CN102189149A - 一种高强度厚壁钢管的成形工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工工艺，是一种高强度厚壁钢管的成形工艺方法，其特征是包括以下加工步骤：(1)板材下料；(2)采用JCO成形机将板材折弯成径向错边开口管筒；(3)采用成形机运用两步合缝法将开口管筒合缝；(4)预焊机预焊合缝；(5)精加工成品；本发明解决了高强度厚壁钢管采用焊接合缝成形加工困难的问题，本发明方法简单易行，适用于加工直径/壁厚≤20的直缝钢管。

Description

一种高强度厚壁钢管的成形工艺方法

(一)技术领域：本发明涉及机械加工工艺，尤其是一种高强度厚壁钢管的成形工艺方法。

(二)背景技术：目前直缝钢管的成形加工是首先将板材下料，然后采用JCO成形机折弯成开口管筒(没有错边)，再直接送入预焊机预焊合缝，最后精加工成品。这种加工方法只能运用于钢管壁厚较小的直缝钢管加工，对于高强度厚壁直缝钢管(直径φ/板厚t≤20的钢管)，由于在成形机折弯成形后的管筒开口很大，其板材强度高，回弹就很大，如果直接送入预焊机预焊合缝，则很容易将焊缝撕裂，这样就必须寻求一种方法，将成形机折弯成形后的管筒开口减至很小，再进行焊缝。

(三)发明内容：本发明的目的就是要解决现有直缝钢管的加工方法不能适用于高强度厚壁钢管的成形加工的问题，提供一种简单易行的高强度厚壁钢管的成形工艺方法

本发明的具体方案是：一种高强度厚壁钢管的成形工艺方法，其特征是包括以下加工步骤：(1)板材下料；(2)采用JCO成形机将板材折弯成径向错边开口管筒；(3)采用成形机运用两步合缝法将开口管筒合缝；(4)预焊机预焊合缝；(5)精加工成品；步骤(2)中所述径向错边开口管筒，共分五段圆弧，其中在8点钟位置一刀部份的圆弧段和6点钟位置一刀部份的圆弧段半径R＝钢管成形半径Ro+dr，其中

$\mathrm{dr}=\frac{\mathrm{Ro}*(n+1)*\arcsin (b/6/\mathrm{Ro})}{6.28}$

式中n为在JCO成形机上将钢板折弯成错边开口管筒时的刀数，b为开口缝间隙，开口管筒的其余圆弧半径R＝钢管成形半径Ro；并且所述径向错边开口管筒的开口缝间隙b＝成形机模柄厚度B+5～10mm，径向错边量h≈钢管壁厚t；步骤(3)中所述两步合缝法第一步包括：1)旋转钢管，将原6点钟位置一刀部分朝向3点钟的位置；2)上模下行加载(I)，开口缝由正值变为负值，边缘重叠，3点钟的位置一刀部分半径变小，R＜Ro。3)上模返回，3点钟的位置一刀部分回弹，则R≈Ro，开口缝减小至b′＝3～5mm，完成第一步；合缝法第二步包括：1)旋转钢管，将原8点钟位置一刀部分朝向9点钟的位置；2)上模下行加载(II)，开口缝由正值变为负值，边缘重叠，9点钟的位置一刀部分半径变小，R＜Ro；3)上模返回，9点钟的位置一刀部分回弹，R≈Ro，开口缝和径向错边值达到0～3mm，完成第二步。

本发明工艺方法简单易行，使预焊前的管筒开口接近为零再进行焊缝，保证了钢管成形后焊缝不会撕裂。

(四)附图说明：

图1是错边开口管筒截面图；

图2是两步合缝法中第一步管筒合缝加工变形过程示意图；

图3是两步合缝法中第二步管筒加工合缝变形过程示意图。

(五)具体实施方式：

例1：加工管径为φ508mm，壁厚为32mm直缝钢管的加工工艺方法包括以下步骤：(1)板材下料；(2)采用JCO成形机将板材折弯成径向错边开口管筒；(3)采用成形机运用两步合缝法将开口管筒合缝；(4)预焊机预焊合缝；(5)精加工成品。步骤(2)中所述径向错边开口管筒是采用成形机通过模刀11刀完成的，参见图1，该开口管筒共分五段圆弧，其中在8点钟位置一刀部份(成形机模刀之弧长)的圆弧段和6点钟位置一刀部份的圆弧段半径R为281mm，开口管筒的其余圆弧半径R为254mm；并且所述径向错边开口管筒的开口缝间隙b为85mm，径向错边量h为32mm；步骤(3)中所述两步合缝法第一步包括：参见图2，1)旋转钢管，将原6点钟位置一刀部分朝向3点钟的位置；2)上模下行加载(I)，开口缝由正值变为负值，边缘重叠，3点钟的位置一刀部分半径变小，R＜Ro。3)上模返回，3点钟的位置一刀部分回弹，则R≈Ro，开口缝减小至b′＝3mm，完成第一步；合缝法第二步包括：参见图3，1)旋转钢管，将原8点钟位置一刀部分朝向9点钟的位置；2)上模下行加载(II)，开口缝由正值变为负值，边缘重叠，9点钟的位置一刀部分半径变小，R＜Ro；3)上模返回，9点钟的位置一刀部分回弹，R≈Ro，开口缝和径向错边值达到0mm，完成第二步。

例2：加工管径为φ559mm，壁厚为28mm直缝钢管的加工工艺方法包括以下步骤：(1)板材下料；(2)采用JCO成形机将板材折弯成径向错边开口管筒；(3)采用成形机运用两步合缝法将开口管筒合缝；(4)预焊机预焊合缝；(5)精加工成品。步骤(2)中所述径向错边开口管筒，是采用成形机通过模刀11刀完成的，参见图1，该开口管筒共分五段圆弧，其中在8点钟位置一刀部份的圆弧段和6点钟位置一刀部份的圆弧段半径R为307mm，开口管筒的其余圆弧半径R为279.5mm；并且所述径向错边开口管筒的开口缝间隙b为88mm，径向错边量h为29mm；步骤(3)中所述两步合缝法第一步包括：参见图2，1)旋转钢管，将原6点钟位置一刀部分朝向3点钟的位置；2)上模下行加载(I)，开口缝由正值变为负值，边缘重叠，3点钟的位置一刀部分半径变小，R＜Ro。3)上模返回，3点钟的位置一刀部分回弹，则R≈Ro，开口缝减小至b′＝4mm，完成第一步；合缝法第二步包括：参见图3，1)旋转钢管，将原8点钟位置一刀部分朝向9点钟的位置；2)上模下行加载(II)，开口缝由正值变为负值，边缘重叠，9点钟的位置一刀部分半径变小，R＜Ro；3)上模返回，9点钟的位置一刀部分回弹，R≈Ro，开口缝和径向错边值达到1mm，完成第二步。

例3：加工管径为φ600mm，壁厚为30mm直缝钢管的加工工艺方法包括以下步骤：(1)板材下料；(2)采用JCO成形机将板材折弯成径向错边开口管筒；(3)采用成形机运用两步合缝法将开口管筒合缝；(4)预焊机预焊合缝；(5)精加工成品。步骤(2)中所述径向错边开口管筒是采用成形机通过模刀13刀完成的，参见图1，该开口管筒共分五段圆弧，其中在8点钟位置一刀部份的圆弧段和6点钟位置一刀部份的圆弧段半径R为333.5mm，开口管筒的其余圆弧半径R为300mm；并且所述径向错边开口管筒的开口缝间隙b为90mm，径向错边量h为31mm；步骤(3)中所述两步合缝法第一步包括：参见图2，1)旋转钢管，将原6点钟位置一刀部分朝向3点钟的位置；2)上模下行加载(I)，开口缝由正值变为负值，边缘重叠，3点钟的位置一刀部分半径变小，R＜Ro。3)上模返回，3点钟的位置一刀部分回弹，则R≈Ro，开口缝减小至b′＝5mm，完成第一步；合缝法第二步包括：参见图3，1)旋转钢管，将原8点钟位置一刀部分朝向9点钟的位置；2)上模下行加载(II)，开口缝由正值变为负值，边缘重叠，9点钟的位置一刀部分半径变小，R＜Ro；3)上模返回，9点钟的位置一刀部分回弹，R≈Ro，开口缝和径向错边值达到3mm，完成第二步。

Claims (1)

1.一种高强度厚壁钢管的成形工艺方法，其特征是包括以下加工步骤：

(1)板材下料；

(2)采用JCO成形机将板材折弯成径向错边开口管筒；

(3)采用成形机运用两步合缝法将开口管筒合缝；

(4)预焊机预焊合缝；

(5)精加工成品；

步骤(2)中所述径向错边开口管筒，共分五段圆弧，其中在8点钟位置一刀部份的圆弧段和6点钟位置一刀部份的圆弧段半径R＝钢管成形半径Ro+dr，其中 $\mathrm{dr}=\frac{\mathrm{Ro}*(n+1)*\arcsin (b/6/\mathrm{Ro})}{6.28},$ 式中n为在JCO成形机上将钢板折弯成错边开口管筒时的刀数，b为开口缝间隙；开口管筒的其余圆弧半径R＝钢管成形半径Ro；并且所述径向错边开口管筒的开口缝间隙b＝成形机模柄厚度B+5～10mm，径向错边量h≈钢管壁厚t；

步骤(3)中所述两步合缝法第一步包括：1)旋转钢管，将原6点钟位置一刀部分朝向3点钟的位置；2)上模下行加载，开口缝由正值变为负值，边缘重叠，3点钟的位置一刀部分半径变小，R＜Ro。3)上模返回，3点钟的位置一刀部分回弹，则R≈Ro，开口缝减小至b′＝3～5mm，完成第一步；合缝法第二步包括：1)旋转钢管，将原8点钟位置一刀部分朝向9点钟的位置；2)上模下行加载，开口缝由正值变为负值，边缘重叠，9点钟的位置一刀部分半径变小，R＜Ro；3)上模返回，9点钟的位置一刀部分回弹，R≈Ro，开口缝和径向错边值达到0～3mm，完成第二步。

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