直縫埋弧焊(han)接不(bu)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(han)接不銹鋼管的歷史。
渤海(hai)裝備(bei)(bei)(bei)巨(ju)龍鋼管公司大(da)直縫(feng)生(sheng)產(chan)(chan)線的(de)(de)(de)(de)建(jian)(jian)設(she)(she)也(ye)帶動了(le)直縫(feng)焊(han)接不銹鋼管制(zhi)管裝備(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)進(jin)步和(he)發展。巨(ju)龍第一條生(sheng)產(chan)(chan)線根據國(guo)內(nei)當(dang)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)制(zhi)造技術(shu)(shu)水(shui)平,采用(yong)(yong)了(le)菜單(dan)式(shi)引進(jin)方(fang)式(shi)。對(dui)于(yu)國(guo)內(nei)在技術(shu)(shu)和(he)制(zhi)造能(neng)力都(dou)不成(cheng)熟的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)整機進(jin)口如:JCO成(cheng)型機、浮動式(shi)高精度銑邊(bian)機、機械式(shi)擴(kuo)徑機、水(shui)柱耦(ou)合式(shi)超聲波探傷(shang)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)、多(duo)絲內(nei)外(wai)焊(han)接設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)等(deng);對(dui)于(yu)國(guo)內(nei)加工能(neng)力具(ju)備(bei)(bei)(bei)但技術(shu)(shu)水(shui)平較低的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)采用(yong)(yong)技術(shu)(shu)和(he)部分關鍵部件引進(jin),其他部分國(guo)內(nei)加工的(de)(de)(de)(de)分交方(fang)式(shi),如:板邊(bian)預(yu)彎機、大(da)功率(lv)連(lian)續式(shi)預(yu)焊(han)機等(deng);對(dui)于(yu)技術(shu)(shu)裝備(bei)(bei)(bei)國(guo)內(nei)都(dou)比較成(cheng)熟的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)由國(guo)內(nei)制(zhi)造,如:水(shui)壓試驗機、管端(duan)倒棱機、X射線檢測設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)以(yi)及生(sheng)產(chan)(chan)線其他輔助設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)。在保證整條生(sheng)產(chan)(chan)線達(da)到世界先(xian)進(jin)水(shui)平的(de)(de)(de)(de)同時(shi)(shi),建(jian)(jian)設(she)(she)費用(yong)(yong)大(da)幅(fu)降低。后續國(guo)內(nei)多(duo)條JCOE直縫(feng)生(sheng)產(chan)(chan)線的(de)(de)(de)(de)建(jian)(jian)設(she)(she)也(ye)都(dou)借鑒了(le)這種(zhong)方(fang)式(shi)。
該生(sheng)產(chan)(chan)(chan)線(xian)的(de)(de)成功建設也推動了(le)國(guo)(guo)內大口徑直(zhi)縫(feng)埋(mai)弧焊接不銹(xiu)鋼管(guan)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)線(xian)建設,并且(qie)帶動國(guo)(guo)內設備(bei)制(zhi)(zhi)造(zao)廠(chang)開始了(le)直(zhi)縫(feng)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)線(xian)設備(bei)的(de)(de)國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)化研制(zhi)(zhi)。通過國(guo)(guo)內制(zhi)(zhi)管(guan)企業(ye)和設備(bei)制(zhi)(zhi)造(zao)廠(chang)的(de)(de)聯合攻(gong)關,目前,JCOE直(zhi)縫(feng)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)線(xian)的(de)(de)主機大多數已實現(xian)了(le)國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)化,推動我國(guo)(guo)直(zhi)縫(feng)制(zhi)(zhi)管(guan)裝備(bei)國(guo)(guo)產(chan)(chan)(chan)化的(de)(de)企業(ye)主要(yao)(yao)有黃石鍛(duan)壓(ya)、天水(shui)鍛(duan)壓(ya)、西北機器(qi)、沈陽東基(ji)、哈(ha)爾濱焊接研究所和湘(xiang)潭華進等(deng)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)廠(chang)家。其中最具代表(biao)性的(de)(de)主要(yao)(yao)有:
(1)預彎機:PB16000~32000kN數控預彎機由兩臺可(ke)相對移(yi)動的(de)下(xia)動式(shi)開式(shi)壓力(li)機組成。在數控系(xi)統(tong)和電液伺(si)服系(xi)統(tong)控制下(xia),每臺壓力(li)機的(de)兩油缸(gang)單元同步驅(qu)動下(xia)模梁運行(xing),定位精(jing)度0.10mm。優化的(de)模具曲線使預彎邊有效弧長最大化。壓制力(li)可(ke)達(da)32000kN,預彎全過(guo)程自動化運行(xing)。

(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)焊機:TWC150~400kN數控預(yu)焊機采用全數字(zi)實時控制電液(ye)伺(si)服(fu)合(he)(he)縫(feng)(feng)輥。在合(he)(he)縫(feng)(feng)預(yu)焊的(de)過(guo)程(cheng)中,根(gen)據激光(guang)跟蹤系統(tong)顯示的(de)錯邊誤差與合(he)(he)縫(feng)(feng)間(jian)隙(xi),通過(guo)數控系統(tong)實時調整電液(ye)伺(si)服(fu)合(he)(he)縫(feng)(feng)輥,在負載條件(jian)下糾正錯邊量與合(he)(he)縫(feng)(feng)間(jian)隙(xi)。極大降低了停焊的(de)概率和(he)焊后人工修(xiu)補量,大直縫(feng)(feng)焊管合(he)(he)縫(feng)(feng)預(yu)焊實現(xian)了優(you)質高效。

(4)銑(xian)邊機(ji):新型的(de)PFM90/800型的(de)鋼板銑(xian)邊機(ji)雖然重量減(jian)輕了(le)(le)約30%,但在裝機(ji)容量保持不(bu)(bu)變的(de)情況下所能(neng)加工的(de)鋼板壁(bi)厚(hou)達(da)到了(le)(le)40mm,最(zui)大加工余(yu)量可(ke)達(da)25mm,且設備可(ke)根據不(bu)(bu)同的(de)鋼材等(deng)級、不(bu)(bu)同的(de)加工余(yu)量、不(bu)(bu)同的(de)板厚(hou)進行全(quan)自(zi)動加工,可(ke)見其已有較高的(de)智能(neng)處理的(de)能(neng)力。

(5)擴(kuo)徑機(ji):新型的(de)(de)(de)機(ji)械擴(kuo)徑機(ji)也在(zai)控制和結構方面均得到(dao)了(le)(le)(le)(le)改(gai)善(shan)。一是將(jiang)擴(kuo)徑拉桿(gan)(gan)(gan)分為(wei)了(le)(le)(le)(le)三段,將(jiang)長(chang)度從整體(ti)的(de)(de)(de)18m直(zhi)接降(jiang)到(dao)了(le)(le)(le)(le)拉桿(gan)(gan)(gan)13m、油缸活塞桿(gan)(gan)(gan)2.5m和擴(kuo)徑頭拉桿(gan)(gan)(gan)2.5m,大大降(jiang)低了(le)(le)(le)(le)細長(chang)拉桿(gan)(gan)(gan)的(de)(de)(de)制造難度。且在(zai)拉桿(gan)(gan)(gan)聯結方式上進行(xing)了(le)(le)(le)(le)改(gai)進,便于擴(kuo)徑頭和拉桿(gan)(gan)(gan)更換,并且在(zai)螺(luo)母與螺(luo)桿(gan)(gan)(gan)間(jian)加上了(le)(le)(le)(le)作(zuo)為(wei)易(yi)損件的(de)(de)(de)螺(luo)紋(wen)護(hu)套,有效地對拉桿(gan)(gan)(gan)進行(xing)了(le)(le)(le)(le)保護(hu)。二是在(zai)擴(kuo)徑頭各模(mo)具(ju)塊(kuai)的(de)(de)(de)導(dao)向方面進行(xing)了(le)(le)(le)(le)改(gai)進,在(zai)模(mo)具(ju)的(de)(de)(de)前后都設置(zhi)了(le)(le)(le)(le)徑向導(dao)向鍵(jian),可保證(zheng)模(mo)具(ju)塊(kuai)與錐(zhui)體(ti)各面的(de)(de)(de)充(chong)分結合,減少對模(mo)具(ju)的(de)(de)(de)偏磨,又由(you)于滑動面較(jiao)緊密的(de)(de)(de)結合而降(jiang)低了(le)(le)(le)(le)擴(kuo)徑油的(de)(de)(de)消耗量。

(6)焊(han)(han)接(jie)設(she)備:參考德(de)國(guo)U&S公司(si)斯(si)柯特接(jie)法以減少焊(han)(han)絲(si)之間的(de)(de)干擾,國(guo)內(nei)焊(han)(han)接(jie)設(she)備集成(cheng)(cheng)研究(jiu)成(cheng)(cheng)果(guo)顯著,先后開發出了四絲(si)焊(han)(han)和五(wu)絲(si)焊(han)(han)接(jie)設(she)備,采用數字控(kong)制,可以直接(jie)記(ji)錄(lu)焊(han)(han)接(jie)參數,進行焊(han)(han)接(jie)過程(cheng)的(de)(de)監控(kong)、記(ji)錄(lu),可有效(xiao)保證(zheng)對焊(han)(han)接(jie)質量的(de)(de)控(kong)制。哈爾濱焊(han)(han)接(jie)研究(jiu)所成(cheng)(cheng)功地進行了內(nei)、外焊(han)(han)設(she)備開發工作,近(jin)幾年(nian)就(jiu)已(yi)銷(xiao)售各種多(duo)(duo)絲(si)內(nei)、外焊(han)(han)接(jie)設(she)備100多(duo)(duo)套。

(7)焊(han)(han)管(guan)輔助設備:隨(sui)著技術的(de)(de)進(jin)(jin)(jin)(jin)步(bu)和人(ren)力資源成(cheng)本(ben)的(de)(de)提高(gao)(gao),我國焊(han)(han)管(guan)企業把越來越多的(de)(de)精力投入到提高(gao)(gao)工(gong)藝(yi)裝(zhuang)備自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)化和信息化水平方面(mian),尤其機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)應(ying)(ying)用(yong)越來越廣(guang)(guang)泛。早期僅(jin)有寶鋼UOE生產(chan)(chan)線引進(jin)(jin)(jin)(jin)了引、熄弧板焊(han)(han)接機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren),近年(nian)來,噴標(biao)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)得到了廣(guang)(guang)泛應(ying)(ying)用(yong),管(guan)端(duan)焊(han)(han)縫(feng)磨削(xue)(xue)(xue)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)和管(guan)端(duan)幾何(he)尺(chi)寸激光自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)檢(jian)測機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)的(de)(de)研(yan)發(fa)也取(qu)得可(ke)(ke)喜進(jin)(jin)(jin)(jin)展,如渤(bo)海裝(zhuang)備研(yan)究院研(yan)發(fa)的(de)(de)管(guan)端(duan)焊(han)(han)縫(feng)磨削(xue)(xue)(xue)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren),在(zai)工(gong)業機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)上(shang)安裝(zhuang)焊(han)(han)縫(feng)檢(jian)測系統和磨削(xue)(xue)(xue)機(ji)(ji)構(gou),可(ke)(ke)對焊(han)(han)管(guan)管(guan)端(duan)內外焊(han)(han)縫(feng)進(jin)(jin)(jin)(jin)行三(san)維自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)檢(jian)測,自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)獲取(qu)焊(han)(han)縫(feng)形(xing)貌特(te)征(zheng)數據,智能化地規(gui)劃機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)磨削(xue)(xue)(xue)運(yun)動(dong)(dong)(dong)軌跡(ji),進(jin)(jin)(jin)(jin)行自(zi)(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)磨削(xue)(xue)(xue)。隨(sui)著技術進(jin)(jin)(jin)(jin)步(bu)和研(yan)發(fa)的(de)(de)深入,機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)將(jiang)會更廣(guang)(guang)發(fa)的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)于(yu)焊(han)(han)管(guan)生產(chan)(chan)線的(de)(de)工(gong)藝(yi)裝(zhuang)備上(shang),對于(yu)提高(gao)(gao)生產(chan)(chan)效率和產(chan)(chan)品質量將(jiang)會產(chan)(chan)生巨大推(tui)動(dong)(dong)(dong)作用(yong)。

(8)焊管(guan)(guan)(guan)裝備信(xin)(xin)(xin)息(xi)系統:隨(sui)著信(xin)(xin)(xin)息(xi)技(ji)術的(de)飛速發展,國(guo)內(nei)的(de)焊管(guan)(guan)(guan)企(qi)(qi)業(ye)在生(sheng)產(chan)線的(de)信(xin)(xin)(xin)息(xi)化(hua)建(jian)設方(fang)面投入了大量(liang)的(de)人力(li)、物力(li),國(guo)內(nei)的(de)多(duo)(duo)條(tiao)生(sheng)產(chan)線都建(jian)設了ERP、MES系統,還有部分企(qi)(qi)業(ye)建(jian)設了物聯網系統,并(bing)實(shi)現了多(duo)(duo)個信(xin)(xin)(xin)息(xi)系統的(de)融合,這些(xie)(xie)信(xin)(xin)(xin)息(xi)系統的(de)建(jian)設不(bu)僅(jin)實(shi)現了從材料到成品(pin)鋼管(guan)(guan)(guan)的(de)生(sheng)產(chan)全(quan)過程的(de)監控,為鋼管(guan)(guan)(guan)生(sheng)產(chan)提(ti)供持續(xu)的(de)質(zhi)量(liang)保證,而且為滿足客戶管(guan)(guan)(guan)道全(quan)生(sheng)命周(zhou)期(qi)管(guan)(guan)(guan)理(li)提(ti)供了有力(li)的(de)質(zhi)量(liang)數據支(zhi)持。同時,大大提(ti)升了制管(guan)(guan)(guan)企(qi)(qi)業(ye)的(de)生(sheng)產(chan)和經(jing)營管(guan)(guan)(guan)理(li)水平。隨(sui)著這些(xie)(xie)信(xin)(xin)(xin)息(xi)系統的(de)深化(hua)應用和底層數據采集裝備的(de)不(bu)斷完善,必將對(dui)我(wo)國(guo)制管(guan)(guan)(guan)企(qi)(qi)業(ye)質(zhi)量(liang)控制和高效(xiao)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。

