直缝焊管成型机管形控制略探

李勇廷 （中石化江汉石油管理局沙市钢管厂，湖北 荆州 434100）

直缝焊管成型机管形控制略探

李勇廷 （中石化江汉石油管理局沙市钢管厂，湖北 荆州 434100）

阐述了直缝埋弧焊钢管生产线成型工序的重要性，探讨了3种比较适应该钢管成型机管形控制的方法，这就是三步成型法、弦高测量法、弦长测量法，分析了它们的使用方法及优缺点。为油气长输管道钢管的生产制造提供依据。

长输管道；管道钢管；直缝埋弧焊钢管；成型；弧度；管形控制

随着 “西气东输”、“川气东送”等重要管线工程的建设与发展［1］，对直缝埋弧焊钢管的需求与日俱增。对于直缝埋弧焊管而言，JCO成型机轧制出来的管坯的好坏，直接影响到后面工序的质量。如何精确控制成型机轧制出来的管坯形状，减少成型工序的生产时间，提高成型机的生产效率，又快又好的生产出合格的钢管，对直缝埋弧焊管技术人员来说是一种挑战。经过长期的实践和摸索，在生产实践的基础上并结合理论分析和创新，在JCO成型的管形控制方面总结出多种切实可行的方法，从而在成型机提速改造项目上取得了突破性的进展。

1 成型管坯的控制方法之一：三步成型法

1.1 三步成型法的提出

成型机轧制钢板是靠成型机上模与下模之间的间距以及成型的步数 （又叫道数）决定的。不同规格（扩径前）的钢管需要不同规格的上模半径。

可以利用文献 ［2］中的公式计算出上模半径来作为选择成型机上模的参考；利用回弹半径 （扩径前成型机轧制的钢管管坯半径）来做出成型机轧制管坯时的靠模。

但是，成型机轧制出来的管坯并不是一个理想的圆弧，而是由一段圆弧加一段直边再加一段圆弧这样交替组成的。直边的长短是由成型的步数 （道数）决定的，步数越多成型的直边越少。如果制作圆弧靠模来比较轧制出来的管坯，显然这种方法不好。于是根据钢管管坯的特点，将圆形靠模修改成三点靠模，即三步成型。

1.2 三步成型法的使用

改用三点靠模，仍然保留了圆形靠模的圆弧曲率 （三点靠模中每3个支点的距离设计成成型机每两步之间的距离，3个支点的曲率为圆形靠模的曲率，即回弹半径），这样可以如实的反映出成型机轧制出的钢板的弧度是否满足工艺要求。

1）如果经过测量发现，三点靠模中间支点的下边缘与钢板圆弧段的上边缘之间的距离有0～0.5mm的间隙，而三点靠模两端的支点与钢板之间没有间隙。通过经验可以判断，轧制三步之后钢板的弧度不能完全满足需要；如果后几步的下压量仍然为－9.7mm的话，则成型机轧制出来的管型可能会出现椭圆度超差和噘嘴的现象。因此，三步 （道）以后的下压量应该在原来下压量绝对值的基础上增加中间支点与钢板圆弧段之间间隙值的20%，即下压量应设定为－9.8mm。

2）如果经过测量发现，三点靠模中间支点的下边缘与钢板圆弧段的上边缘之间的距离有1～1.5mm的间隙，而三点靠模两端的支点与钢板上边缘没有间隙。通过经验可以判断，轧制三步之后钢板的弧度能满足需要，后面几步的下压量仍然可以设定为－9.7mm。

3）如果经过测量发现，三点靠模中间支点的下边缘与钢板圆弧段的上边缘之间没有间隙，而三点靠模两端的支点与钢板上边缘之间的间隙有1～2mm或者更大的距离的话。通过经验可以判断，轧制三步之后钢板的弧度不能满足需要，后面几步的下压量则必须在原下压量基础上再增加两端支点与钢板上边缘之间的间隙的40%～60%，即下压量要增加到－9.9～－10.2mm。

1.3 三步成型法的优缺点

这种方法比较适合成型大尺寸模具、少步数 （道数）的成型方法，也适用小尺寸模具、多步数 （道数）的成型方法。其缺点是，根据上料检验提供的钢板壁厚 （实测壁厚）以及母材取样横向拉伸的屈服强度来大致确定每步 （道）的下压量，如果以上的数据无法确定的话，这样会给调型过程中成型机初轧钢管带来困难。

2 成型管坯的控制方法之二：弦高测量法

2.1 弦高测量法的使用

弦高测量法的前提条件是假设成型机轧制出来的管坯是理想的圆弧，同时也是利用文献［2］计算出扩径前成型管坯半径形成的圆来确定每三步 （道）之间的弦长。然后通过测量弦高的大小来判断出成型机轧制钢板弧段的弧长和曲率半径弧度是否满足生产需要。这里仍然以1016×21（X70）钢管采用15步（道）的下压量为例，其第1步 （道）位置为190mm，其余步进为192mm。在调型的初期，如果前三步的下压量均为－9.7mm的话，经过计算，第1步 （道）与第3步 （道）之间的弦高为36.4mm。轧制三步 （道）后，通过测量，弦高如果小于36.4mm的话，则说明头三步 （道）之后的钢管弧度不能满足生产要求，则需要对剩下的几步 （道）下压量进行增加。反之，如果测量的弦高大于36.4mm的话，就需要对剩下的几步 （道）的下压量进行减少。

2.2 弦高测量法的优缺点

这种管形控制方法比较适用小模具、多步数的成型方式，因为多步数的成型方式，钢管的直边很小，这种测量结果能比较准确的反映出弧段的轧制效果。但是，采用此种成型方式，成型机的生产效率会比较低。另外，这种方法如果不能确定第1步 （道）与第3步 （道）具体位置时，那么测量出来的弦高就不能正确判断出钢板弧度是否满足要求。所以来说，如果JCOE成型机的能力不足，需要小模具、多步数的成型方式的时候，这种弦高测量法就比较适合。

3 成型管坯的控制方法之三：弦长测量法

3.1 弦长测量法的使用

弦长测量法其实与弦高测量法相似，是利用成型机上模柄到钢板边部之间的距离来判断钢板的弧度是否满足工艺要求。

3.2 弦长测量法的优缺点

弦长测量法同弦高测量法原理一样，适用于小模具、多步数的成型方式的测量。在钢管直边长度很短的情况下 （即钢管的管形近似为圆弧时），这种测量方法比较准确 （实际管坯的形式并非如此，详见上面1.1叙述）。同弦高测量法一样，如果在选择这种测量方法时，成型机的生产效率会比较低下；而且钢管的直边长度会直接影响到测量的结果，这给操作人员判断钢板弧度是否满足要求带来困难。现在，在成型机轧制管坯的过程中，主要通过这个测量方法测量的结果来及时判断钢管管头、管尾的下压量是否一致并预先判断成型机轧制的管坯 （钢管头、尾）开口缝是否一致，从而调整成型机上梁油缸的偏移量。

4 结语

直缝焊管成型机管形控制的方式方法很多，上面所提到的三种管形控制方法只是众多方法中的一部分。因为各个方法都有优缺点，但如果多种方法结合使用，对于钢管的管型控制是非常有用的。就生产过程而言，成型机轧制的步数 （道数）越多，管型越好控制，但是效率会降低；相反，轧制的步数 （道数）越少，管型越不好控制，但效率比较高。因此，对于直缝埋弧焊管工厂而言，选择正确的测量方法是非常重要的。

［1］李延丰，孙奇.JCOE直缝埋弧焊钢管生产线的研究和应用 ［J］.焊管，2004，27（6）：48～53.

［2］余同希，章亮炽 .塑性弯曲理论及其应用 ［M］.北京：科学出版社，1992.

［编辑］ 苏开科

Control Strategy for Forming Machine of Straight Seam Pipes

LI Yong-tin （Author' s Address：Shashi Steel-pipe Company，Jianghan Petroleum Administration Bureau，SINOPEC，Jingzhou 434100，Hubei，China）

The importance of manufacturing procedures of straight seam submerged arc welded pipes was described，3 control methods suitable for the pipes were discussed，which included a 3-step forming method，chord height measuring method.Chord length measuring method.Their application and advantages and disadvantages were analyzed.It provides basis for the manufacturing of long-distance pipelines.

long-distance pipeline；pipe for pipeline；straight seam submerged arc welded pipe；forming；arc degree；forming control

TE973.06

A

1000-9752（2013）05-0156-03

2013-02-12

李勇廷 （1978-），男，2003年武汉科技大学毕业，工程师，现从事设备管理及工艺管理工作。