直縫埋弧焊接不銹鋼(gang)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。


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  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接不銹鋼管的歷史。


  渤海(hai)裝(zhuang)備(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)巨龍鋼(gang)管公司大直(zhi)(zhi)縫(feng)(feng)生產線(xian)的建(jian)設(she)(she)(she)(she)(she)(she)也帶動(dong)了(le)直(zhi)(zhi)縫(feng)(feng)焊(han)接不銹(xiu)鋼(gang)管制管裝(zhuang)備(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)的進(jin)(jin)(jin)步和發展。巨龍第一條(tiao)生產線(xian)根據國(guo)(guo)內(nei)當(dang)時的設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)制造技術(shu)水(shui)平,采(cai)用(yong)了(le)菜單(dan)式(shi)(shi)(shi)引(yin)進(jin)(jin)(jin)方(fang)式(shi)(shi)(shi)。對于(yu)(yu)國(guo)(guo)內(nei)在技術(shu)和制造能力都不成(cheng)熟的設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)整機(ji)(ji)進(jin)(jin)(jin)口如:JCO成(cheng)型機(ji)(ji)、浮動(dong)式(shi)(shi)(shi)高精度銑邊機(ji)(ji)、機(ji)(ji)械式(shi)(shi)(shi)擴徑機(ji)(ji)、水(shui)柱耦合式(shi)(shi)(shi)超聲波探傷設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)、多絲內(nei)外(wai)焊(han)接設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)等;對于(yu)(yu)國(guo)(guo)內(nei)加工能力具備(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)但技術(shu)水(shui)平較低的設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)采(cai)用(yong)技術(shu)和部分(fen)關鍵部件引(yin)進(jin)(jin)(jin),其(qi)他部分(fen)國(guo)(guo)內(nei)加工的分(fen)交方(fang)式(shi)(shi)(shi),如:板邊預彎機(ji)(ji)、大功(gong)率連續式(shi)(shi)(shi)預焊(han)機(ji)(ji)等;對于(yu)(yu)技術(shu)裝(zhuang)備(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)國(guo)(guo)內(nei)都比較成(cheng)熟的設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)由國(guo)(guo)內(nei)制造,如:水(shui)壓試驗機(ji)(ji)、管端倒棱機(ji)(ji)、X射線(xian)檢測設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)以及生產線(xian)其(qi)他輔助設(she)(she)(she)(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)(bei)。在保證(zheng)整條(tiao)生產線(xian)達到世界先進(jin)(jin)(jin)水(shui)平的同時,建(jian)設(she)(she)(she)(she)(she)(she)費用(yong)大幅降低。后續國(guo)(guo)內(nei)多條(tiao)JCOE直(zhi)(zhi)縫(feng)(feng)生產線(xian)的建(jian)設(she)(she)(she)(she)(she)(she)也都借(jie)鑒(jian)了(le)這(zhe)種方(fang)式(shi)(shi)(shi)。


  該生(sheng)(sheng)產(chan)線的成功建設(she)也推動了國內大(da)口徑直(zhi)縫(feng)(feng)埋(mai)弧焊(han)接不銹鋼管生(sheng)(sheng)產(chan)線建設(she),并(bing)且帶動國內設(she)備(bei)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)廠開始了直(zhi)縫(feng)(feng)生(sheng)(sheng)產(chan)線設(she)備(bei)的國產(chan)化研制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。通過國內制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)管企業(ye)和(he)設(she)備(bei)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)廠的聯(lian)合攻關(guan),目前(qian),JCOE直(zhi)縫(feng)(feng)生(sheng)(sheng)產(chan)線的主機大(da)多數已實(shi)現了國產(chan)化,推動我國直(zhi)縫(feng)(feng)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)管裝備(bei)國產(chan)化的企業(ye)主要(yao)有黃石鍛壓(ya)、天水鍛壓(ya)、西北(bei)機器、沈陽東基、哈(ha)爾(er)濱焊(han)接研究所和(he)湘潭華進等生(sheng)(sheng)產(chan)廠家(jia)。其中最具代(dai)表性(xing)的主要(yao)有:


(1)預(yu)彎機:PB16000~32000kN數(shu)控(kong)(kong)預(yu)彎機由(you)兩臺可相對移動的下(xia)動式(shi)開式(shi)壓力(li)(li)機組成。在(zai)數(shu)控(kong)(kong)系統(tong)和電液(ye)伺服系統(tong)控(kong)(kong)制(zhi)下(xia),每臺壓力(li)(li)機的兩油缸(gang)單元同(tong)步驅動下(xia)模(mo)梁(liang)運行,定位精(jing)度0.10mm。優化的模(mo)具曲線使預(yu)彎邊有(you)效弧(hu)長最大化。壓制(zhi)力(li)(li)可達32000kN,預(yu)彎全過程自動化運行。


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(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(xiu)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。


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(3)預(yu)(yu)焊(han)(han)機:TWC150~400kN數控預(yu)(yu)焊(han)(han)機采用全數字(zi)實(shi)時控制(zhi)電液(ye)伺(si)服合(he)縫(feng)輥(gun)。在合(he)縫(feng)預(yu)(yu)焊(han)(han)的過(guo)程中,根據激(ji)光跟蹤系統(tong)顯示的錯邊誤差與合(he)縫(feng)間隙(xi),通(tong)過(guo)數控系統(tong)實(shi)時調整電液(ye)伺(si)服合(he)縫(feng)輥(gun),在負載條件下糾(jiu)正(zheng)錯邊量與合(he)縫(feng)間隙(xi)。極大(da)降低了停焊(han)(han)的概率(lv)和焊(han)(han)后人工(gong)修補(bu)量,大(da)直縫(feng)焊(han)(han)管合(he)縫(feng)預(yu)(yu)焊(han)(han)實(shi)現了優質高效。


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(4)銑(xian)邊(bian)機:新(xin)型(xing)的PFM90/800型(xing)的鋼板銑(xian)邊(bian)機雖然重(zhong)量減輕(qing)了約(yue)30%,但在裝機容量保持不(bu)變的情(qing)況下所能加工(gong)的鋼板壁厚達到了40mm,最(zui)大(da)加工(gong)余量可達25mm,且設備可根據(ju)不(bu)同的鋼材等級、不(bu)同的加工(gong)余量、不(bu)同的板厚進行全自(zi)動加工(gong),可見其已有較高的智(zhi)能處理的能力。


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(5)擴(kuo)徑(jing)機:新型(xing)的機械擴(kuo)徑(jing)機也在(zai)控制(zhi)和(he)結構(gou)方(fang)面均得到(dao)了(le)改(gai)善。一(yi)是(shi)將擴(kuo)徑(jing)拉(la)(la)(la)桿(gan)(gan)分為(wei)了(le)三段,將長度(du)從整體(ti)(ti)的18m直接降到(dao)了(le)拉(la)(la)(la)桿(gan)(gan)13m、油(you)缸活塞桿(gan)(gan)2.5m和(he)擴(kuo)徑(jing)頭拉(la)(la)(la)桿(gan)(gan)2.5m,大大降低(di)了(le)細長拉(la)(la)(la)桿(gan)(gan)的制(zhi)造難度(du)。且(qie)在(zai)拉(la)(la)(la)桿(gan)(gan)聯(lian)結方(fang)式(shi)上(shang)進(jin)行(xing)了(le)改(gai)進(jin),便于擴(kuo)徑(jing)頭和(he)拉(la)(la)(la)桿(gan)(gan)更換,并且(qie)在(zai)螺(luo)母與(yu)螺(luo)桿(gan)(gan)間加上(shang)了(le)作(zuo)為(wei)易損件(jian)的螺(luo)紋護(hu)套,有效地對拉(la)(la)(la)桿(gan)(gan)進(jin)行(xing)了(le)保護(hu)。二是(shi)在(zai)擴(kuo)徑(jing)頭各(ge)模具(ju)塊的導向方(fang)面進(jin)行(xing)了(le)改(gai)進(jin),在(zai)模具(ju)的前后都設置(zhi)了(le)徑(jing)向導向鍵,可保證模具(ju)塊與(yu)錐體(ti)(ti)各(ge)面的充(chong)分結合,減少對模具(ju)的偏磨,又由于滑動面較緊密的結合而降低(di)了(le)擴(kuo)徑(jing)油(you)的消耗量。


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(6)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)設(she)備(bei)(bei)(bei):參(can)考德(de)國U&S公司(si)斯柯特(te)接(jie)(jie)(jie)法以減少(shao)焊(han)(han)(han)絲(si)之間(jian)的干(gan)擾(rao),國內(nei)(nei)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)設(she)備(bei)(bei)(bei)集成(cheng)研(yan)究(jiu)成(cheng)果顯著,先后開(kai)發出了(le)四絲(si)焊(han)(han)(han)和五絲(si)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)設(she)備(bei)(bei)(bei),采用數字(zi)控(kong)制(zhi),可(ke)以直接(jie)(jie)(jie)記(ji)(ji)錄焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)參(can)數,進(jin)行焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過程的監(jian)控(kong)、記(ji)(ji)錄,可(ke)有效保證對焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)質(zhi)量的控(kong)制(zhi)。哈爾濱焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)研(yan)究(jiu)所成(cheng)功地進(jin)行了(le)內(nei)(nei)、外焊(han)(han)(han)設(she)備(bei)(bei)(bei)開(kai)發工作,近幾年就已銷(xiao)售各(ge)種多絲(si)內(nei)(nei)、外焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)設(she)備(bei)(bei)(bei)100多套。


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(7)焊(han)(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)輔助設備(bei):隨著(zhu)技術的(de)進(jin)步和人(ren)(ren)(ren)力資(zi)源(yuan)成本的(de)提高(gao),我國(guo)焊(han)(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)企業把越來(lai)越多的(de)精力投入到提高(gao)工藝(yi)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)自(zi)動(dong)(dong)(dong)化和信息(xi)化水平方面,尤其機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren)應用越來(lai)越廣(guang)泛。早期(qi)僅有寶(bao)鋼UOE生(sheng)產(chan)(chan)線引進(jin)了(le)引、熄(xi)弧板(ban)焊(han)(han)接機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren),近年(nian)來(lai),噴(pen)標機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren)得到了(le)廣(guang)泛應用,管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)焊(han)(han)縫(feng)磨(mo)削機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren)和管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)幾(ji)何尺(chi)寸激光自(zi)動(dong)(dong)(dong)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren)的(de)研發也取得可喜進(jin)展,如渤海(hai)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)研究院(yuan)研發的(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)焊(han)(han)縫(feng)磨(mo)削機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren),在工業機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren)上(shang)安裝(zhuang)(zhuang)焊(han)(han)縫(feng)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)系統和磨(mo)削機(ji)(ji)(ji)構(gou),可對(dui)焊(han)(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)內外焊(han)(han)縫(feng)進(jin)行三維自(zi)動(dong)(dong)(dong)檢(jian)(jian)測(ce)(ce),自(zi)動(dong)(dong)(dong)獲取焊(han)(han)縫(feng)形貌特(te)征數據(ju),智能化地規劃機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren)磨(mo)削運動(dong)(dong)(dong)軌跡,進(jin)行自(zi)動(dong)(dong)(dong)磨(mo)削。隨著(zhu)技術進(jin)步和研發的(de)深(shen)入,機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)(ren)將會(hui)更廣(guang)發的(de)應用于(yu)焊(han)(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)生(sheng)產(chan)(chan)線的(de)工藝(yi)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)上(shang),對(dui)于(yu)提高(gao)生(sheng)產(chan)(chan)效率(lv)和產(chan)(chan)品質量將會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)巨大推動(dong)(dong)(dong)作用。


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(8)焊管(guan)裝備信(xin)(xin)息系(xi)統(tong)(tong):隨(sui)(sui)著信(xin)(xin)息技術的(de)(de)(de)(de)(de)(de)飛速發展,國(guo)內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊管(guan)企業(ye)在生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線的(de)(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)(xin)息化建(jian)設(she)(she)方面投入了(le)大(da)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)人力(li)、物力(li),國(guo)內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多條生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線都建(jian)設(she)(she)了(le)ERP、MES系(xi)統(tong)(tong),還有(you)部(bu)分企業(ye)建(jian)設(she)(she)了(le)物聯網系(xi)統(tong)(tong),并實現(xian)了(le)多個(ge)信(xin)(xin)息系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)融合(he),這些信(xin)(xin)息系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)建(jian)設(she)(she)不僅實現(xian)了(le)從材料到成品(pin)鋼管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)全(quan)過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)監(jian)控,為鋼管(guan)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)提(ti)供持續(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量保證(zheng),而且為滿足客(ke)戶管(guan)道全(quan)生(sheng)(sheng)(sheng)命周(zhou)期管(guan)理(li)提(ti)供了(le)有(you)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量數據(ju)支持。同時(shi),大(da)大(da)提(ti)升了(le)制管(guan)企業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)和經(jing)營管(guan)理(li)水平。隨(sui)(sui)著這些信(xin)(xin)息系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)深化應用和底層數據(ju)采集裝備的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不斷完(wan)善,必將對我國(guo)制管(guan)企業(ye)質(zhi)(zhi)(zhi)量控制和高效生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)組(zu)織產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)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。