螺旋焊管成型工艺介绍
[摘 要]随着油气输送管线的不断开发建设，焊接钢管在不断向大口径、大壁厚、高钢级发展。螺旋焊管由于设备的投资成本较低、生产线的设备重量比较轻、生产效率高、可以用宽度小的带钢生产出不同管径的钢管等特点使其成为国内外输油输气管线用管的基本管型。本论文重点对螺旋焊管在成型过程中存在的具体问题进行了分析硏究，解析了影响螺旋焊管成型稳定的各种原因，并提出了相应的解决问题的方法。
[关键词]螺旋焊管 成型 控制 技术
中图分类号：G274 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）21-0018-01
螺旋埋弧成型焊管是一种大口径钢管的制管工艺，特别适合生产壁厚小、直径大、定尺长、中低压气液输送用管。螺旋焊管在生产成型过程中由于某些原因会产生一些成型缺陷，进而影响焊管的质量，降低产品合格率。因此查找缺陷产生的原因并加以解决对于成型的质量控制至关重要。
1、螺旋焊管成型缺陷产生的原因
在成型过程中常见的钢管缺陷主要有：错边、管径超标、成型焊缝不合适、开缝、撅嘴及裂纹等。
1.1 错边产生的原因
错边即钢带或钢板边缘间的径向偏移，它不仅影响焊管直径的大小还会加大焊缝间隙，由于错边是不可修复的，所以它是造成钢管降级的主要因素之一。造成错边原因包括：（1）带钢"月牙弯"。月牙弯越大，错边量越大。（2）焊垫辊顶得过紧。生产时焊垫辊的正确位置应该在偏向成型辊10-15mm处，高度以钢管下表面标高偏上一点为佳，偏离距离过小造成正错边，距离过大则造成反错边。（3）成型器小辊角度调整过小。（4）生产中后桥输出辊道调整不平，导板间隙过大，外控辊压得过紧。（5）对带有预弯装置的成型器，带钢两端预弯量不合适。带钢表面不平整、边缘状况不好、跑偏、递送边与自由边变形不均匀等都非常容易造成错边。
1.2 管径超标产生的原因
（1）钢递送线位置偏离递送线位置，产生了错边从而造成管径偏大或偏小。（2）带钢的"月牙弯"也会造成钢管管径的不断变化，月牙弯引起成型角变大后，管径也变大，反之则变小。（3）钢管成型过程中的阻力也会影响管径的大小。实践证明，成型阻力与管径是成正比的。（4）成型导板间隙过大，出现鼓包也会造成钢管管径变化。另外成型产生的掀嘴缺陷也会导致钢管楠圆度的产生，成型器的小辊有较多辊不贴套，大桥角度偏大或偏小都可造成管径的变化。
1.3 撅嘴产生的原因
撅嘴是在焊管成型过程中，钢管两个咬合边咬合后，成型缝经常会表现为递送的一边或者两个边向外翅起。引起钢管撅嘴的原因有很多，主要包括以下几种：（1）带钢在成型过程中经过侧压辊和内压辊三辊作用，产生弹性变形，内部挤压外部拉伸，母材的内层在变形时横向扩张，成型边缘外翻产生撅嘴。（2）由于铣边不匀钢板钝边形状不合理造成了钢管在成型时成型缝外紧内松进而出现撅嘴缺陷。（3）由于成型辊选择不当，排辊间隙过大，使得带钢变形不充分，也会产生撅嘴缺陷。（4）为了更好的控制成型过程中的弹复量，成型辊调型时一般有一定的低头量，低头量的大小决定了撅嘴量。
1.4 成型缝不合适、开缝的原因
（1）大桥角度过小；（2）递送线位置不正确；（3）生产时带钢有脱锭现象或月形弯过大；（4）立焊垫辊位置及高度调的不合适；（5）成型器小辊角度调整过大。
1.5 裂纹产生原因
裂纹存在于焊缝或热影响区内部或表面，它直接影响着钢管的耐腐蚀性减少其使用寿命，成型所致的裂纹产生的主要原因是应力的作用。（1）由于螺旋埋弧焊钢管的内焊是在成型区内，在焊接的过程中钢管还在进行应力变形，这样在递送力的作用下极易产生裂纹。（2）螺旋焊钢管在生产时，内焊焊枪一般要固定在辊臂上，这样就要求预留放焊枪的空间，常常造成成型辊达不到递送线的边缘，带钢边缘位置递送变形力不足，成型缝两边钢板变形曲率不一致就会产生裂纹。（3）在焊接速度很高，成型角比较小时，钢管成型较困难，容易产生钢管成型不足残余应力过大，造成裂纹的产生。（4）焊垫辊高度过高或辊型不当咬合点局部应力过大可能造成裂纹。
2、螺旋焊管成型控制技术研究
2.1 优化成型工艺参数
在考虑钢带生产宽度范围的前提下，生产大管径钢管一般选择相对较大的成型角，生产小管径钢管选择相对较小的成型角。通常螺旋焊管机组成型角一般为40°-76°之间，从生产的经济型、可行性等多方面综合考虑，一般选择成型角在40°-66°之间。在进行各种规格钢管的调型过程中，一般都采用成型样筒进行调整，这样能使外控辊、侧压辊以及内压辊位置更加精确。在生产过程中时刻观察测量成型的各项数据进行调整，保证成型器更成型辊辊面受力均匀。
2.2 合理控制成型器各成型輥及焊垫辊
科学合理的布局成型侧压辊和内压辊，始终保证三个辊在一条螺旋线上，由原来的一整条燕尾板改为一条固定板和一条活动板的组合，使钢板边缘尽量有成型辊存在以保证带钢边缘的充分变形，在保证成型器成型辊完全能承受成型压力的情况下，尽量选用直径较小轴承辊以保证辊子的排列密度，从而能有效减少成型的变形盲区；焊垫辊有支撑作用，合理确定其位置、高度及角度可以有效防止成型缺陷的产生。
2.3 提高钢带板边质量
（1）尽可能减少带钢的"月牙弯"，严格控制带钢对头质量，设计合理的焊接参数，尽量降低焊缝余高。合理运用立辊装置，防止带钢跑偏。（2）尽量以铣边机代替圆盘剪，生产大壁厚钢管时可以铣出坡口和纯边，能更加保证焊接质量，改善焊管成型合缝状态。（3）为了防止带钢跑产生的铣边机铣出的坡口和纯边不停发生变化对成型稳定性的影响，解决侧立辊对钢板的上下起伏波动无法进行控制的缺陷，在铣边机前后增加类似成型导板的机构，配合边立辊，可以有效防止带钢的窜动。
2.4 有效使用预弯装置
成型前进行预弯是防止撅嘴的有效措施。传统预弯是二辊预弯，效果不理想，目前，弯板机多采用三辊弯板，即除了上下两辊外増加了侧向辊，上辊外形一般设计锥形，下辊为普通的圆柱形，可根据钢带厚度和预弯宽度进行调整，侧向辊设计为鼓形，高度横向都可调整，这种三辊预弯机优势是根据不同规格材质的钢管可以对三个预弯辊分别调节，能达到很好的预弯效果。
结束语
螺旋焊管的成型质量控制是一个复杂的过程。本文从原材料、设备、工艺参数等方面入手分析了成型过程中常出现的管径超差、错边、成型缝时紧时松、开缝、撅嘴、裂纹等常见缺陷产生的原因，并针对缺陷从合理控制成型器各个成型辊及焊垫辊、优化成型工艺参数、提高带钢板边质量三个方面提出了解决措施，从而达到精确控制成型的目的。
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作者简介
刘军（1985-），男，毕业于西安石油大学机械专业，主要从事螺旋焊管制造技术研究。
