螺旋焊管的成型技术徐忠勇

徐忠勇

摘要：螺旋焊管成型的优劣会直接对生产的稳定性和产品的质量，伴随着工业的发展人们对螺旋焊管的成型技术提出了更高的要求，因而必须要对传统的螺旋焊管成型技术进行改进和优化。螺旋焊管成型技术实施过程的关键在于辊子的调节、焊管涂装以及成品焊管弹复情况的掌握。针对于此笔者结合多年的工作经验就螺旋焊管的成型技术进行了分析，希望可以为工业生产中螺旋焊管的成型设计和现场调试提供有益的借鉴。

关键词：螺旋焊管；成型技术；辊形曲线

为了提高螺旋焊管成型工艺的控制成效，必须要明确螺旋焊管成型的影响因素，并结合螺旋焊管的成型工艺、生产特点和使用性能要求采取恰当合理的质量控制措施。技术人员可以根据当前的工业生产技术水平对传统的螺旋焊管成型工艺进行改进，笔者结合长期的工作经验主要从内压辊辊形设计、成型预弯定位、钢管喷涂以及焊管的成型控制方法四个方面对螺旋焊管的成型技术进行了探讨。

一、线接触式内压辊

采用传统设计方法的螺旋焊管很多存在波浪弯的压痕制造缺陷，成型装置内压辊辊形设置的误差是导致这种缺陷出现的主要原因。为了提高螺旋焊管的成型质量，可以对内压辊辊形曲线设计方法进行创新，使预弯管胚与辊形的接触方式由点接触转为先接触，从而避免波浪弯压痕的出现，于此同时该技术可以确保带钢成型预弯的均匀变形。在进行螺旋焊管的母线半径确定时，需要以螺旋焊管产品的工艺设计结果为基础，提出内压辊安装角、内压辊半径以及预弯管胚内半径等数值，需要确保内压辊辊面在管坯轴线方向投影的弧半径与预弯管胚的内半径保持一致，通过相应的计算后可以得到螺旋焊管内压辊的母线半径，进而可以确定线接触式内压辊的辊形。为了确保设计的辊形可以与螺旋焊管的生产和应用相符，还需要对计算得出的内压辊辊形进行验证，利用相关参数进行计算得出内压辊的投影半径，该数值与预弯管胚的内半径一致时则辊形设计合理，可以投入生产。

二、成型预弯定位

预弯作为螺旋焊管成型过程中的主要工序必须要引起足够的重视。焊管的弹复情况直接关系着螺旋焊管的成型质量，而对螺旋焊管管胚的弹复问题进行解决则是预弯工序的主要作用。此外定径也是螺旋焊管成型的重要工序环节，该环节的主要目标是确保管胚直径的准确性和精度，从而达到控制钢管质量指标的成效。技术人员必须要了解钢管的预弯和弹复的基本状态，并结合钢管的形态特征和螺旋焊管成型技术要求划分出带钢不同的控制范围。图2为带钢弯曲与弹复状态的示意图，其中AC段为R1Z的控制范围，CG段为R2Z的控制范围，O2为该控制段的中心，R3Z的控制范围为GD段的带钢，中心为O3，在该图中AC与CG的拐点为C点，因而该点出CG与AC的斜率相等，同理CG与GD的公切点为G。以带钢的预弯和弹复的基本状态为依据可以进行成型预弯的定位，以图2为例，G点位预弯定位的基准点，需要使预弯弧、定径弧和弹复弧在该点公切，这种方法也被称作公切定位法，这样的定位方法可以充分满足定径套内预弯弧的弹复要求。

图1带钢的弯曲与弹复示意图

三、钢管喷涂

3.1喷淋式钢管涂装线

喷淋式涂装是目前国内较为常见的螺旋焊管喷涂方法，当钢管通过涂装设备时电气检测元件可以发出相应的指令，经过的钢管外表面便会被喷淋环喷涂上相应的涂料，钢管继续前进到达风刀时，钢管外表面的涂料会被风刀送来的风吹均匀。为了满足不同的螺旋焊管喷涂要求可以使用不同规格风刀的使用或者是对风刀的压力流量进行调整。此外在涂装机的上部设置有相应的水幕除尘装置及活性炭吸收装置，装置与涂装机的管口相连接，这些装置的使用可以保障钢管喷涂环境的清洁性及螺旋焊管生产的环保性。喷淋式钢管涂装凭借简单的操作方式、可靠稳定的使用性能、合理的维护成本及环保性的特点在国内的螺旋焊管成型生产中得到了广泛的应用。但是该技术也存在一定的局限性，钢管前进的速度不一致容易导致钢管内壁被涂料污染情况的出现。

3.2喷涂方法的优化改进

为了改善钢管内壁污染的问题可以对传统的喷淋式涂装线进行相应的优化，通过风刀1#前端增设的反向风刀2#的使用可以有效解决该问题。改进后的喷淋涂装线钢管在经过风刀2#时相应的元件会在恰当的时间打开该风刀的进气阀门，这时钢管的外表面会受到逆向的压缩空气，因而钢管前端口附近的涂料会在风力的作用下均匀散开的管口的外表面，而不会进入到钢管内壁。钢管继续前进到达风刀1#一定的位置时期进气阀门打开，钢管外表面会受到与前进方向相反的压缩空气的影响，表面的涂料会进一步被吹散，喷淋在钢管外表面的涂料得以均匀涂装于钢管的外表面。涂装机前端设置有相应的电气检测元件，钢管尾部通过该位置是该元件会延时发出信号关闭喷淋好的油泵电机以及风刀1#、2#的进气阀门，钢管的涂装过程完成。通过反向风刀的使用与原有风刀的配合使得钢管外部得以涂装均匀，在确保钢管管口涂装质量的基础之上，涂料进入内壁的问题可以得到避免，钢管涂装的质量得以提高。

四、成型控制方法

常见的螺旋焊管成型控制方法包括公切正压预弯法、公切偏压预弯法和等量预弯法三种。其中公切正压预弯情况下内压辊受正压力的作用，轧辊的承载能力可以充分大会，线接触的方式可以避免波浪弯压痕的出现，当螺旋焊管成型对于弹复有要求时可以使用该方法进行管胚控制。公切偏压预弯中内压辊主要受偏心力的作用，容易导致波浪弯压痕的出现，定径套中心与内压辊中心处于同一条垂线因而横向定位难度较低但纵向定位难度较高，且容易出现波浪弯压痕，因而在实际生产中不推荐使用该方法。等量预弯法中内压辊处于垂直受力状态，因而轧辊的承载力具有充足的发挥空间，且预弯弧内表面与内压辊外表面线接触的方式避免了管体波浪弯压痕的出现，内压辊位置的控制难度较低，此时管胚处于最大弹复状态。

五、结束语

综上所述，为了提高螺旋焊管的成型质量，必须要做好成型过程中各工序的控制，优化螺旋焊管辊形设计方法，做好成型预弯的定位及钢管的涂装，结合具体的螺旋焊管成型技术特点选择恰当的成型控制方法，切实有效地提高螺旋焊管成型技术水平和生产质量，保障螺旋焊管使用的可靠性及安全性。

参考文献：

[1]王洁.大直径螺旋埋弧焊管成型过程中的管形控制及应力补偿[J].焊管，2017（40）

[2]张继建.X90M钢级螺旋缝焊管残余应力控制的实现——2号辊压下量与残余应力关系模模型的建立[J].钢管，2015，（44）