直縫埋弧焊(han)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不(bu)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(zhuang)備(bei)(bei)(bei)(bei)巨龍鋼(gang)管(guan)公司(si)大直縫(feng)生(sheng)產線(xian)的(de)(de)建(jian)(jian)設(she)(she)也帶(dai)動(dong)了直縫(feng)焊接不(bu)銹鋼(gang)管(guan)制(zhi)(zhi)管(guan)裝(zhuang)備(bei)(bei)(bei)(bei)的(de)(de)進(jin)步和發展。巨龍第一條(tiao)生(sheng)產線(xian)根據國(guo)(guo)內(nei)(nei)當(dang)時的(de)(de)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)制(zhi)(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)水平,采(cai)用了菜單式(shi)(shi)(shi)引(yin)進(jin)方(fang)式(shi)(shi)(shi)。對于國(guo)(guo)內(nei)(nei)在(zai)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)和制(zhi)(zhi)造(zao)能力(li)都不(bu)成(cheng)熟(shu)的(de)(de)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)整機(ji)(ji)(ji)進(jin)口如:JCO成(cheng)型機(ji)(ji)(ji)、浮動(dong)式(shi)(shi)(shi)高(gao)精度銑邊機(ji)(ji)(ji)、機(ji)(ji)(ji)械式(shi)(shi)(shi)擴徑機(ji)(ji)(ji)、水柱(zhu)耦合式(shi)(shi)(shi)超聲波(bo)探傷(shang)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)、多(duo)絲內(nei)(nei)外焊接設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)等(deng)(deng);對于國(guo)(guo)內(nei)(nei)加工能力(li)具(ju)備(bei)(bei)(bei)(bei)但技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)水平較低(di)的(de)(de)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)采(cai)用技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)和部分關(guan)鍵部件引(yin)進(jin),其(qi)他部分國(guo)(guo)內(nei)(nei)加工的(de)(de)分交方(fang)式(shi)(shi)(shi),如:板邊預彎機(ji)(ji)(ji)、大功(gong)率(lv)連續式(shi)(shi)(shi)預焊機(ji)(ji)(ji)等(deng)(deng);對于技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)裝(zhuang)備(bei)(bei)(bei)(bei)國(guo)(guo)內(nei)(nei)都比(bi)較成(cheng)熟(shu)的(de)(de)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)由(you)國(guo)(guo)內(nei)(nei)制(zhi)(zhi)造(zao),如:水壓試驗機(ji)(ji)(ji)、管(guan)端倒(dao)棱機(ji)(ji)(ji)、X射線(xian)檢測設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)以(yi)及生(sheng)產線(xian)其(qi)他輔助(zhu)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)。在(zai)保證整條(tiao)生(sheng)產線(xian)達到世界(jie)先進(jin)水平的(de)(de)同時,建(jian)(jian)設(she)(she)費用大幅(fu)降低(di)。后續國(guo)(guo)內(nei)(nei)多(duo)條(tiao)JCOE直縫(feng)生(sheng)產線(xian)的(de)(de)建(jian)(jian)設(she)(she)也都借鑒了這種方(fang)式(shi)(shi)(shi)。
該生產(chan)線(xian)(xian)的成功建設也(ye)推(tui)動了(le)國(guo)(guo)內大口徑直縫(feng)(feng)埋弧焊(han)接不(bu)銹鋼(gang)管生產(chan)線(xian)(xian)建設,并且帶動國(guo)(guo)內設備制(zhi)造廠開始了(le)直縫(feng)(feng)生產(chan)線(xian)(xian)設備的國(guo)(guo)產(chan)化研制(zhi)。通過國(guo)(guo)內制(zhi)管企(qi)業和設備制(zhi)造廠的聯合攻(gong)關,目(mu)前,JCOE直縫(feng)(feng)生產(chan)線(xian)(xian)的主(zhu)機(ji)大多(duo)數已實(shi)現了(le)國(guo)(guo)產(chan)化,推(tui)動我國(guo)(guo)直縫(feng)(feng)制(zhi)管裝備國(guo)(guo)產(chan)化的企(qi)業主(zhu)要(yao)有黃石(shi)鍛壓(ya)、天水鍛壓(ya)、西北機(ji)器、沈陽東基、哈爾濱焊(han)接研究所(suo)和湘潭(tan)華進等生產(chan)廠家。其(qi)中最具代表性(xing)的主(zhu)要(yao)有:
(1)預彎(wan)(wan)機:PB16000~32000kN數控預彎(wan)(wan)機由兩臺可相對移動的下(xia)動式開式壓力(li)機組成(cheng)。在數控系統(tong)(tong)和電(dian)液(ye)伺服系統(tong)(tong)控制(zhi)下(xia),每臺壓力(li)機的兩油缸單元同步驅動下(xia)模梁(liang)運(yun)行,定位精度0.10mm。優化(hua)的模具曲線使預彎(wan)(wan)邊(bian)有效弧長最(zui)大化(hua)。壓制(zhi)力(li)可達32000kN,預彎(wan)(wan)全(quan)過程(cheng)自動化(hua)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(bu)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)(yu)焊(han)(han)機:TWC150~400kN數(shu)控預(yu)(yu)(yu)焊(han)(han)機采(cai)用全(quan)數(shu)字實時控制電液伺(si)服合縫(feng)(feng)輥。在合縫(feng)(feng)預(yu)(yu)(yu)焊(han)(han)的過程(cheng)中,根據激光跟蹤系(xi)統(tong)顯示的錯邊誤差與合縫(feng)(feng)間隙(xi),通過數(shu)控系(xi)統(tong)實時調整電液伺(si)服合縫(feng)(feng)輥,在負載(zai)條件(jian)下糾正錯邊量(liang)與合縫(feng)(feng)間隙(xi)。極大(da)降低了(le)停焊(han)(han)的概率和(he)焊(han)(han)后(hou)人工修補量(liang),大(da)直縫(feng)(feng)焊(han)(han)管(guan)合縫(feng)(feng)預(yu)(yu)(yu)焊(han)(han)實現了(le)優質高效。
(4)銑(xian)邊機(ji):新型的(de)PFM90/800型的(de)鋼(gang)(gang)板(ban)銑(xian)邊機(ji)雖然(ran)重量(liang)(liang)減輕了(le)約30%,但在(zai)裝機(ji)容量(liang)(liang)保持不(bu)變的(de)情(qing)況下所能(neng)加(jia)(jia)(jia)工的(de)鋼(gang)(gang)板(ban)壁厚達到了(le)40mm,最大加(jia)(jia)(jia)工余量(liang)(liang)可(ke)達25mm,且(qie)設備可(ke)根據不(bu)同的(de)鋼(gang)(gang)材等級、不(bu)同的(de)加(jia)(jia)(jia)工余量(liang)(liang)、不(bu)同的(de)板(ban)厚進行全(quan)自動加(jia)(jia)(jia)工,可(ke)見其(qi)已有較高的(de)智能(neng)處(chu)理的(de)能(neng)力。
(5)擴(kuo)徑(jing)(jing)機:新型的機械(xie)擴(kuo)徑(jing)(jing)機也在(zai)控制和(he)(he)結構方(fang)面均得到了(le)改(gai)善。一是將擴(kuo)徑(jing)(jing)拉(la)桿(gan)(gan)(gan)分為(wei)了(le)三段,將長度從整體(ti)的18m直(zhi)接(jie)降(jiang)到了(le)拉(la)桿(gan)(gan)(gan)13m、油缸(gang)活塞桿(gan)(gan)(gan)2.5m和(he)(he)擴(kuo)徑(jing)(jing)頭(tou)(tou)拉(la)桿(gan)(gan)(gan)2.5m,大大降(jiang)低了(le)細(xi)長拉(la)桿(gan)(gan)(gan)的制造難度。且在(zai)拉(la)桿(gan)(gan)(gan)聯結方(fang)式上進行了(le)改(gai)進,便于(yu)擴(kuo)徑(jing)(jing)頭(tou)(tou)和(he)(he)拉(la)桿(gan)(gan)(gan)更換,并且在(zai)螺母與(yu)螺桿(gan)(gan)(gan)間加上了(le)作為(wei)易損件的螺紋護套,有效地(di)對拉(la)桿(gan)(gan)(gan)進行了(le)保護。二是在(zai)擴(kuo)徑(jing)(jing)頭(tou)(tou)各模(mo)具(ju)(ju)塊的導(dao)向(xiang)方(fang)面進行了(le)改(gai)進,在(zai)模(mo)具(ju)(ju)的前后都設置了(le)徑(jing)(jing)向(xiang)導(dao)向(xiang)鍵,可保證模(mo)具(ju)(ju)塊與(yu)錐(zhui)體(ti)各面的充分結合(he),減少對模(mo)具(ju)(ju)的偏(pian)磨,又(you)由于(yu)滑動面較緊密的結合(he)而降(jiang)低了(le)擴(kuo)徑(jing)(jing)油的消耗量。
(6)焊(han)接(jie)設(she)備:參考德國(guo)U&S公司斯(si)柯(ke)特(te)接(jie)法以減少(shao)焊(han)絲之間的干擾,國(guo)內(nei)焊(han)接(jie)設(she)備集成(cheng)研究(jiu)成(cheng)果(guo)顯著,先后開發出了四(si)絲焊(han)和五絲焊(han)接(jie)設(she)備,采用數(shu)(shu)字控制,可以直接(jie)記錄(lu)焊(han)接(jie)參數(shu)(shu),進行焊(han)接(jie)過程的監控、記錄(lu),可有效保證對焊(han)接(jie)質(zhi)量(liang)的控制。哈爾濱焊(han)接(jie)研究(jiu)所(suo)成(cheng)功地進行了內(nei)、外(wai)焊(han)設(she)備開發工(gong)作,近幾年就已銷售各(ge)種多(duo)絲內(nei)、外(wai)焊(han)接(jie)設(she)備100多(duo)套。
(7)焊(han)管(guan)(guan)(guan)輔助設備:隨著技術的(de)(de)(de)進(jin)(jin)步(bu)和(he)(he)人(ren)(ren)力(li)資源成本的(de)(de)(de)提(ti)高,我(wo)國焊(han)管(guan)(guan)(guan)企(qi)業(ye)把越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多的(de)(de)(de)精力(li)投入到提(ti)高工藝(yi)裝(zhuang)備自(zi)動(dong)化(hua)和(he)(he)信息化(hua)水平方面,尤其機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)應用(yong)(yong)(yong)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)廣(guang)泛。早期僅有寶鋼UOE生產線引進(jin)(jin)了(le)引、熄弧板(ban)焊(han)接機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren),近(jin)年來,噴標機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)得到了(le)廣(guang)泛應用(yong)(yong)(yong),管(guan)(guan)(guan)端(duan)焊(han)縫(feng)(feng)磨(mo)(mo)(mo)削機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)和(he)(he)管(guan)(guan)(guan)端(duan)幾何(he)尺寸(cun)激光自(zi)動(dong)檢測(ce)機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)的(de)(de)(de)研(yan)發(fa)(fa)也取得可喜進(jin)(jin)展(zhan),如(ru)渤海裝(zhuang)備研(yan)究院研(yan)發(fa)(fa)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)端(duan)焊(han)縫(feng)(feng)磨(mo)(mo)(mo)削機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren),在工業(ye)機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)上安裝(zhuang)焊(han)縫(feng)(feng)檢測(ce)系統和(he)(he)磨(mo)(mo)(mo)削機(ji)(ji)構,可對焊(han)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)端(duan)內外(wai)焊(han)縫(feng)(feng)進(jin)(jin)行(xing)三維自(zi)動(dong)檢測(ce),自(zi)動(dong)獲取焊(han)縫(feng)(feng)形貌(mao)特征數(shu)據,智能化(hua)地規(gui)劃機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)磨(mo)(mo)(mo)削運(yun)動(dong)軌跡,進(jin)(jin)行(xing)自(zi)動(dong)磨(mo)(mo)(mo)削。隨著技術進(jin)(jin)步(bu)和(he)(he)研(yan)發(fa)(fa)的(de)(de)(de)深入,機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)將會(hui)(hui)更廣(guang)發(fa)(fa)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)于焊(han)管(guan)(guan)(guan)生產線的(de)(de)(de)工藝(yi)裝(zhuang)備上,對于提(ti)高生產效率(lv)和(he)(he)產品(pin)質量(liang)將會(hui)(hui)產生巨大推動(dong)作用(yong)(yong)(yong)。
(8)焊管(guan)(guan)裝備信息系(xi)統(tong)(tong):隨著信息技術的(de)(de)(de)飛速發展,國(guo)內(nei)的(de)(de)(de)焊管(guan)(guan)企業在生(sheng)產(chan)線(xian)的(de)(de)(de)信息化建(jian)(jian)設方(fang)面(mian)投入了(le)大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)人力、物力,國(guo)內(nei)的(de)(de)(de)多(duo)條(tiao)生(sheng)產(chan)線(xian)都建(jian)(jian)設了(le)ERP、MES系(xi)統(tong)(tong),還有部分企業建(jian)(jian)設了(le)物聯網系(xi)統(tong)(tong),并(bing)實現了(le)多(duo)個信息系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)融(rong)合,這些信息系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)建(jian)(jian)設不(bu)僅(jin)實現了(le)從材料到(dao)成(cheng)品鋼管(guan)(guan)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)全(quan)過程的(de)(de)(de)監控(kong),為鋼管(guan)(guan)生(sheng)產(chan)提供持續的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)保證,而且為滿(man)足(zu)客(ke)戶管(guan)(guan)道全(quan)生(sheng)命周期管(guan)(guan)理提供了(le)有力的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)數據(ju)支持。同時(shi),大大提升了(le)制(zhi)管(guan)(guan)企業的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)和經(jing)營管(guan)(guan)理水平(ping)。隨著這些信息系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)深化應用和底層數據(ju)采集裝備的(de)(de)(de)不(bu)斷(duan)完善,必將對我國(guo)制(zhi)管(guan)(guan)企業質量(liang)(liang)控(kong)制(zhi)和高效生(sheng)產(chan)組織(zhi)產(chan)生(sheng)重大影響。
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(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。