• 国外大口径直缝埋弧焊管技术的发展

    发布日期:2019-09-30

    一、UOE制管工艺的创立和发展
      UOE制管工艺的发展经历了以下阶段。
      (1)创建期
      1951年美国钢铁公司首先使用UOE制管工艺,第1套机组的生产能力为年产外径609.6~914.4mm(24~36in)的UOE钢管10万t。初期UOE机组的特点是:①板边加工采用气割或刨边;②无预弯边机或采用辊式预弯边机;O形压力机吨位小,一般在240MN(2.4万t)以下;④无预焊或采用固定式断续预焊;⑤采用水压式扩径机;⑥机组能力大致为:外径1016mm(40in)、壁厚19.1mm(3/4in)、钢级X52。
      由于油气管线的口径和工作压力的迅速提高,直缝钢管的壁厚和钢级迅速增加,输气管线的工作压力已达10MPa以上,钢级达到API X70以上,外径达到1420mm,壁厚超过25.4mm。初期UOE机组的能力已明显不足。
      (2)普及期
      随着输气管线工作压力和钢级的提高,对钢管质量的要求也越来越高,初期UOE机组的工艺和设备也在不断改进,由此促进了以UOE工艺为代表的直缝埋弧制管工艺和装备的发展。主要表现为:①机组能力的迅速提高,0形压力机的生产能力达4~6万t,可生产外径1420mm,壁厚25.4mm以上、长度12~18m的钢管,钢级达到X70以上;②采用铣边机取代刨边机;③采用压力机式预弯边机取代辊式预弯边机;④采用连续式预焊机取代固定断续式预焊机;⑤内外焊机由单丝、双丝发展到四丝、五丝,并采用了的焊缝跟随技术;⑥采用机械式扩径机取代水压式扩径机;⑦采用的无损探伤技术进行全板超声波探伤,对焊缝进行超声波和X射线探伤。
      以上技术和装备的采用,使UOE钢管的质量可靠保证。
      (3)发展期
      UOE工艺在1968~1976年很大发展,初期的UOE机组先是进行局部改造,但很快就又赶不上形势的发展而被抛弃,一批新的UOE机组纷纷投产。在美国、西德、日本、意大利、英国、法国和加拿大等西方主要工业,UOE制管工艺被广泛应用。UOE钢管也成为西方许多油气公司所选的长输管线用管。
      二、其他直缝埋弧制管工艺的产生
      UOE机组的特点是能力大、产量高,适合单一规格大批量生产。但是其投资过高,一般发展中很难承受;同时,这种工艺的保本点较高,在生产小批量多规格的直缝焊管时,效益就大打折扣。因此,自1976年后,全世界的UOE机组建设就处于停顿状态。人们转而其他投资较小的成型方式,产生了许多种不采用UO成型的直缝埋弧制管工艺,如RB法、CFE法和JCO法。
      (1)RB法
      这是一种古老的成型工艺,采用三辊弯板机对钢板进行弯曲成型,在制作较短(6~9m)的钢管时该工艺十分成熟。但是在制造长12m的钢管时,处于钢管内部的顶辊弯曲会造成成型困难。新型的RB工艺采用对顶辊施加外力补偿的技术解决了这一难题。这种成型方式生产效率较高,设备造价比UO成型低,在生产普通流体输送钢管时可以省去扩径工序,是一种经济的制造方法,因此了广泛的应用。但是这种方法对顶辊的补偿只是近似的,成型后的管坯开口不均匀,需要经后弯机修正。但是,后弯机对厚板的弯曲效果较差。因此在制造高强度厚壁钢管,特别是小口径厚壁高强度钢管时,RB工艺的应用受到了限制。
      (2)CFE法
      CFE(排辊)成型法在采用带钢卷制造中小口径(φ610mm以下)高频电焊钢管时是十分的。但是在制造大口径钢管时无法足够宽度的带钢卷。采用钢板断续生产时对管坯头尾的成型质量有影响,若将钢板连接起来,成型后又要切断,使工作量大大增加;钢管成型后需要清洗和烘干才能进行埋弧焊接。在生产厚壁钢管时,也存在与辊式预弯边和后弯边类似的问题。因此也不适合高强度大口径厚壁埋弧焊接钢管的生产。
      (3)JCO法
      老式的JCO成型法是采用2~3台压力机将钢板分三步(J-C-O)弯曲成型。该法使O成型机的吨位有所减小,但仍显太大。德国SMS Meer公司近开发的渐进式JCO成型技术,则是在1台30~50MN(3000~5000t)的20轴数控压力机上经多步弯曲实现J-C-O成型,它可使成型压力机的吨位和模具数量减小10余倍,设备和工具投资大幅度降低。这种成型工艺的优点是生产方式灵活,既可生产大批量的产品,也可制造小批量的产品;既可生产大口径高强度厚壁钢管,也可生产小口径(φ406mm)厚壁钢管;年产量可达10~25万t。这种成型方式对中等规模的企业是十分适合的,在德国、日本、印度和印度尼西亚已获得应用。尤其在印度的机组已生产出的输气用管。

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