关于直缝埋弧焊钢管的成形方式及选择研究

程静

摘要：本文将围绕直缝埋弧焊钢管的成形方式及选择条件进行分析讨论，进一步明确不同成形工艺存在的优缺点，加强彼此之间的性能比较，找出效果最佳的成形方法，以此保障直缝埋弧焊钢管的应用质量，使其保持良好的稳定性和抗压度，不会轻易发生管径变形或表面破损等不良状况。

关键词：焊接技术;管道材料;成形工艺

引言：直缝埋弧焊钢管的性能优良、适用性较强，不仅能够应用于钢结构、流体输送等领域，还能有效替代传统的螺旋埋弧焊钢管，在长输管道中发挥承载、运输作用。为了确保直缝埋弧焊钢管的成形方式与选择更具有针对性和方向性，首先要对其具有的优势与特点进行深入分析。

一、直缝埋弧焊钢管分析

直缝埋弧焊钢管之所以能够有效替代传统的直缝电阻焊钢管以及螺旋埋弧焊钢管，是因为其在设计过程中弥补了以往设计方法中存在的不足之处，进一步拓宽了管径上限，使结构构造更符合工艺生产的实际需求，比如：高频直缝电阻焊钢管的管径较小，通常保持在406MM以内，无法满足大口径管道建设的应用需要，而螺旋埋弧焊钢管虽然口径相对较高，甚至管口直径能够达到1200MM，但由于其本身制备方式相对复杂、性价比较低，因此在长输管道中的占比正不断下降，被成形方式更加便捷、性能更加优越的直缝埋弧焊钢管所替代。而直缝埋弧焊钢管之所以能够在长输管道中得到大范围应用的原因在于：一，精简了生产工序，消除了拆卷环节，以此降低原材料压坑、划伤等现象的产生;二，管径周长与开缝状况更容易得到控制，能够有效保障焊接质量;三，为了适应高径口要求进行扩管工作后，可以全面消除作用在钢管上的应力;四，由于直缝埋弧焊钢管采用的是直线焊缝的方法，因此焊缝长度较短，不容易在使用过程中受震动影响产生结构缺陷;五，在完成扩径操作后，钢管的尺寸精度能够得到一定程度的提升，不仅方便现场焊接工作的开展，还能有效降低材料规格不达标的状况，减少风险隐患的产生;六，由于焊接缝为直线形式，能够确保防腐涂料的涂抹均匀。

二、直缝埋弧焊钢管的成形方式及选择的深入探究

（一）成形方式

1.UOE法

UOE成形方法主要依靠五条三丝内焊装置与四条三丝外焊器械来实现焊接工作，能够根据用户的实际需求进行管径的适当调整与水压的扩径处理，从而达到优化尺寸精度的目的。其主要成型工艺流程主要分为预弯边、压力机成型与应力消除三部分，在实际应用时要注意该成型机组的体积相对庞大，造价金额较高，并且相应配套设施众多，需要搭配多套钢管焊机才能保证成形效率的最大化提升。虽然UOE法的成本支出占比较大，但生产效率却远超传统的CFE法与HME法，根据调查统计可知，UOE钢管机组每年的生产值可达300000吨，最高值为10*104吨。同时为了消除因需要满足不同直径钢管而频繁更换成型磨具、更换产品型号时产生的管道应力，需要在使用钢管机组时搭配扩径机。当前UOE工艺技术发展相对成熟，大部分企业已实现了自动化应用，能够进一步提高产品质量，促进自身经济效益的增长。但由于该方法所使用的设备机组数量众多，成本支出相对较高，因此只适用于进行大批量生产的加工环境。

2.RBE法

RBE法又叫辊压弯曲成形法，其产生原因是由于许多企业难以承受UOE机组过高的投资金额，因此选择在以往的RB技术上进行改良与升级，实现弯曲、扩径等工艺流程的全面优化。RBE技术不仅能够确保制成的钢管与UOE机组生产的钢管具有几乎一致的应用质量与使用性能，还进一步扩展了产品的适用性，即使在批量较少的生产环境中也能得到有效应用。其主要制管过程可细分为：一，利用三辊成形机对钢板进行辊压处理，形成符合生产要求的钢管口径;二，弯曲钢管的边缘部分;三，在更换产品规格时，要及时替换芯辊以此确保应力的均匀分布。虽然RBE成形设备地投资金额较小，能够保证一套芯辊完成不同类型的产品生产，但由于钢管管径与厚度受芯辊强度影响较大，难以实现大规模的批量化生产，因此在制造过程中存在一定的局限性。

3.JCOE法

JCOE法的工艺原理即是将钢板依次壓成J形、C形、O形，之后对钢板进行扩径处理，得到符合应用要求的钢管。JCOE成形法的来源同样来自UOE工艺，通过参考其制备原理将原本的工艺流程进行合理拆解，实现机械设备分步投入，以此降低设备投资金额，提升方法的适用性。虽然该方法生成的钢管与UOE制造的钢管质量相同，但由于没有将设备一次性投入使用因此产量会发生一定幅度的下滑[1]。

4.成形方式性能比较

以我国某钢管厂的生产案例作为分析对象，深入了解三种成形方式在综合性能上的差异性。UOE成形的制管原料为定尺钢板、钢管外径为4060MM、管壁厚度6.4MM、钢管长度65M、材料等级为APIX70、机组生产能力可达30×107吨、模具数量较多，价格相对高昂、更坏周期为两天、总投资金额为10×1010元。RBE成形的制管原料为定尺钢板、钢管外径为5051MM、管壁厚度6.4MM、钢管长度305M、材料等级为APIX70、机组生产能力可达820×104吨、模具数量较少，价格适中、更坏周期为两小时、总投资金额为2.5×108元。JCOE成形的制管原料为定尺钢板、钢管外径为4060MM、管壁厚度6.4MM、钢管长度312M、材料等级为APIX70、机组生产能力可达2000×104吨、模具数量较少，价格相对低廉、更坏周期为两小时、总投资金额为24×108元。由此可看出，JCOE工艺技术是当前性价比最高、发展前景良好的成形方式，能够以最小的投资金额获取性能最优良的工艺设备，且能够有效保障产品质量，并切实满足长输管道的建设需求。

（二）选择要求

直缝埋弧焊钢管的适用条件具体可分为以下五点：一，部分用户的用气量并不均匀，管道压力波动幅度较大，因此对钢管的承受应力要求较高，若管材本身存在结构缺陷，会在高频率震荡的环境下使交变应力逐渐扩散，造成焊缝进一步破裂，影响管道的安全性，对于此类状况则可使用直缝埋弧焊钢管，由于其本身只有一条焊缝，能够有效降低管道压力波动对其造成的干扰，保障管道运营质量;二，适用于地震区域，该地段的地质活动较为激烈，经常会对管道施加纵向或轴向的应力，影响焊接缝的稳定性，因此需要借由直缝埋弧焊钢管的高稳固性特点应对此类状况;三，直缝埋弧焊钢管的紧密度良好，能够保证防腐材料的均匀吐蕃，具有良好的抗腐蚀性、抗氧化性，因此能够安装在对防腐要求较高的环境中;四，若工程类型属于穿跨越类型，同样应使用直缝埋弧焊钢管，因为此类工程的维护难度较高，管理工作难以做到全过程覆盖，为此需要尽可能保证钢管的高性能、高强度、高刚度，能够保持长时间使用，无需进行频繁更换，并具有较高的使用寿命，从而减少维护、保养的必要性;五，管道质量相对薄弱的环节，容易受方向改变的影响导致管材内部承受的内外力差值较高，无法有效消除直管段存在的应力，此时，则需要用直缝埋弧焊钢管替代相应部分的管道，利用其综合性能良好的优势弥补管道薄弱环节存在的不足之处[2]。

结论：综上所述，通过对直缝埋弧焊钢管的优点进行分析讨论，提出UOE法、RBE法、JCOE法等直缝埋弧焊钢管的成形方式，并进一步阐述钢管的选择要求，从而为相关企业提供参考信息，帮助设计人员根据实际工程情况挑选适合的成形方式与钢管型号，以此保证直缝埋弧焊钢管的性能、作用得到最大化发挥。

参考文献：

[1]蒋浩泽，李为卫，谢萍.天然气管道用埋弧焊钢管焊缝无损检测对标分析[J].焊管，2019，41（10）：55-59.

[2]黄磊，赵新伟，李记科.西气东输三线管道工程用埋弧焊钢管焊缝自动超声波检测对比试块的合理性分析[J].无损检测，2020，36（02）：36-41.