φ325钢管制造过程

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φ325钢管制造过程

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φ325×12.7mm
高频直缝石油管线焊管生产线研制

孙连友  姚现  翟惠  苏雪芳  贺建新











石家庄轴承设备股份有限公司
2005年4月30日

φ325×12.7mm
高频直缝石油管线焊管生产线研制

摘要：介绍φ325高频直缝焊管线钢管生产线的设备构成、生产工艺、孔型特点。
主题词：API Spec 5L  焊管机组  工艺
一        前言：
随着国民经济不断快速发展，能源工业蓬勃发展，石油是工业的血液，能源问题成为各个国家生存发展的战略命脉，石油、天然气的运输线是国家经济的生命线，如何安全、可靠、经济地运输成为一个主要问题，铺设石油、天然气管道成为很多国家的首选。我公司针对市场需求，根据用户要求，先后为天津利达、四川龙威、衡水京华提供了φ325高频直缝焊管线钢管生产线，最近设计开发了出口到印尼的φ325高频直缝焊管线钢管生产线，该生产线特别适用于生产高等级石油管线直缝焊管。
二        生产线简介
1        主要技术参数：
钢管规格：41/2″～123/4″（114～325）
材料等级：最高X65，厚度12.7mm
壁厚：4.75～12.7mm
机组速度：Max40m/min
钢管长度：5～18m
外形尺寸：197m×7m×20m
2        能源介质需求：
总装机容量：4500KVA  380V  50Hz
高频用水： 48m3/hr
储水能力：117 m3/hr
中频用水： 15m3/hr*2
机组用水： 30 m3/hr
储水能力：80 m3/hr
水压机用水：1200 m3/hr
储水要求：200
用气量：6 Nm3/hr
工作气压：0.7MPa
3        原料要求：
   热轧圆边带或纵剪带（符合国家有关标准或API标准有关材料要求）
满足API Spec 5L-2000中PSL2电焊管规定的材料等级，最高等级X65
531MPa≤σb≤758MPa  448MPa≤σs≤600MPa
厚度：4.75～12.7mm
宽度：340～1050mm
钢卷外径：1300～2200mm
钢卷内径：580～760mm
钢卷重量：Max:30吨

4        生产线主要设备构成：
该生产线主要由上卷小车、开卷机、直头机、矫平机、剪切对焊机、卧式螺旋活套、拉料机、圆盘剪、碎边机、刨边机、成型定径机、电脑飞锯、铣头机、水压试验机等设备组成。

三        工艺流程
钢卷吊运至储料台→上卷小车从储料台取钢卷→ 小车运行至开卷机处 → 小车将带卷举起 → 两开卷机锥头夹持住带卷 → 直头机压下 → 人工拆除打包带 →  直头 → 带头、带尾矫平 → 剪切对焊（带钢连接） → 带钢扭转 → 活套储料 → 带钢扭转 →夹送→（ 圆盘剪→ 碎边机→ ）→ 被动矫平→钢带刨边 → 成型 → 高频焊接 → 刮内、外毛刺 →涡流探伤→在线超声波探伤→ 焊缝中频退火 → 空冷 → 水冷 → 定径→ 粗矫直 → 飞锯切料 → 分选 → 铣头倒棱 → 水压冲洗 → 水压试验 → 分选 → 钢管收集 →离线管端手动超声波探伤 →分选 → 打标印 → 打包捆扎 → 入库
圆盘剪和碎边机只是在使用未经纵剪的钢带时，用来按预设宽度裁边、碎边。使用纵剪带时，不使用这两台设备。
四        生产线主要特点：
工艺布置合理，全线PLC控制，自动化程度高。
成型工艺先进合理，产品质量易于保证。
主要设备结构特点
1        开卷机
双锥夹持钢卷，带液压强弱制动，防止散卷，具有横向钢卷对中功能。该机设计横向尺寸大，钢卷重心低，适合重卷生产，最大卷重可达30吨。
2        剪切对焊机
采用液压双刃剪，噪音小，切口质量好。带头带尾有对中装置。对焊采用CO2气体保护焊，为提高效率，本机可采用双焊枪自动焊。
3        卧式螺旋活套
该活套采用定圈制工作方式，工作过程中，活套内的钢带圈数保持不便。该活套安装方便，操作简单，并且钢带在活套中无反复折叠，无局部塑性变形，出料顺利，出料阻力小，钢带无拉伸塑性变形，有利于提高焊缝质量和成材率。
4        拉料机
递送机用于活套与圆盘剪、成型机之前，为切边和成型提供比较稳定的钢带条件。该机由直流电机拖动，与主机同步。
5        切边机
切边机主要用于将定制的热轧圆边带按照孔型要求带宽切掉带钢两端废边，并将废边打断，收集移出生产线。切边机的使用使得在线调整带宽方便快捷。并且热轧圆边带直接开卷，减少了由于纵剪产生的张力，使得开卷更顺利。
本机由圆盘剪、碎边机构和废边收集装置组成。
圆盘剪采用悬臂式，圆盘刀片装在悬臂轴上。刀盘直径600mm。两端圆盘刀由一台直流电机驱动。另外可通过另一交流电机调整两端圆盘刀的开合，也就是说可以方便地在线调整带宽。圆盘剪进料侧设有带钢对中装置，保证带钢对正轧制中心。
碎边机采用圆筒回转式，上下滚筒各装有四把刀，滚筒采用直流电机拖动。上下旋转滚筒的线速度同步，且与机组速度基本同步，因此，切断时噪音小。
废边输出采用输送带式，切下的废边可连续的输送到生产线外，废边输出后掉入废料收集筐。
6        刮边机
刮边机用于厚度≥8mm的带钢在高频焊接时保证焊接质量而提前将钢带边加工出坡口的设备。刮边机在进出口分别设有导向立辊及偏心托辊，可使带钢在通过刨边机时在前后、上下方向均能保持稳定的状态，保证刨出的坡口均匀一致。导向立辊可通过丝杠来调整其宽窄及对中。刨刀采用YT5硬质合金刀块。单边四把刀，两备两用。
来料板宽：       340～1050mm
板宽公差：       ±1 mm（含毛刺高度）
带钢厚度：       8.0～12.7 mm
刨边高度：         60% t（t：板厚）
坡口角度：         最大10°
刀具材料：         YT5硬质合金

7        成型定径机：
7.1  成型工艺特点：
7.1.1轧辊共用性好。
粗成型段（第1～4架）采用共用辊与更换辊的结合方式，调整产品规格时，只需更换第1架边辊，其余轧辊不必更换，只需结合孔型图对辊位调整即可。这样可节省轧辊储备量。
7.1.2轧辊体积小，重量轻。
平辊采用组合辊片，立辊群轧辊倾斜布置，这样轧辊体积大大减小，可比普通辊式轧机的轧辊重量轻1/3以上，节约轧辊资金。
7.1.3轧辊辊型曲线简单，制造修复方便，重复利用率高。
7.1.5孔型适应性强，产品规格范围广。
粗成型第1架采用“W”孔型，成型稳定，使轧机对薄壁管和厚壁管成型适应性强，产品规格范围广。
7.1.6粗成型六架立辊群的轧辊倾斜布置，轧辊体积小，使得设备结构紧凑。
7.2  成型定径机设备主要特点：
7.2.        1第一架变形辊之前增加一架咬入平辊，本架平辊起到承前启后的作用，主要功能是由活套向主机拉料，为成型提供一个稳定的带钢条件，减少钢带滑伤，降低辊耗，提高产品表面质量，防止出现打滑现象，这一点对厚钢带尤为重要。
7.2.2架次排列：成型七架水平辊架，定径三架水平辊架、三架万能机架。
7.2.3成型立辊群处立辊采用倾斜布置的立辊和底部平托辊相结合的结构，轧辊体积小，设备结构紧凑，成型原理先进合理。
7.2.4该机传动方式采用分段集中传动，直流电机通过伞齿轮箱、特制硬齿面圆柱齿轮箱驱动各水平辊架、万能机架。该形式承载能力大，传动效率高，使用寿命长，且维护方便、成本低。传动分四组：咬入辊+成型机粗成型四架和闭口孔三架各由一台直流电机驱动，定径机三架水平辊架、三架万能机架各由一台直流电机传动。
8        电脑飞锯：
是焊管连续生产不可或缺的设备之一,它在微机控制下可以在高速运动中自动精密定尺,锯切圆形管材或其他型材。该飞锯切断方式为摆动式锯切、液压进锯、低惯量直流电机拖动、光电编码器测长测速，具有定尺精度高、锯片寿命长、切断噪声小、管端质量好、随动响应快等优点 ,可以实现不停车改变定尺长度，同时显示定尺长度、切断根数、钢管速度。
9        铣头机：
用于铣削钢管端面，并根据需要进行倒角。工作时，液压步进机构将钢管送入铣削工位，一端的夹紧机构夹紧钢管，铣削头进行快进、工进铣削钢管，完成后，夹紧松开，机械步进机构将两根钢管送入下一处铣削工位，完成钢管另一端的铣削工步。该机采用仿形铣削刀盘，保证倒角均匀一致，能满足API标准的规定。
10        水压试验机：
主要包括上料台架、试压设备、集料台架、液压站、计算机自动控制系统等部分。上料台架用来存储试压钢管，并将钢管内的铁屑由脉动式吹水装置将其吹出，然后将钢管送入试压位置；当两根钢管进入试压位置，气动夹具抬起将钢管牢固夹住，四个油缸动作，推动四个试压头紧密地顶在钢管两端；然后两个充水阀打开，充入低压水，并排气延时一段时间后，充水阀关闭，高压水泵增压至试验压力，保压5秒，排气阀打开，完成试压工步。
11        生产线电控简介：
  φ325重型焊管线电气控制是完全为符合国际市场对电气控制高自动化.高可靠性.高安全性而设计的具有国际先进水平自动化控制系统。该系统的控制核心为一台 OMRON  CS1G  中大型PLC，并通过DEVICENET总线和生产线上的各个控制点的分布I/O.人机界面 .CT全数字直流单元.变频器.从站等进行数据通讯和自动控制,上述配置充分保证生产线自动.连续.安全.高效的生产及生产数据的采集,该系通还具有和上位机通讯功能,可以通过工业Ethernet网同管理层计算机连网,从而直接管理.监控.生产线现场情况,并可自动生成当天以至全年的各种生产报表的能力和接口.如用户需要通过编程开发即可实现.该系通还结合生产线外围先进的各类传感器及电气元件,使之达到国际先进自动化控制水平。
五        结语：
我公司开发的φ325高频直缝焊管线钢管生产线已成功用于天津利达、四川龙威、衡水京华三个现场，使用状况良好。其中天津利达钢管公司所用生产线已顺利通过API认证，京华集团生产线已成功生产厚度13.25mm的12″钢管。目前我公司正在与日本中田制作所合作，借助国外先进的孔型技术和管理体系，努力提高我国焊管线的技术和管理水平。竭诚欢迎业内各界人士、专家、领导到我公司参观、指导工作。