直縫埋弧焊(han)接不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(jie)不銹鋼(gang)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。
渤海裝備(bei)巨龍鋼(gang)管公司大直(zhi)縫生產(chan)線(xian)的建(jian)設(she)(she)(she)(she)也帶動了直(zhi)縫焊接(jie)不(bu)銹鋼(gang)管制(zhi)(zhi)管裝備(bei)的進(jin)步和發展(zhan)。巨龍第(di)一條生產(chan)線(xian)根據國(guo)內(nei)(nei)(nei)當時的設(she)(she)(she)(she)備(bei)制(zhi)(zhi)造(zao)技術(shu)水(shui)(shui)平(ping),采用了菜(cai)單式(shi)引進(jin)方式(shi)。對于國(guo)內(nei)(nei)(nei)在技術(shu)和制(zhi)(zhi)造(zao)能(neng)力都(dou)(dou)不(bu)成(cheng)熟(shu)的設(she)(she)(she)(she)備(bei)整(zheng)機(ji)(ji)進(jin)口如(ru)(ru):JCO成(cheng)型機(ji)(ji)、浮動式(shi)高精度銑邊(bian)機(ji)(ji)、機(ji)(ji)械(xie)式(shi)擴徑機(ji)(ji)、水(shui)(shui)柱(zhu)耦合式(shi)超聲波(bo)探傷設(she)(she)(she)(she)備(bei)、多(duo)絲內(nei)(nei)(nei)外焊接(jie)設(she)(she)(she)(she)備(bei)等;對于國(guo)內(nei)(nei)(nei)加工(gong)能(neng)力具備(bei)但技術(shu)水(shui)(shui)平(ping)較(jiao)低的設(she)(she)(she)(she)備(bei)采用技術(shu)和部(bu)分(fen)關鍵部(bu)件引進(jin),其(qi)他(ta)(ta)部(bu)分(fen)國(guo)內(nei)(nei)(nei)加工(gong)的分(fen)交方式(shi),如(ru)(ru):板(ban)邊(bian)預彎(wan)機(ji)(ji)、大功率(lv)連(lian)續(xu)式(shi)預焊機(ji)(ji)等;對于技術(shu)裝備(bei)國(guo)內(nei)(nei)(nei)都(dou)(dou)比(bi)較(jiao)成(cheng)熟(shu)的設(she)(she)(she)(she)備(bei)由國(guo)內(nei)(nei)(nei)制(zhi)(zhi)造(zao),如(ru)(ru):水(shui)(shui)壓試驗機(ji)(ji)、管端倒棱機(ji)(ji)、X射線(xian)檢測(ce)設(she)(she)(she)(she)備(bei)以及(ji)生產(chan)線(xian)其(qi)他(ta)(ta)輔助(zhu)設(she)(she)(she)(she)備(bei)。在保證(zheng)整(zheng)條生產(chan)線(xian)達到世界先進(jin)水(shui)(shui)平(ping)的同時,建(jian)設(she)(she)(she)(she)費用大幅(fu)降低。后續(xu)國(guo)內(nei)(nei)(nei)多(duo)條JCOE直(zhi)縫生產(chan)線(xian)的建(jian)設(she)(she)(she)(she)也都(dou)(dou)借(jie)鑒了這種方式(shi)。
該生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)(xian)(xian)的成功建設(she)也(ye)推(tui)動了(le)國(guo)內大口徑直(zhi)(zhi)縫埋弧焊(han)接(jie)(jie)不(bu)銹鋼(gang)管生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)(xian)(xian)建設(she),并且帶動國(guo)內設(she)備(bei)制造廠開(kai)始(shi)了(le)直(zhi)(zhi)縫生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)(xian)(xian)設(she)備(bei)的國(guo)產(chan)(chan)化研(yan)制。通過(guo)國(guo)內制管企(qi)業和設(she)備(bei)制造廠的聯合攻(gong)關,目(mu)前,JCOE直(zhi)(zhi)縫生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)(xian)(xian)的主機大多數已實(shi)現(xian)了(le)國(guo)產(chan)(chan)化,推(tui)動我(wo)國(guo)直(zhi)(zhi)縫制管裝(zhuang)備(bei)國(guo)產(chan)(chan)化的企(qi)業主要有黃石鍛(duan)壓、天(tian)水鍛(duan)壓、西北機器、沈陽東(dong)基、哈爾濱焊(han)接(jie)(jie)研(yan)究所和湘潭華進等生(sheng)產(chan)(chan)廠家。其中最具代(dai)表(biao)性的主要有:
(1)預彎機(ji):PB16000~32000kN數控預彎機(ji)由兩臺可相(xiang)對移動(dong)的下(xia)動(dong)式開(kai)式壓力機(ji)組成。在數控系統(tong)和(he)電液伺服系統(tong)控制(zhi)(zhi)下(xia),每臺壓力機(ji)的兩油缸(gang)單元同步驅動(dong)下(xia)模梁運行(xing),定位(wei)精度0.10mm。優化的模具曲線使預彎邊有效弧長最大化。壓制(zhi)(zhi)力可達32000kN,預彎全過(guo)程自動(dong)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)預焊(han)(han)機(ji):TWC150~400kN數控預焊(han)(han)機(ji)采用(yong)全數字實時(shi)控制電液(ye)伺(si)服合縫(feng)輥。在(zai)合縫(feng)預焊(han)(han)的過(guo)程中,根據激光跟蹤系統(tong)顯(xian)示的錯(cuo)邊(bian)誤差與合縫(feng)間隙,通(tong)過(guo)數控系統(tong)實時(shi)調(diao)整電液(ye)伺(si)服合縫(feng)輥,在(zai)負(fu)載條件下糾正錯(cuo)邊(bian)量(liang)與合縫(feng)間隙。極大(da)(da)降低(di)了(le)停焊(han)(han)的概(gai)率和焊(han)(han)后人工修補(bu)量(liang),大(da)(da)直縫(feng)焊(han)(han)管合縫(feng)預焊(han)(han)實現了(le)優質(zhi)高效。
(4)銑(xian)邊機(ji)(ji):新型(xing)的PFM90/800型(xing)的鋼(gang)(gang)板銑(xian)邊機(ji)(ji)雖然重量減輕了約30%,但在裝機(ji)(ji)容量保持不(bu)變的情(qing)況下(xia)所能(neng)加(jia)工的鋼(gang)(gang)板壁厚達到了40mm,最大(da)加(jia)工余(yu)量可(ke)達25mm,且設備可(ke)根(gen)據不(bu)同的鋼(gang)(gang)材等級、不(bu)同的加(jia)工余(yu)量、不(bu)同的板厚進行全自動加(jia)工,可(ke)見其(qi)已(yi)有較高的智能(neng)處理的能(neng)力。
(5)擴徑機(ji):新型的機(ji)械擴徑機(ji)也在(zai)控(kong)制和(he)結(jie)構方(fang)面均得到了(le)(le)(le)(le)改善。一是(shi)將(jiang)擴徑拉桿(gan)分為(wei)了(le)(le)(le)(le)三段,將(jiang)長(chang)度從(cong)整(zheng)體(ti)的18m直接降到了(le)(le)(le)(le)拉桿(gan)13m、油缸(gang)活塞桿(gan)2.5m和(he)擴徑頭(tou)拉桿(gan)2.5m,大大降低了(le)(le)(le)(le)細(xi)長(chang)拉桿(gan)的制造難度。且在(zai)拉桿(gan)聯結(jie)方(fang)式上進行了(le)(le)(le)(le)改進,便于擴徑頭(tou)和(he)拉桿(gan)更換(huan),并且在(zai)螺(luo)母與螺(luo)桿(gan)間(jian)加上了(le)(le)(le)(le)作為(wei)易損(sun)件的螺(luo)紋護套,有效地(di)對(dui)拉桿(gan)進行了(le)(le)(le)(le)保護。二是(shi)在(zai)擴徑頭(tou)各(ge)模具(ju)塊(kuai)的導(dao)向(xiang)方(fang)面進行了(le)(le)(le)(le)改進,在(zai)模具(ju)的前(qian)后都設置了(le)(le)(le)(le)徑向(xiang)導(dao)向(xiang)鍵,可(ke)保證模具(ju)塊(kuai)與錐體(ti)各(ge)面的充分結(jie)合,減(jian)少對(dui)模具(ju)的偏磨,又由(you)于滑動面較緊密的結(jie)合而(er)降低了(le)(le)(le)(le)擴徑油的消耗量(liang)。
(6)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)設備(bei):參考(kao)德國U&S公司斯(si)柯特接(jie)(jie)(jie)(jie)法(fa)以減少焊(han)(han)(han)絲(si)之間的(de)干擾,國內焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)設備(bei)集(ji)成研(yan)究(jiu)成果顯著(zhu),先后開(kai)發出了四(si)絲(si)焊(han)(han)(han)和五絲(si)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)設備(bei),采用數字控制,可(ke)以直(zhi)接(jie)(jie)(jie)(jie)記(ji)錄焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)參數,進(jin)行焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)過(guo)程的(de)監(jian)控、記(ji)錄,可(ke)有效(xiao)保證對焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)質(zhi)量的(de)控制。哈爾濱焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)研(yan)究(jiu)所成功(gong)地進(jin)行了內、外(wai)焊(han)(han)(han)設備(bei)開(kai)發工(gong)作(zuo),近(jin)幾年(nian)就已銷售各種多(duo)絲(si)內、外(wai)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)設備(bei)100多(duo)套。
(7)焊(han)管輔助設備:隨著(zhu)技術(shu)(shu)的(de)(de)進步和(he)人(ren)(ren)(ren)(ren)力資源成本的(de)(de)提高(gao),我國(guo)焊(han)管企業把越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)多的(de)(de)精力投入到(dao)提高(gao)工藝裝(zhuang)備自動(dong)(dong)(dong)化和(he)信息化水平方面,尤(you)其(qi)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)應(ying)用越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)廣泛。早期僅有寶鋼(gang)UOE生(sheng)產(chan)(chan)線引進了(le)引、熄弧板(ban)焊(han)接機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren),近(jin)年來(lai),噴標(biao)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)得到(dao)了(le)廣泛應(ying)用,管端(duan)焊(han)縫(feng)(feng)磨(mo)(mo)削機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)和(he)管端(duan)幾何尺寸激光自動(dong)(dong)(dong)檢測(ce)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)(de)研(yan)發也取得可喜進展,如渤(bo)海(hai)裝(zhuang)備研(yan)究院研(yan)發的(de)(de)管端(duan)焊(han)縫(feng)(feng)磨(mo)(mo)削機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren),在工業機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)上安裝(zhuang)焊(han)縫(feng)(feng)檢測(ce)系統和(he)磨(mo)(mo)削機(ji)(ji)(ji)(ji)構(gou),可對(dui)焊(han)管管端(duan)內外焊(han)縫(feng)(feng)進行三維自動(dong)(dong)(dong)檢測(ce),自動(dong)(dong)(dong)獲(huo)取焊(han)縫(feng)(feng)形貌特征數(shu)據,智能化地規劃機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)磨(mo)(mo)削運動(dong)(dong)(dong)軌(gui)跡(ji),進行自動(dong)(dong)(dong)磨(mo)(mo)削。隨著(zhu)技術(shu)(shu)進步和(he)研(yan)發的(de)(de)深入,機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)(ren)將(jiang)會更廣發的(de)(de)應(ying)用于焊(han)管生(sheng)產(chan)(chan)線的(de)(de)工藝裝(zhuang)備上,對(dui)于提高(gao)生(sheng)產(chan)(chan)效率和(he)產(chan)(chan)品(pin)質量將(jiang)會產(chan)(chan)生(sheng)巨大推動(dong)(dong)(dong)作(zuo)用。
(8)焊管(guan)(guan)裝備信(xin)息系(xi)統(tong)(tong):隨著(zhu)信(xin)息技術(shu)的(de)(de)飛速發展,國內(nei)的(de)(de)焊管(guan)(guan)企(qi)業(ye)在生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)線的(de)(de)信(xin)息化建設方(fang)面投入(ru)了大(da)(da)量(liang)的(de)(de)人力(li)、物(wu)力(li),國內(nei)的(de)(de)多條(tiao)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)線都建設了ERP、MES系(xi)統(tong)(tong),還有部分企(qi)業(ye)建設了物(wu)聯網系(xi)統(tong)(tong),并(bing)實現了多個(ge)信(xin)息系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)融合,這(zhe)些(xie)信(xin)息系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)建設不僅實現了從(cong)材料到成品(pin)鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)全過程的(de)(de)監控(kong),為鋼(gang)管(guan)(guan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)提(ti)(ti)供(gong)持續的(de)(de)質(zhi)量(liang)保證,而且為滿足客戶管(guan)(guan)道全生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)命(ming)周期管(guan)(guan)理提(ti)(ti)供(gong)了有力(li)的(de)(de)質(zhi)量(liang)數據支持。同時,大(da)(da)大(da)(da)提(ti)(ti)升了制管(guan)(guan)企(qi)業(ye)的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)和(he)經營管(guan)(guan)理水平。隨著(zhu)這(zhe)些(xie)信(xin)息系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)深化應用和(he)底層數據采(cai)集(ji)裝備的(de)(de)不斷完善,必將對我國制管(guan)(guan)企(qi)業(ye)質(zhi)量(liang)控(kong)制和(he)高效生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)組織產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)重大(da)(da)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(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。