隨著世界冶金技術的進步,同時受國內以西氣東輸為代表的系列工程的拉動,帶動了國內煉鋼和軋鋼技術的大發展。各大鋼廠寬板機組的先后上馬,為制管技術的進步和制管行業的蓬勃發展提供了有利條件。而鋼管結構巨大的市場需求,也為油氣制管企業開拓新市場帶來機遇。
除高頻焊和傳統三輥成型工藝外,埋弧焊直縫焊管的制造工藝主要有如下幾種方式:UOE、JCOE以及新型三輥成型。其中UOE和JCOE工藝為長輸管線用直縫埋弧焊管的主要生產方式,采用多絲埋弧焊焊接技術和全長機械或水壓擴徑技術,生產效率較高,管形好,尺寸,鋼管可定長或按客戶要求交貨,一般為12m,單支鋼管不存在環形對接焊縫。新型三輥成型工藝是在傳統三輥成型工藝發展起來的制管工藝,其成型工藝和傳統工藝方式并無兩樣,實質就是將成型輥加長(可成型長度12m甚至16m的大口徑埋弧焊鋼管),而且不用換模具,特別適合小批量、多規格鋼管的生產,發揚和避免了傳統三輥成型的優缺點。
1、UOE制管工藝
UOE是焊管成型過程中的三個重要工序—U成型,O成型和擴徑E的英文縮寫。即將邊部預先按要求彎曲后的鋼板分別在U成型機和O成型機內壓成U形和0形管坯,然后再將O形管坯焊接后進行擴徑(Expanding)加工。
UOE鋼管以其尺寸,殘余應力小,質量穩定等優點廣泛應用于寒凍地帶,酸性服役環境和海洋等惡劣工況的長輸管線。UOE成型法是當今上比較的成形方法,作為大口徑直縫埋弧焊管生產工藝UOE法以生產和產品質量好著稱,但設備造價昂貴,投資規模大。
2、JCOE制管工藝
JCOE成型方式為步進式壓力折彎成型,折彎模為帶弧度的倒“T”形模具,成型過程分三步進行:步,將預先彎好板邊的鋼板送進壓力機底座,從鋼板的一邊往鋼板開始分步進行壓力折彎,壓力和步間距均由計算機控制,折彎至鋼板的一半時,完成步,折彎刀數為N,這時鋼板由“一”字形變成J形;步,將J形管坯推至壓力機底座的另一邊,重復步動作,完成另一半的成型,折彎刀數也是N,這時管形由J形變為C形;第三步,將C形管坯從中間位置后再折彎1刀,將C形管坯變成O形管坯,至此完成JCO成型,共用2N+1刀。此成型方式,成型,模具少,換模,特別是對成型厚壁管具有優勢。例如珠江鋼管公司的5200t折彎成型機,對16Mn(Q345)成型壁厚可達到50mm。
3、焊接工藝
UOE、JCOE之所以成為當代埋弧焊直縫鋼管主要制管工藝,除采用以上成型工藝外,也得益于采用的縱列多絲埋弧焊焊接技術。每根焊絲由單獨的焊接電源供電,焊絲呈縱向排列,焊接過程中形成一個共同的焊接熔池,該技術由初的兩絲焊已發展到現在的四絲和五絲焊。該技術具有單絲的優點。具體是:
(1)生產效率可成倍增加,一臺四絲焊機組,相當于3臺到4臺單絲焊機組。
(2)焊接質量可大幅提高。
(3)焊接線能量可進一步降低,提高焊接接頭的力學性能。
(4)可合理地匹配焊絲,達到焊縫與母材良好匹配。
(5)可降低單位焊縫長度的焊材消耗。
4、擴徑
擴徑是直縫埋弧焊管的重要制管工序。擴徑有兩種工藝方式,一種是水壓擴徑,另一種是機械擴徑。擴徑的作用可以歸納成以下三點:
(1)矯正由焊接造成的鋼管變形,使鋼管的橢圓度和平直達到要求的尺寸精度。
(2)減少或在制管過程中引起的包辛格效應.提高鋼管的屈服強度。
(3)鋼管成型和焊接部位的殘余應力。