螺旋埋弧焊钢管成型工艺缺陷的控制

螺旋埋弧焊钢管成型工艺缺陷的控制玉向宁，任波(山东胜利钢管有限公司，山东淄博255082)摘要：文中分析了螺旋焊管成型缺陷产生的原因，并提出了有效的预防和改善措施。

关键词：螺旋埋弧焊管;成型缺陷;原因分析;应对措施中图分类号:TE813 文献标志码：B文章编号：1002-2333( 2016 )08-0284-03Shaping Defect Control of SSAW PipeYU Xiangning, REN Bo(Shandong Shengli Steel Pipe Co., Ltd., Zibo 255082, China)Abstract：The shaping quality of the SSAW Pipe has great influence on the overall qu ality.This paper analyzes the cause of shaping defect of the SSAW pipe,and preventative and corrective countermeasures are proposed.Key w ords ：SSAW pipe;shaping defect;cause analysis;countermeasures0引言螺旋焊管在生产成型过程中由于某些原因会产生一些成型缺陷，进而影响焊管的质量，降低产品合格率。

因此查找缺陷产生的原因并加以解决对于成型的质量控制至关重要。

在成型过程中常见的钢管缺陷主要有错边、管径超标、成型焊缝不合适(或松或紧)、开缝、撅嘴(也称竹节效应)以及裂纹等[1]。

1缺陷产生的原因7.7错边产生的原因A P I标准中对错边的定义即钢带/钢板边缘间的径向偏移，它不仅影响焊管直径的大小还会加大焊缝间隙，由于错边是不可修复的0，所以它是造成钢管降级的主要因素之一。

造成错边原因包括：1)带钢“月牙弯”。

在螺旋焊管成型过程中由于原材 料带钢月牙弯的存在，使得钢板在运行中窜动，成型的工 作宽度不停变化，成型角不断改变，继而造成成型缝间隙 以及成型螺距发生变化，进而造成成型不稳导致产品产 生错边。

如图1所示，理想状态下带有月形弯钢板以恒定的曲 率以一定的成型角度进入成型器内而产生弯曲变形，钢 板以无约束的自由状态沿着成型方向运动形成一个锥形 带环，在成型器旋转一圈后与递送边汇合，若未焊接则在 进一步的运动中形成一段段锥形弹簧管。

由图1我们可以看出截面上大端与小端直径差是A D，产生的径向错边表示为A y，则可得到以下表达式：A y=去^D=B2\/(2irRcsin2acosa)2+B2〇(1)式中:B为带钢工作宽度，m m;/?。

为月牙弯曲率，m m;a为 成型角。

由此可以看出月牙弯越大，错边量越大。

2)焊垫辊顶得过紧气依据多年的生产经验，生产时 焊垫辊的正确位置应该在偏向1#成型辊10〜15 mm处，高 度以钢管下表面标高偏上一点点为佳，偏离距离过小造 成正错边，距离过大则造成反错边。

3 )成型器小辊角度调整过小。

4)生产中后桥输出辊道调整不平，导板间隙过大，外 控辊压得过紧。

5 )对带有预弯装置的成型器，带钢两端预弯量不合适。

另外带钢表面不平整、边缘状况不好、跑偏、递送边 与自由边变形不均勻等都非常容易造成错边。

7.2管径超标产生的原因管径超标包括管径超差和椭圆度超标。

1)钢递送线位置偏离递送线位置，产生了错边从而 造成管径偏大或偏小。

依据图2知道，在带钢弯曲变形时，1#、2#、3#成型辊排辊线平行于钢管中心线，钢管剖切面4-4是一个椭圆[4]。

递送线若偏移，带钢中心和理论递送中心就形成夹2842016 年第 8 期网址: 电邮：hrbengineer@A图2焊管成型示意图角A a ，随着A a 变化，焊缝如勺曲率增大，椭圆度就产生了 A2)带钢的“月牙弯”也会造成钢管管径的不断变化，我们从成型角计算公式〇〇犯=价(7^)(其中S 为带钢工作宽度W 为钢管直径)可以看出月牙弯引起成型角变大后，管径也变大，反之则变小。

3) 钢管成型过程中的阻力也会影响管径的大小。

实践证明，成型阻力与管径是成正比的。

当钢管弹复量平均 值为零时，当2繼压下量偏小时，管径偏大，反之偏小。

4) 成型导板间隙过大，出现鼓包也会造成钢管管径变化。

另外成型产生的撅嘴缺陷也会导致钢管椭圆度的产 生，成型器的小辊有较多辊不贴套，大桥角度偏大或偏小 都可以造成管径的变化。

人3橛嘴(竹节）产生的原因在焊管成型过程中，钢管两个咬合边咬合后，成型缝 经常会表现为递送的一边或者两个边向外翘起，这在行 业中称之为撅嘴(竹节)气撅嘴对焊管质量影响很大，生 产过程中尽量避免。

引起钢管撅嘴的原因有很多，主要包 括以下几种：1)带钢在成型过程中经过侧压辊和内压辊 三辊作用，产生弹性变形，内部挤压外部拉伸，母材的内 层在变形时横向扩张，成型边缘外翻产生“撅嘴”。

2)由于 铣边不匀，钢板钝边形状不合理造成了钢管在成型时成 型缝外紧内松进而出现撅嘴缺陷。

3)由于成型辊选择不 当，排辊间隙过大，使得带钢变形不充分，也会产生“撅 嘴”缺陷。

4)为了更好地控制成型过程中的弹复量，2#银 调型时一般有一定的低头量，低头量的大小决定了“撅 嘴，，量。

7.4成型缝不合适(或松或紧）、开缝的原因1)大桥角度过小;2)递送线位置不正确;3)生产时带钢有脱铣现象或月牙弯过大;4)立焊垫辊位置及高度调 的不合适;5)2繼压下量不合适;6)成型器小辊角度调整 过大;7)外控的7繼下压量小，压得过松。

7.5裂纹产生原因裂纹存在于焊缝或热影响区内部或表面，它直接影 响着钢管的耐腐蚀性减少其使用寿命，成型所致的裂纹 产生的主要原因是应力的作用％1)由于螺旋埋弧焊钢管 的内焊是在成型区内，在焊接的过程中钢管还在进行应 力变形，这样在递送力的作用下极易产生裂纹。

2)螺旋焊钢管在生产时，内焊焊枪一般要固定在2繼臂上，这样要 求在2#、3嚷的位置要预留放焊枪的空间，常常造成成型辊 达不到递送线的边缘，带钢边缘位置递送变形力不足，成 型缝两边钢板变形曲率不一致就会产生裂纹。

3)在焊接速 度很高，成型角比较小时，钢管成型较困难，容易产生钢管 成型不足残余应力过大，造成裂纹的产生。

4)焊垫辊高度 过高或辊型不当咬合点局部应力过大可能造成裂纹。

2控制成型缺陷的有效措施2.7合理控制成型器各成型辊及焊垫辊科学合理地布局成型侧压辊和内压辊（即1#、2#、3#辊），始终保证3个辊在一条螺旋线上，由原来的一整条燕尾板改为一条固定板和一条活动板的组合，使钢板边缘尽量有成型辊存在以保证带钢边缘的充分变形，在保证成型器成型辊完全能承受成型压力的情况下，尽量选用直径较小轴承辊以保证辊子的排列密度，从而能有效减少成型的变形盲区；焊垫辊有支撑作用，合理确定其位置、高度及角度可以有效防止成型缺陷的产生[8]。

2.2优化成型工艺参数在考虑钢带生产宽度范围的前提下，生产大管径钢管一般选择相对较大的成型角，生产小管径钢管选择相对较小的成型角。

目前各家螺旋焊管生产厂家的螺旋焊管机组 成型角一般为40°〜76°之间，从生产的经济性、可行性等多 方面综合考虑，一般选择成型角在40°〜66°之间;依据多年 的调型经验可知，对于直径在914 m m 以内的钢管最佳成 型角度在45°〜48°之间，直径大于914 mm 最佳选择为52°〜 56°。

在进行各种规格钢管的调型过程中，一般都采用成型 样筒进行调整，这样能使外控辊、侧压辊以及内压辊位置 更加精确。

在生产过程中时刻观察测量成型的各项数据， 进行调整保证成型器各成型辊辊面受力均匀。

2.3提高钢带板边质量1)尽可能减少带钢的“月牙弯”，严格控制带钢对头质量，设计合理的焊接参数，尽量降低焊缝余高。

合理运 用立辊装置，防止带钢跑偏。

2)尽量以铣边机代替圆盘剪，生产大壁厚钢管时可以铣出坡口和钝边，能更加保证焊接质量，改善焊管成型 合缝状态。

3)为了防止带钢跑偏产生的铣边机铣出的坡口和钝边不停发生变化对成型稳定性的影响，解决侧立辊对钢 板的上下起伏波动无法进行控制的缺陷，在铣边机前后 增加类似成型导板的机构[9]。

如图3所示，配合边立辊，有 效防止了带钢的窜动。

2.4有效使用预弯装置成型前进行预弯是防止撅嘴的有效措施。

传统预弯 是二辊预弯，效果不理想，近年弯板机多采用三辊弯板， 即除了上下两辊外增加了侧向辊，上辊外形一般设计锥 形，下辊为普通的圆柱形，可根据钢带厚度和预弯宽度进 行调整，侧向辊设计为鼓形，高度横向都可调整，这种三 辊预弯机优势是根据不同规格材质的钢管可以对3个预 弯辊分别调节，能达到很好的预弯效果。

网址: 电邮：hrbengineer@ 2016 年第 8 期 285薄壁凸凹模加工工艺杨坤S冯刚S周凡2，雷飞3(1.陕西长岭电子科技有限责任公司，陕西宝鸡721006;2.西安交通大学材料科学与工程学院，西安710049;3.中航工业成都发动机(集团)有限公司，成都610503 )摘要:结合模具实际生产加工条件，通过学习借鉴相似薄壁零件的加工经验，分析凸凹模结构以及变形原因，针对薄弱环 节进行优化，选用合理的生产加工工艺，将各个工序有可能引起的变形控制在最小的程度，最终生产出满足需求的凸凹模。

关键词：薄壁；凸凹模;控制；变形中图分类号:TQ330.41 文献标志码：A文章编号：1002-2333(2016)08-0286-020引言薄壁零件大多有较大的径向与厚度比，这就导致零件的刚度很差，它对整个装夹、加工带来较大的困难，如果要对热处理后的高硬度薄壁零件再进行精加工并保证精度，那更具有相当大的难度。

关于薄壁零件的加工、控制已有相关的资料进行过论述，针对此凸凹模，笔者从本公司实际情况以及加工水平出发，对控制变形提出了可行的方法，下面分享一下相关经验。

1零件工艺分析图1为笔者所在公司某军品工装中冲裁工业毛毡的复合模中的凸凹模，其材料为C r l2M〇V，硬度为58〜62H R C，形状为外径为0139 m m、最薄壁厚仅为2.0 m m的回转体薄壁圆环，总高度为58 m m。

该凸凹模在整套模具 中同时承担凸模和凹模的双重作用，它既是落料凸模又 是冲孔凹模气由于该零件直径大、壁厚薄、硬度高，故加工工艺性 差，在加工过程中很难控制其变形。

此凸凹模为本套模具中最关键的零件，对它的内外表面及顶部平面有较高的 粗糙度要求，它要和相应凸模和凹模配最小的合理间隙，它的加工精度及加工质量直接决定了所冲出产品的精度 和质量。

它在加工过程中主要的问题就是如何控制和减 小变形，在此基础上尽可能地提高加工效率、缩短加工周 期、降低加工成本。