan)(chan)化(hua)的(de)企業(ye)主要有黃石鍛(duan)壓、天水鍛(duan)壓、西北機器、沈陽東基、哈爾濱焊接研究所和(he)湘潭華進等(deng)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)廠家。其中最具代表性的(de)主要有:
(1)預(yu)彎機:PB16000~32000kN數控預(yu)彎機由(you)兩臺可相(xiang)對移動的下動式開式壓(ya)力(li)機組成(cheng)。在(zai)數控系統(tong)和電液伺服系統(tong)控制下,每臺壓(ya)力(li)機的兩油缸單元同(tong)步驅動下模(mo)梁運行,定位精(jing)度0.10mm。優化(hua)的模(mo)具曲線使預(yu)彎邊有效(xiao)弧長最大化(hua)。壓(ya)制力(li)可達32000kN,預(yu)彎全過程自動化(hua)運行。

(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(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)焊機:TWC150~400kN數控預(yu)焊機采用全(quan)數字實(shi)時控制電液(ye)伺服合(he)縫(feng)(feng)(feng)輥。在合(he)縫(feng)(feng)(feng)預(yu)焊的過程中,根據激光(guang)跟蹤系統顯示(shi)的錯邊(bian)(bian)誤差與(yu)合(he)縫(feng)(feng)(feng)間隙,通過數控系統實(shi)時調整電液(ye)伺服合(he)縫(feng)(feng)(feng)輥,在負(fu)載條件下糾正錯邊(bian)(bian)量與(yu)合(he)縫(feng)(feng)(feng)間隙。極大降低(di)了停(ting)焊的概率和(he)焊后人工(gong)修補量,大直縫(feng)(feng)(feng)焊管合(he)縫(feng)(feng)(feng)預(yu)焊實(shi)現了優(you)質高(gao)效。

(4)銑(xian)邊機:新(xin)型的(de)(de)PFM90/800型的(de)(de)鋼板銑(xian)邊機雖然重(zhong)量(liang)減輕(qing)了約30%,但在裝(zhuang)機容量(liang)保(bao)持不(bu)(bu)(bu)變的(de)(de)情況下所能(neng)加工(gong)(gong)的(de)(de)鋼板壁(bi)厚達(da)到(dao)了40mm,最大加工(gong)(gong)余量(liang)可(ke)達(da)25mm,且設備可(ke)根據不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)鋼材等(deng)級、不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)加工(gong)(gong)余量(liang)、不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)板厚進(jin)行全自動加工(gong)(gong),可(ke)見(jian)其已(yi)有較高的(de)(de)智能(neng)處理的(de)(de)能(neng)力(li)。

(5)擴徑(jing)(jing)機:新型的(de)機械擴徑(jing)(jing)機也在(zai)(zai)(zai)控制(zhi)和結(jie)構方面(mian)均得到(dao)了(le)(le)改(gai)善。一是(shi)將(jiang)擴徑(jing)(jing)拉(la)桿(gan)(gan)分(fen)為了(le)(le)三段(duan),將(jiang)長度(du)從整體的(de)18m直接降到(dao)了(le)(le)拉(la)桿(gan)(gan)13m、油缸活塞桿(gan)(gan)2.5m和擴徑(jing)(jing)頭(tou)拉(la)桿(gan)(gan)2.5m,大(da)大(da)降低(di)了(le)(le)細長拉(la)桿(gan)(gan)的(de)制(zhi)造(zao)難度(du)。且在(zai)(zai)(zai)拉(la)桿(gan)(gan)聯結(jie)方式上進行(xing)了(le)(le)改(gai)進,便于擴徑(jing)(jing)頭(tou)和拉(la)桿(gan)(gan)更換,并(bing)且在(zai)(zai)(zai)螺(luo)(luo)母與螺(luo)(luo)桿(gan)(gan)間(jian)加上了(le)(le)作為易(yi)損(sun)件的(de)螺(luo)(luo)紋護套,有(you)效地對(dui)(dui)拉(la)桿(gan)(gan)進行(xing)了(le)(le)保(bao)護。二是(shi)在(zai)(zai)(zai)擴徑(jing)(jing)頭(tou)各模具(ju)塊的(de)導向方面(mian)進行(xing)了(le)(le)改(gai)進,在(zai)(zai)(zai)模具(ju)的(de)前(qian)后都設置了(le)(le)徑(jing)(jing)向導向鍵,可保(bao)證模具(ju)塊與錐體各面(mian)的(de)充分(fen)結(jie)合,減少對(dui)(dui)模具(ju)的(de)偏(pian)磨,又由于滑動面(mian)較(jiao)緊(jin)密的(de)結(jie)合而降低(di)了(le)(le)擴徑(jing)(jing)油的(de)消耗量。

(6)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)設備(bei)(bei)(bei):參(can)考(kao)德國(guo)U&S公司斯柯特接(jie)(jie)法以減少(shao)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)之間的干擾(rao),國(guo)內(nei)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)設備(bei)(bei)(bei)集成(cheng)(cheng)研(yan)究(jiu)(jiu)成(cheng)(cheng)果顯著,先后開發出了(le)四(si)絲(si)焊(han)(han)(han)(han)和五絲(si)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)設備(bei)(bei)(bei),采用數字(zi)控(kong)制,可(ke)以直(zhi)接(jie)(jie)記錄(lu)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)參(can)數,進(jin)(jin)行焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)過程(cheng)的監控(kong)、記錄(lu),可(ke)有(you)效保(bao)證對焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)質量的控(kong)制。哈爾濱焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)研(yan)究(jiu)(jiu)所成(cheng)(cheng)功地進(jin)(jin)行了(le)內(nei)、外焊(han)(han)(han)(han)設備(bei)(bei)(bei)開發工(gong)作,近幾(ji)年就(jiu)已銷售(shou)各種多(duo)絲(si)內(nei)、外焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)設備(bei)(bei)(bei)100多(duo)套。

(7)焊(han)(han)(han)管(guan)(guan)輔助(zhu)設備:隨著(zhu)技(ji)術的(de)(de)進(jin)步(bu)和(he)(he)人(ren)(ren)(ren)(ren)力資源成(cheng)本的(de)(de)提高(gao),我國(guo)焊(han)(han)(han)管(guan)(guan)企業把越(yue)來(lai)越(yue)多的(de)(de)精(jing)力投(tou)入(ru)到(dao)提高(gao)工藝裝(zhuang)備自動(dong)(dong)(dong)化和(he)(he)信(xin)息化水(shui)平方(fang)面(mian),尤其機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)應用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)廣(guang)泛。早(zao)期僅有寶鋼UOE生產(chan)(chan)線引進(jin)了(le)引、熄弧板(ban)焊(han)(han)(han)接(jie)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren),近年來(lai),噴標(biao)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)得到(dao)了(le)廣(guang)泛應用(yong),管(guan)(guan)端焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)磨削(xue)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)和(he)(he)管(guan)(guan)端幾(ji)何尺寸激光自動(dong)(dong)(dong)檢(jian)測(ce)(ce)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)(de)研發(fa)也取得可喜進(jin)展,如(ru)渤海(hai)裝(zhuang)備研究院研發(fa)的(de)(de)管(guan)(guan)端焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)磨削(xue)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren),在(zai)工業機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)上安裝(zhuang)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)檢(jian)測(ce)(ce)系統和(he)(he)磨削(xue)機(ji)(ji)構,可對焊(han)(han)(han)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端內外焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)進(jin)行(xing)三維自動(dong)(dong)(dong)檢(jian)測(ce)(ce),自動(dong)(dong)(dong)獲取焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)形(xing)貌特征數據,智能化地規劃機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)磨削(xue)運(yun)動(dong)(dong)(dong)軌跡,進(jin)行(xing)自動(dong)(dong)(dong)磨削(xue)。隨著(zhu)技(ji)術進(jin)步(bu)和(he)(he)研發(fa)的(de)(de)深入(ru),機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)將會更廣(guang)發(fa)的(de)(de)應用(yong)于焊(han)(han)(han)管(guan)(guan)生產(chan)(chan)線的(de)(de)工藝裝(zhuang)備上,對于提高(gao)生產(chan)(chan)效率和(he)(he)產(chan)(chan)品(pin)質量將會產(chan)(chan)生巨大(da)推動(dong)(dong)(dong)作用(yong)。

(8)焊管裝(zhuang)備信(xin)息(xi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong):隨著信(xin)息(xi)技術(shu)的(de)飛(fei)速發展,國內的(de)焊管企(qi)業在生產(chan)線(xian)的(de)信(xin)息(xi)化建(jian)(jian)(jian)設方面(mian)投(tou)入了(le)(le)大(da)量(liang)(liang)的(de)人力、物力,國內的(de)多(duo)條生產(chan)線(xian)都建(jian)(jian)(jian)設了(le)(le)ERP、MES系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong),還有部分企(qi)業建(jian)(jian)(jian)設了(le)(le)物聯網系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong),并實(shi)現(xian)了(le)(le)多(duo)個信(xin)息(xi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)融(rong)合(he),這(zhe)些(xie)信(xin)息(xi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)建(jian)(jian)(jian)設不(bu)僅實(shi)現(xian)了(le)(le)從(cong)材料到成品鋼管的(de)生產(chan)全過程的(de)監控,為(wei)鋼管生產(chan)提(ti)供持續的(de)質量(liang)(liang)保證,而且為(wei)滿足客戶管道全生命周期管理(li)(li)提(ti)供了(le)(le)有力的(de)質量(liang)(liang)數(shu)據支(zhi)持。同(tong)時,大(da)大(da)提(ti)升了(le)(le)制管企(qi)業的(de)生產(chan)和(he)經營管理(li)(li)水平(ping)。隨著這(zhe)些(xie)信(xin)息(xi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)深化應(ying)用(yong)和(he)底層數(shu)據采集裝(zhuang)備的(de)不(bu)斷(duan)完善,必將對我國制管企(qi)業質量(liang)(liang)控制和(he)高(gao)效生產(chan)組織產(chan)生重大(da)影(ying)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,大口徑直縫焊接不銹(xiu)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。

