文档介绍：84 焊管·第 27 卷第 3 期·2004 年 5 月
螺旋焊管的成型技术
白忠泉
(中国石油天然气管道局钢管厂)
摘要对螺旋焊管成型技术的辊形设计、预弯定位、成型控制以及弯板辊的适用性等问
题进行了研究,并给出了成型工艺设计示例,对成型设计和现场调试具有一定的指导意义。
关键词螺旋焊管成型技术辊形曲线预弯弹复
1 一种线接触式内压辊
1. 1 设计方法
在螺旋焊管产品中,经常可以看到一些钢管
的管体上存在着波浪弯压痕,这种波浪弯压痕属
制造缺陷。导致钢管波浪弯压痕的直接原因是制
造过程中成型装置内压辊辊形设置不合理。过去
由于缺乏内压辊辊形设置的应用技术,内压辊辊
形只能用比较法确定,结果与理想的辊形差距较
大,这是导致钢管波浪弯压痕的主要原因。
轧辊与管坯的接触状态由轧辊的表面形状决
定。笔者所述“一种线接触式内压辊”采用了一种
新的内压辊辊形曲线设计方法,利用这种方法设
计的辊形,能够与被预弯管坯保持线接触,避免由图 1 成型内压辊工作位置示意图
于点接触而对管坯产生的波浪弯压痕,提高钢管
的外观质量;同时能够使带钢在成型的预弯过程确定内压辊为线接触时(此时 rt = R2n) 所适用的
中变形均匀,提高钢管的内在质量。内压辊母线半径 rm 。 rm 确定后,适用于特定条
本方法所述的内压辊辊形曲线是指内压辊的件的线接触式内压辊的辊形也就确定了。
母线形状。由于内压辊的母线形状通常设计为圆 1. 2 方法的应用
弧形,所以本方法所述的内压辊辊形曲线的设计 1. 2. 1 设计新辊形(确定内压辊的母线半径)
实际上就是内压辊母线半径的设计。根据螺旋焊管产品的工艺设计结果,提取必
图 1 是螺旋焊管成型内压辊工作位置示意要的参数值作为实施本设计方法的输入条件,这
些条件包括内压辊的半径内压辊的安装角
图。图中: rt —内压辊辊面在管坯轴线方向投影: rb ;
度α预弯管坯的内半径并令。
的弧半径; rb —内压辊的半径; rm —内压辊的母 n ; R2n , rt = R2n
将上述参数值代入(1) 式,得出内压辊的母线
线半径; ab —rt 的弧长; a1 b1 —ab在俯视图的投
半径 r , r 值确定后,适用于预弯管坯(半径为
影。 m m
R2n) 的线接触式内压辊的辊形也就确定了。
图中各参数之间的关系为(经验公式) :
2 2 1. 2. 2 验证已知辊形的适用性
rm = ( rt - rbsin αn) / cos αn (1)
2 2 给出内压辊的已知条件,这些条件包括:内压
或 rt = rbsin αn + rmcos αn (2)
辊的半径 rb ;内压辊的母线半径 rm ;内压辊的安
根据(1) 式,当已知参数 rb ,αn , R2n时,便可以
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装角度αn 。将上述值代入(2) 式,得出内压辊的
投影半径 rt ,并令 rt = R2n ,则适用于已知辊形的
线接触式预弯管坯的内半径 R2n也就确定了。
2 成型预弯的定位
预弯与定径是螺旋焊管成型过程中的主要工
序。预弯的主要目的是解决管坯的弹复问题,因
图 3 等量预弯设置示意图
为弹复的大小直接影响钢管的内在质量;定径的
主要目的是为了得到更加精确的管坯直径,因为
直径控制是钢管的主要质量指标之一。预弯与定
径之间需要有一个合适搭配才能得到理想的钢管
管坯。
2. 1 预弯与弹复的基本状态
图 2 为带钢(中性层) 弯曲与弹复的状态示意
图,图中: A C为 R1z的控制范围; CG为 R2z的控制
范围,中心为 O2 ; GD 为 R3z的控制范围,中心为图 4 正弹复设置示意图
O3 ;在图 2 中, C 点为A C与CG的拐点, A C与CG
在 C 点处的斜率相等(公切) 。G 点为CG与GD的
拐点, CG与GD在 G 点处的斜率相等(公切) 。这
种设置比较真实地反映了带钢弯曲过程中曲率的
变化情况。
2. 2 预弯的定位方法
根据图 2 ,我们就能够解决成型预弯的定位图 5 负弹复设置示意图
问题,即这种定位必须以 G 点为基准点,使定径
弧、预弯弧、弹复弧在 G 点公切。因为只有这样
的定位方法才能满足预弯弧在定径套内的充分弹
复。为了便于叙述我们可以把这种方法叫做“公
切”定位法。
图 3~图 6 为按 G 点公切设置的不同弹复状
态的预弯定位示意图,其中:
图 6 适量成型设置示意图
(1) 图 3 为等量预弯设置示意图,这种设置的
特点是①符合“