介绍了大直缝焊接钢管UOE成形工艺的特点, 以规格为711mm*15.9mm*12200mm直缝焊接钢管的试制生产为例, 考察了试制样品的成形精度。
    各项测试结果表明, 所拟定的UOE成形工艺技术路线合理, 可进行该规格产品的批量生产。
1 引言
大直缝焊接钢管主要用于装配石油、天然气等能源介质的输送管道。目前, 其产品的生产工艺主要包括UOE、RBE、JCOE、Hu-Metal等几种。生产过程中, 板料经过变形, 成为具有一定开口大小的钢制卷筒, 形状如图1所示。然后进行焊接, 封闭钢制卷筒的开口。之后, 再通过扩径提高制品精度。从目前直缝焊接钢管的生产技术看, 上述工艺间的主要差别在于板料弯曲成形时所采用的方法。
    就UOE工艺而言, 其板料弯曲过程所采用的方法是一种对钢板进行预弯、U (U-ing) 成形、O成形O-ing) 以及扩径 (Expanding) 等工序相结合的逐次成形的方法, 生产效率明显高于其他生产工艺, 同时成形精度能够得到保证, 因而是大直缝焊接钢管产品生产的一种很好的生产工艺。本文以规格为711mm*15.9mm*12200mm直缝焊接钢管的试制生产为例, 考察了UOE这种逐次成形方法对产品成形精度的影响, 可为类似产品的批量生产提供一定的参考价值。
2 UOE成形在线机组原理与工序
    UOE直缝焊接钢管的成形工序为: 原材料检验-开料、刨边-预弯-U 成形-O 成形-焊接-冷扩径-机械修端-整圆。所使用UOE设备主要包括刨边机、板边预弯机、VER-SON-U成形机、VERSON-O成形机。为保证焊接钢管的综合性能, 钢管材质选择OS F101 415IF投料1炉, 采用热轧块式法生产。
(1) 刨边 目的是将钢板加工成所需要的宽度, 同时还要保证钢板具有一定坡口和钝边以满足焊接工艺要求。 (2) 弯边-钢板在O成形压力机上成形时,通常在圆周方向以小于1%的压缩率进行加工, 倘若不进行弯边处理, 钢板边缘部分容易残留有直线段, 得不到良好的管形。图2所示为试制过程中使用的是辊式弯边机。
(3) U成形 经过弯边后的钢板进入下一工序, 即U成形。U成形压力机有凯泽型、曼内斯曼型和维尔逊型。在本次产品试制中, 采用了维尔逊型压力机, 维尔森型压力机为摇臂模式, 其中上压模采用了组合方式。可防止成形时侧面压痕的出现, 并能获得最佳U 形。U变形结束后进行卸载, 在回弹作用下, 变形钢板与模具脱离接触。 (4) O成形 U形钢板随后送到O成形压力机上, 在板料O弯曲过程中, O型压力机上装有两个对开的带半柱面的压模, 上模是主动模, 下模不动。
(5) 水压扩径
U、O成形后, 经过点焊、内焊、外焊, 钢板形状成了封闭的管状容器, 再经过无损检测等工序, 接下来的成形工序是对钢管进行。扩径作业。扩径机的作用主要是:
1) 通过钢管扩径变形, 使钢管的椭圆度和平直度达到要求的尺寸精度;
2) 减少或消除在制管过程中引起的包辛格效应, 提高钢管的屈服强度。
3) 消除钢管成形和焊接部位的残余应力。
    其工作原理和主要过程 : 扩径前将焊管的两端150mm范围内清除内、外焊缝余高, 用高压水冲洗钢管内部, 由输送辊送入水压扩径台架,随后, 由固定端动力缸的低压将焊管轴向定位, 再由开始扩径到完由固定端动力缸的高压将钢管推入两端带径向密封的封头, 先完成两端的机械扩径。水压扩径时, 通过内腔与钢管扩径尺寸一致的左、右两部分外模将钢管包容其间, 启动锁模装置锁紧外模, 然后由未装动力缸的充水端向钢管内部注入高压水使其膨胀变形, 直达到模具内腔尺寸, 实现水压对钢管的整 体扩径。扩径后松开锁模装置, 打开左右两半外模, 按标准要求在原位置进行水压试验。由开始扩径到完成水压试验, 整个过程只需3min左右, 效率很高。
3 试验结果
    试制和检测, 包括外观与几何尺寸、管体与焊缝性能、无损检测、水压试验以及附加评定试验, 试验结果显示, 全部检测数据均符合用户技术规格要求。其中与几何尺寸与本文所探讨的UOE工艺成形精度问题有关, 试验中随机取样, 列出了单根样品的几何尺寸检测结果, 以便考察该工艺的成型精度(以下所指A端, B端分别是被测钢管试样的首末两端。)
4 结论
(1) 试验结果表明, 按照此工艺可以进行规格为711mm*15.9mm*12200mm焊接钢管的批量生产。
(2) 板料弯曲过程所采用的预弯、U (U-ing)成形、O成形 (O-ing) 以及扩径 (Expanding) 等工序相结合的逐次成形方法在高精度直缝焊接钢管 产品的生产中非常有效。