專利名稱：螺旋焊管的定徑方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬管材的無切削處理，是一種螺旋焊管的定徑方法及設(shè)備。
金屬螺旋焊管主要用于氣、液的輸送，在施工中需將螺旋焊管一一對(duì)接焊成輸送管線。在螺旋焊管中的生產(chǎn)中由于種種原因其成型后的管徑難以精確控制，從而造成同一規(guī)格管子的實(shí)際直徑不一致，給施工現(xiàn)場(chǎng)中的管子對(duì)接帶來很大困難，并影響管線的焊接質(zhì)量和施工進(jìn)度。解決這一問題的途徑之一是設(shè)法將螺旋焊管的管徑處理成一致，即對(duì)成型的焊管再進(jìn)行定徑處理。申請(qǐng)人經(jīng)過大量試驗(yàn)證明螺旋焊管是可以適當(dāng)擴(kuò)張的，但擴(kuò)張不能太大，一般情況下擴(kuò)張率大于5%時(shí)則焊管將發(fā)生破裂。因此，申請(qǐng)人提出可采用擴(kuò)張的方法來對(duì)螺旋焊管進(jìn)行定徑。據(jù)申請(qǐng)人所知，近年來有人也曾提出過螺旋焊管的定徑方法，該方法是先測(cè)量焊管的實(shí)際管徑及定徑處材料的屈服強(qiáng)度，然后根據(jù)測(cè)量結(jié)果給出擴(kuò)徑率，將焊管直徑擴(kuò)成一致。需要指出的是這里所說的定徑雖然也是將管子擴(kuò)張，但與通常所稱的管子擴(kuò)徑不同通常所稱的管子擴(kuò)徑，其主要目的是將較小口徑的管子擴(kuò)張成口徑較大的管子。在擴(kuò)張過程中管子的變形量較大，因此被擴(kuò)管子的管壁較厚，而且也多是非焊接管。而這里所說的定徑擴(kuò)張其目的是使已成型的管子的直徑趨于一致，管子的變形量是較小的。另外，螺旋焊管是用帶鋼卷繞、焊接而成，其管壁較薄，因此也不允許有較大的擴(kuò)張量。從螺旋焊管的定徑要求來講，除了對(duì)徑向尺寸有要求而外，對(duì)定徑后的管的屈服極限與強(qiáng)度極限的比值也有一定要求。例如普通鋼螺旋焊管，該比值應(yīng)不大于0.85。正是由于上述的情況和原因，到目前為止還沒有找到一個(gè)較好的螺旋焊管的定徑認(rèn)識(shí)方法。上面所提到的定徑方法，由于每根管子的內(nèi)徑不同，而且每根管子各區(qū)段的屈服極限也不相同，所以在定徑時(shí)要分別對(duì)每根管徑及屈服極限進(jìn)行測(cè)量。顯然，這種定徑方法是非常繁瑣與復(fù)雜的，難以在生產(chǎn)中應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是提供一種操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)率較高的螺旋焊管的定徑方法及設(shè)備。
本發(fā)明所提供的螺旋焊管的定徑方法是(1)先使內(nèi)脹式定徑頭的外周面與被定徑管段內(nèi)壁的非焊縫區(qū)緊密接觸，并以此時(shí)的定徑外徑作為定徑基準(zhǔn)，(2)定徑頭按設(shè)定的擴(kuò)張量脹開，對(duì)被定徑管段內(nèi)壁施加徑向力，使管壁產(chǎn)生塑性變形，(3)定徑頭徑向回縮，(4)定徑頭移向下一鄰接管段，按前述(1)、(2)、(3)步驟進(jìn)行，直至將所需管段定徑完畢。
本方法的定徑過程申請(qǐng)人亦稱之為空擴(kuò)-實(shí)擴(kuò)-收縮。步驟(1)為空擴(kuò)，定徑頭對(duì)管壁施加的力很小，管子只發(fā)生微小的彈性變形。此時(shí)定徑頭的直徑作為下一步實(shí)擴(kuò)時(shí)定徑頭擴(kuò)張的起點(diǎn)。步驟(2)為實(shí)擴(kuò)，定徑頭按設(shè)定的擴(kuò)張量張開。對(duì)同規(guī)格的同一批管子而言，該擴(kuò)張量是一樣的。步驟(3)為收縮。一般情況下只要求對(duì)管子的兩端進(jìn)行定徑處理。當(dāng)要求定徑管段較長(zhǎng)時(shí)，可采用步進(jìn)方式按步驟(1)、(2)、(3)進(jìn)行。
本發(fā)明所提供的螺旋焊管的定徑設(shè)備具有一個(gè)送管裝置、一個(gè)內(nèi)脹式定徑頭和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)定徑頭內(nèi)脹芯移動(dòng)的液壓缸，其中兩個(gè)液壓缸的活塞桿串接，且與定徑頭內(nèi)脹芯相聯(lián)，定徑頭的外表面設(shè)有與被定徑管子焊縫相吻合的螺旋凹槽。本設(shè)備工作過程如下送管裝置將螺旋焊管送到定徑頭處，使管子套在定徑頭外，并使管子的焊縫對(duì)著定徑頭外表面的螺旋凹槽。然后啟動(dòng)第一液壓缸(此時(shí)第二液壓缸處于御荷狀態(tài))，推動(dòng)定徑頭內(nèi)脹芯移動(dòng)，使定徑頭擴(kuò)張，直到與管子內(nèi)壁緊密接觸為止。接下來啟動(dòng)第二液壓缸(此時(shí)第一液壓缸處于御荷狀態(tài))，第二液壓缸按照設(shè)定的行程量推動(dòng)定徑頭內(nèi)脹芯移動(dòng)，使定徑頭繼續(xù)脹開，管子在定徑頭徑向力的作用下產(chǎn)生徑向塑性變形。最后，第二液壓缸帶動(dòng)內(nèi)脹芯返回，定徑頭回縮送管裝置將管子退出定徑頭。
本發(fā)明采用定徑頭與焊管內(nèi)壁緊密接觸的方式作為定徑基準(zhǔn)，無需測(cè)量管子內(nèi)徑，并以設(shè)定值對(duì)管子進(jìn)行實(shí)擴(kuò)，所以操作十分簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率較高。定徑后的管子由于發(fā)生了一定量的塑性變形，因此管子的屈服極限得以適當(dāng)?shù)奶岣?，并且還降低或消除了管子成型焊接時(shí)所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。
下面結(jié)合附圖
對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容加以說明。
附圖是本發(fā)明的定徑設(shè)備示意圖。
如圖所示本發(fā)明的送管裝置采用運(yùn)管車1。定徑頭2是由12棱錐形內(nèi)脹芯21和12塊外錐板22構(gòu)成的內(nèi)脹式定徑頭。當(dāng)內(nèi)脹芯沿軸向移動(dòng)時(shí)可驅(qū)動(dòng)外錐板沿徑向張開或縮回。12塊外錐板22圍成圓柱形，其表面有兩條螺旋凹槽23、24，它們的螺旋角與螺旋焊管3上的螺旋焊縫31和橫焊縫32相等，以便使定徑頭表面避開焊縫。定徑頭裝在連接套筒4上，內(nèi)脹芯21裝在連接桿5上，連接桿5與前油缸6的活塞桿相接，前油缸6與后油缸7的活塞桿串聯(lián)。因此啟動(dòng)前、后油缸中的任何一個(gè)都將帶動(dòng)內(nèi)脹芯21移動(dòng)。運(yùn)管車將焊管3送到定徑頭上后，可用手動(dòng)調(diào)節(jié)方式使焊縫31對(duì)準(zhǔn)定徑頭上的螺旋凹槽23。然后先啟動(dòng)后油缸7，當(dāng)定徑頭2與焊管3的內(nèi)壁緊密接觸時(shí)(油缸7的壓力通常不超過10Kg/cm2)，壓力繼電器動(dòng)作，后油缸7御荷，前油缸6啟動(dòng)，定徑頭張開，對(duì)焊管3進(jìn)行定徑。前油缸的活塞行程由液壓系統(tǒng)控制。前油缸活塞前進(jìn)到位后返回，使定徑頭回縮，運(yùn)管車帶著焊管退出定徑頭，完成一個(gè)工作循環(huán)。
為了能對(duì)焊管全長(zhǎng)或部分區(qū)段定徑，運(yùn)管車1上設(shè)有多對(duì)可轉(zhuǎn)動(dòng)的托輥11、12、13，它們是由驅(qū)動(dòng)裝置14帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的。焊管3置于各托輥上，并隨托輥?zhàn)魍睫D(zhuǎn)動(dòng)。送管時(shí)，運(yùn)管車1以一定的速度前進(jìn)，同時(shí)托輥帶動(dòng)焊管轉(zhuǎn)動(dòng)，其合成速度的方向與焊管焊縫的方向相同，以便在步進(jìn)式定徑時(shí)使焊縫落在定徑頭的螺旋凹槽中。由于管子的焊縫有偏差，所以在定徑頭上方設(shè)有焊縫對(duì)中裝置8。對(duì)中裝置8有兩個(gè)探頭81、82，它們將檢測(cè)的信號(hào)反饋到運(yùn)管車和托輥的控制裝置，以便隨時(shí)修正運(yùn)管車和托輥的運(yùn)動(dòng)速度，使焊縫始終能對(duì)準(zhǔn)定徑頭上的螺旋凹槽。在步進(jìn)式定徑過程中，除第一次用手動(dòng)調(diào)節(jié)方式使焊縫對(duì)中外，以后各次定徑時(shí)的焊縫對(duì)中均是自動(dòng)進(jìn)行的。如果定徑頭位于某一托輥之上，則升降油缸15將使該托輥下降一個(gè)擴(kuò)張量，以便使管子能與托輥較好接觸。運(yùn)管車上的支承輥16用于通過管子外壁支承定徑頭。
如果要對(duì)焊管全長(zhǎng)定徑，則連接定徑頭的套筒4就會(huì)很長(zhǎng)。所以在套筒4的下面設(shè)有多個(gè)滾珠41，在下方設(shè)有由油缸42帶動(dòng)的支撐桿43。滾珠41可與焊管內(nèi)壁接觸;而焊管若要伸入到支撐桿43之后時(shí)，油缸將帶動(dòng)支撐桿43偏轉(zhuǎn)下落，以便使運(yùn)管車通過。這樣無論焊管處于什么位置，套筒4都可得到很好的支承。
申請(qǐng)人對(duì)管徑為300mm、400mm、500mm和700mm等規(guī)格的螺旋焊管按本發(fā)明的方法進(jìn)行了定徑試驗(yàn)。定徑前焊管的實(shí)際管徑均為負(fù)偏差，實(shí)擴(kuò)時(shí)的擴(kuò)徑率為1～3%。定徑結(jié)果表明，定徑后的管徑偏差不超過名義管徑的±1%，完全符合API(美國(guó)石油協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.螺旋焊管的定徑方法其特征是(1)先使內(nèi)脹式定徑頭的外周面與被定徑管段內(nèi)壁的非焊縫區(qū)緊密接觸，并以此時(shí)的定徑頭外徑作為定徑基準(zhǔn)，(2)定徑頭按設(shè)定的擴(kuò)張量脹開，對(duì)被定徑管段內(nèi)壁施加徑向力，使管壁產(chǎn)生塑性變形，(3)定徑頭徑向回縮，(4)定徑頭移向下一鄰接管段，按前述(1)、(2)、(3)步驟進(jìn)行，直至將所需管段定徑完畢。
2.實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的定徑設(shè)備，其特征是具有一個(gè)送管裝置(1)、一個(gè)內(nèi)脹式定徑頭(2)和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)定徑頭內(nèi)脹芯(21)移動(dòng)的液壓缸(6、7)，其中兩個(gè)液壓缸(6、7)的活塞桿串接，且與定徑頭內(nèi)脹芯(21)相聯(lián)，定徑頭的外表面設(shè)有與被定徑管子焊縫(31、32)相吻合的螺旋凹槽(23、24)。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬管材的無切削處理，是一種螺旋焊管的定徑方法及設(shè)備。焊管由送管裝置送至內(nèi)脹式定徑頭處，然后啟動(dòng)第一油缸，使定徑頭的內(nèi)脹芯移動(dòng)，將定徑頭脹開且與焊管內(nèi)壁的非焊縫區(qū)緊密接觸，并以此時(shí)的定徑頭外徑作為定徑基準(zhǔn)。接著啟動(dòng)第二油缸，使定徑頭按設(shè)定的擴(kuò)張量繼續(xù)脹開，對(duì)焊管施加徑向力，使焊管產(chǎn)生塑性變形。最后定徑頭回縮完成定徑工作。本方法操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率較高。
文檔編號(hào)B23K37/00GK1091070SQ9311410
公開日1994年8月24日 申請(qǐng)日期1993年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月12日
發(fā)明者付正榮, 王興沅, 胡向南, 陶青榮, 曹永福 申請(qǐng)人:機(jī)械電子工業(yè)部西安重型機(jī)械研究所