劉成坤，陳 銘

（寶雞鋼管克拉瑪依有限公司，新疆 克拉瑪依834000）

預(yù)精焊高速螺旋成型穩(wěn)定性的影響因素與控制

劉成坤，陳 銘

（寶雞鋼管克拉瑪依有限公司，新疆 克拉瑪依834000）

介紹了采用預(yù)精焊工藝生產(chǎn)螺旋埋弧焊管的工藝特點及工業(yè)化生產(chǎn)優(yōu)勢。針對預(yù)精焊螺旋成型遞送速度快的特點，對原材料、裝備水平、成型工藝參數(shù)、調(diào)型試車質(zhì)量和生產(chǎn)監(jiān)控調(diào)整等影響成型穩(wěn)定性的因素進行了系統(tǒng)分析，提出了有效的控制措施和解決辦法，對螺旋焊管預(yù)焊技術(shù)的深化應(yīng)用、預(yù)焊機組的工藝（設(shè)備）設(shè)計及預(yù)焊管現(xiàn)場生產(chǎn)具有一定的借鑒及指導(dǎo)意義。

螺旋縫埋弧焊管；預(yù)精焊；高速成型；穩(wěn)定性；原因分析；控制措施

0 前 言

21世紀(jì)以來，螺旋埋弧焊管預(yù)精焊工藝技術(shù)在我國得到了快速發(fā)展和工業(yè)化應(yīng)用，2008年，中油寶世順（秦皇島）鋼管有限公司投資興建并投產(chǎn)了我國首條螺旋縫預(yù)精焊管生產(chǎn)線，填補了國內(nèi)螺旋焊管制造沒有預(yù)精焊工藝的空白[1]。此后，中石油、中石化下屬的鋼管公司等先后新建或改造了多條類似生產(chǎn)線，使我國螺旋焊管預(yù)精焊裝備達到了國際先進水平[2]。

2012年9月，寶雞鋼管克拉瑪依有限公司建成投產(chǎn)一條φ508~φ1 422mm（最大壁厚25.4mm，最大鋼級X100、飛焊連續(xù)后擺）螺旋縫預(yù)精焊管生產(chǎn)線，筆者通過參與生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計和近兩年生產(chǎn)運行實踐后認為：與傳統(tǒng)一步法生產(chǎn)工藝相比，采用預(yù)精焊（兩步法）工藝生產(chǎn)時，精焊自動跟蹤工藝對預(yù)焊管的幾何尺寸精度要求更高，預(yù)焊機組高速螺旋成型穩(wěn)定性控制難度更大。因此，對影響高速螺旋成型穩(wěn)定性的因素進行系統(tǒng)分析并加以控制非常必要。

1 預(yù)精焊工藝特點及工業(yè)化生產(chǎn)優(yōu)勢

目前，生產(chǎn)螺旋縫埋弧焊管主要有兩種工藝方法：一種是“一步法”工藝，即成型、焊接在焊管機組上一次完成，國內(nèi)制管廠家大多采用該工藝，具有成型穩(wěn)定、投資省等特點，但生產(chǎn)效率低（焊速1.0~2.0 m/min），焊縫缺陷發(fā)生率較高。另一種是“預(yù)精焊”（或稱“兩步法”）工藝，即成型、預(yù)焊在預(yù)焊機組上完成，最終焊接在精焊線上完成，如圖1[3]所示。

圖1 螺旋焊管預(yù)精焊工藝簡圖

與一步法工藝相比，預(yù)精焊的工藝特點及工業(yè)化生產(chǎn)優(yōu)勢主要有：

（1）提高焊縫質(zhì)量和一次合格率。預(yù)精焊工藝將成型預(yù)焊與埋弧精焊分開進行，預(yù)焊采用CO2氣體保護焊，預(yù)焊管切斷下線后在精焊線上完成最終埋弧焊接；精焊時焊縫不受成型應(yīng)力影響，焊接條件好，焊縫質(zhì)量得到有效保證，焊縫一次合格率顯著提高，特別是在厚壁、大直徑、高鋼級鋼管生產(chǎn)中其優(yōu)勢尤為突出，可大大降低焊縫裂紋等缺陷發(fā)生的幾率。

針對預(yù)精焊螺旋成型遞送速度快的特點，對原材料和預(yù)焊機組主要工序影響成型穩(wěn)定性的原因進行系統(tǒng)分析，提出有效的控制措施和解決辦法，主要有以下幾個方面。

（2）提高生產(chǎn)效率。一條預(yù)焊線可配多條（3或4條）精焊線，預(yù)焊速度3~10 m/min，精焊速度1~2 m/min。一條預(yù)精焊生產(chǎn)線的綜合設(shè)計產(chǎn)能可達同規(guī)?！耙徊椒ā鄙a(chǎn)線的1.5~2倍。

（3）大量采用直縫埋弧焊管制造工藝中行之有效的工藝技術(shù)和方法，提高了鋼管質(zhì)量，縮小了與直縫埋弧焊管制造工藝之間的差異[3]，精焊線自動化程度高。

（4）降低消耗，提高成材率。隨著焊縫質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提高，可大大降低各種生產(chǎn)消耗，有效提高成材率。

今年上半年，國際原油及化工期貨市場巨幅震蕩、國內(nèi)化工市場啟動遲緩、下游企業(yè)開工率嚴重不足、一些進口化工產(chǎn)品出現(xiàn)集港……企業(yè)面臨巨大壓力與挑戰(zhàn)。

2 高速螺旋成型特點及控制難度

鋼帶高速遞送不平穩(wěn)將會影響預(yù)焊質(zhì)量，造成預(yù)焊縫過高影響精焊質(zhì)量，或熔深不夠?qū)е鲁尚烷_縫，嚴重影響成型穩(wěn)定。同時高速成型要求遞送機功率要足夠，遞送輥與鋼帶的摩擦力完全能克服預(yù)焊機組銑邊、定位立輥、導(dǎo)板、成型等鋼帶送進阻力。

3 影響高速成型穩(wěn)定的因素及控制措施

工程施工中不同的階段會用到不同的技術(shù)，存在很多工種，要投入大量施工人員。同時，工程施工中，還會受到包含地質(zhì)條件、水文氣象等因素的影響，若這些影響因素產(chǎn)生變化，則會使施工發(fā)生變更。以基坑圍護施工為例，需對地質(zhì)結(jié)構(gòu)、區(qū)域地下水等予以充分考慮，從而制定合理可行的圍護方案。若在施工中考慮不周，則不僅會影響到正常施工，而且還會增加成本，延長工期。

3.1 鋼帶鐮刀彎（側(cè)彎）

帶鐮刀彎的鋼帶通過成型工序時，相當(dāng)于引起成型角的瞬間微量變化，導(dǎo)致成型縫松緊變化和管徑變化，嚴重時造成開縫或搭邊，遞送速度越快，對成型縫進行調(diào)整的反應(yīng)時間越短。

鋼帶鐮刀彎主要來自三個方面：一是鋼帶軋制過程中形成的，二是鋼帶頭尾對接產(chǎn)生的，三是鋼帶進入銑邊機前，定位立輥調(diào)整過急、過頻造成銑邊后彎度。GB/T 14164《石油天然氣輸送管用熱軋寬鋼帶》規(guī)定“不切邊鋼帶的鐮刀彎每5 m不得大于 25mm”[4]，西氣東輸三線西段工程CDP－S－NGP－PL－012－2011－2《天然氣管道工程螺旋縫埋弧焊管用熱軋板卷通用技術(shù)條件》規(guī)定“板卷鐮刀彎最大不超過13mm/5 m”[5]。由此可見，長輸管線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對鋼帶鐮刀彎指標(biāo)要求越來越嚴，目的在于減小鋼帶鐮刀彎對成型質(zhì)量的影響。

圖2 錯位對接示意圖

（2）三輥彎板機工藝位置設(shè)計時，1#輥采用對心設(shè)計，如圖4所示。改善1#輥受力狀況，可增加成型穩(wěn)定性。但由此會帶來另一個問題：1#輥對心設(shè)計后如采用圖5（b）所示的球面軸承輥，由于鋼帶進入到1#輥時，與輥面接觸點處（圖4所示A處）鋼帶的曲率比管坯曲率小，導(dǎo)致1#輥輥面邊緣附近與帶鋼接觸，易造成管坯外表面輥印較重，嚴重時壓痕超標(biāo)。鑒于此，1#輥采用圖5（a）所示的錐弧輥可有效解決該問題，合理設(shè)計輥套輥面孔型[7]，重點優(yōu)化輥套大小頭直徑差和球面半徑參數(shù)，保證接觸點接近輥面中部。

3.4.2 調(diào)型質(zhì)量

3.2 銑邊質(zhì)量

3.4.1 成型工藝設(shè)計

圖3 鋼帶邊緣及成型縫示意圖

控制措施主要有：一是預(yù)焊機組配置3臺大功率銑邊機，刀盤直徑800mm，主電機功率90 kW（變頻調(diào)速），1#和2#粗銑主要加工鋼帶寬度，3#精銑加工坡口鈍邊和少量寬度，對3臺銑邊機的銑削量進行合理分配，同時采用模塊式銑邊刀盤，提高銑削加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，維修及更換刀片方便快捷[4]；二是在3臺銑邊機區(qū)域設(shè)置兩道上下導(dǎo)板裝置，限制鋼帶上下波動，保證平穩(wěn)運行，同時在臨近銑邊刀盤內(nèi)側(cè)設(shè)置上下限位輥裝置，上輥升降可調(diào)（調(diào)整到位后采用頂絲機構(gòu)可靠定位），防止銑削時鋼帶邊緣上下波動和震動，增強銑削穩(wěn)定性，提高鈍邊均勻性。

3.3 鋼帶遞送

預(yù)精焊工藝在工業(yè)化生產(chǎn)中雖有諸多優(yōu)勢，但在高速（3~10 m/min）遞送成型條件下，與 “一步法”相對低速（1~2 m/min）相比，成型穩(wěn)定性的控制難度增大。成型質(zhì)量波動時，特別是成型縫變化時的調(diào)整及反應(yīng)時間很短，極易出現(xiàn)成型縫開縫、錯邊（搭邊）、坡口鈍邊不均勻等現(xiàn)象，導(dǎo)致預(yù)焊管直徑、直度、橢圓度等幾何尺寸變化大以及預(yù)焊縫質(zhì)量差等問題。事實上，為保證精焊時鋼管驅(qū)動運行平穩(wěn)、焊縫跟蹤可靠和精焊質(zhì)量穩(wěn)定，對預(yù)焊管的外形尺寸，如管徑、直度、橢圓度和坡口鈍邊均勻性等指標(biāo)提出了更高要求。因此，高速螺旋成型的穩(wěn)定性控制問題更顯重要。

因此，要滿足鋼帶高速平穩(wěn)遞送要求，一是采用上下遞送輥雙輥主動，上下輥線速度采用電氣控制同步，采集上下輥驅(qū)動電機電流，自動進行數(shù)據(jù)處理和調(diào)整，達到動態(tài)平衡；二是遞送輥驅(qū)動選用大功率DC 90kW電機和P3SB20-315形星齒輪減速機，最大遞送力200 t；三是遞送輥輥面采用腰鼓型設(shè)計，保證鋼帶高速遞送平穩(wěn)、不跑偏，嚴格按遞送線前進。

另外，由于鋼帶對頭前后鐮刀彎相對較大，通過成型時成型縫變化較大，為保證微調(diào)成型縫有一定的反應(yīng)時間，對頭前后通過成型時可適當(dāng)降低遞送速度，并同步調(diào)整預(yù)焊規(guī)范。

3.4 成型工藝及調(diào)型試車

成型是預(yù)焊機組的核心工序，是保證預(yù)焊管坯質(zhì)量的關(guān)鍵。成型工藝參數(shù)設(shè)計、調(diào)型精度和試車質(zhì)量等對保證預(yù)焊質(zhì)量至關(guān)重要，尤其在高速成型條件下，成型質(zhì)量波動時的調(diào)整及反應(yīng)時間短，對成型工藝參數(shù)設(shè)計及調(diào)型質(zhì)量等提出了更高的要求。

銑邊質(zhì)量對高速成型穩(wěn)定性的影響很大。以X形坡口為例，銑邊質(zhì)量指標(biāo)主要包括鋼帶寬度、坡口角度、鈍邊尺寸和鈍邊均勻性，前3項指標(biāo)都較容易控制，鈍邊均勻性（即鈍邊在鋼板厚度方向上的位置要相對穩(wěn)定，波動小，如圖3(a)中所示H尺寸變化要?。┛刂齐y度較大，若鈍邊均勻性得不到保證，將導(dǎo)致成型合縫不正常（如圖3所示），此類成型縫難以滿足精焊時高精度自動跟蹤和焊接質(zhì)量要求。同時，由于鋼帶遞送速度快，單位時間邊緣銑削加工量大，要求銑邊機配置數(shù)量和設(shè)備能力要足夠。

（1）優(yōu)選成型角，綜合考慮生產(chǎn)效率、材料消耗、成型穩(wěn)定性和熱軋鋼帶寬度等因素，成型角在55°±10°范圍內(nèi)進行優(yōu)選較為適宜[6]，越接近中限值越好。

要減小鐮刀彎對成型質(zhì)量的影響，一是在板卷采購技術(shù)條件中應(yīng)明確該指標(biāo)，并從嚴要求。二是盡量減小鋼帶頭尾對接彎度。通常板卷頭尾部的鐮刀彎和寬度變化比板卷中部更大，為減小對接彎度可采取頭、尾錯位對接方式，如圖2[4]所示。但在對頭通過銑邊機前，應(yīng)對錯位處的鋼帶邊緣進行修邊處理（通常采用氧乙炔火焰切割），消除接縫處寬度尺寸突變，避免對頭通過銑邊時因銑削量突變損壞銑邊機。三是在鋼帶上飛焊車坑前，目測鋼帶鐮刀彎趨勢，提前逐步微調(diào)坑上定位立輥，改變帶鋼進入銑邊機的位置，可部分減小銑邊后的鋼帶彎度，在鋼帶對頭前后其效果更明顯。

有一次，她坐在書店的角落里看書。翻頁時，一不小心，只聽到“嘶”的一聲，好幾頁書紙都被撕破了。這時老板布爾走了過來，她嚇得急忙合上了書。布爾將手中的新書放進書架后，回頭朝她笑笑：“看累了吧？休息休息。”

圖4 成型三輥彎板機工藝設(shè)計示意圖

圖5 成型軸承輥結(jié)構(gòu)示意圖

（3）成型框架工藝參數(shù)設(shè)計時，考慮成型后管坯漲套，可結(jié)合生產(chǎn)鋼管的直徑、鋼級、壁厚等因素，成型框架的理論設(shè)計管徑比公稱管徑小 1～3mm。

?杜克雷嗜血桿菌引起的男性生殖器潰瘍性疾?。ㄜ浵吗幔?。由于參與臨床試驗的婦女人數(shù)不多，ZITHROMAX治療女性軟下疳的療效尚未確定。

本研究的數(shù)據(jù)來源于CNKI中國期刊全文數(shù)據(jù)庫，檢索策略為：主題=“日本移民”O(jiān)R“開拓團”。為了提高納入研究的論文質(zhì)量和結(jié)果的精準(zhǔn)度，本研究將檢索到的論文限制在國家核心期刊、中文社會科學(xué)引文索引數(shù)據(jù)庫 （CSSCI）和中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫 （CSCD）收錄期刊范圍內(nèi)，檢索時間是2018年9月27日，檢索到文獻106篇，以數(shù)據(jù)庫自定義格式下載相關(guān)文獻題錄信息，作為本研究的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)集。由于本研究是對日本移民領(lǐng)域研究成果的學(xué)術(shù)性分析，故去除如研討會發(fā)言、簡訊、綜述、書評和譯文等非學(xué)術(shù)性的文章8篇，最終納入研究分析的學(xué)術(shù)性論文是98篇，作為本次研究的文獻數(shù)據(jù)集。

各成型工藝參數(shù)的調(diào)整要精準(zhǔn)到位，主要包括三輥彎板機、成型各排小輥以及大橋、輸出輥道等附屬設(shè)備調(diào)整，控制好調(diào)整精度和到位后的定位可靠性[8-10]。

3.4.3 試車控制

“除了騙人的狗血電視劇，有男人愿意做這么幼稚的事嗎？”田銘打斷她的話冷冷地說。沒想到范青青卻十分肯定地說：“你，就是和你！”田銘看著范青青那天然自信嬌蠻任性的精致小臉，就像看到了一只壞脾氣的暹羅貓。

試車時根據(jù)管坯成型質(zhì)量指標(biāo)情況有針對性地對成型進行精調(diào)，保證鋼帶嚴格按遞送線前進，使復(fù)雜的成型力系趨于平衡，成型合縫自然、舒展，各項成型質(zhì)量指標(biāo)滿足要求；試車時可適當(dāng)降低遞送速度，待精調(diào)成型穩(wěn)定后，正常高速成型生產(chǎn)。

支氣管哮喘是一種以嗜酸性粒細胞及肥大細胞反應(yīng)為主的氣道變應(yīng)性炎癥,簡稱哮喘。近年來哮喘發(fā)病的嚴重程度及死亡率均有所升高。我國哮喘發(fā)病率接近1%,半數(shù)在12歲以下起病,成人男女發(fā)病率大致相同,約20%的病人有家族史[1-3]?，F(xiàn)抽選我院收治的36例支氣管哮喘患者為研究對象,探究支氣管哮喘的臨床護理干預(yù)效果。報告如下。

3.5 調(diào)縫裝置

調(diào)縫裝置即成型大橋微調(diào)裝置，在成型縫松緊（嚴重時為開縫、錯邊、搭邊）瞬間變化時用來微調(diào)成型縫，保證成型穩(wěn)定。調(diào)縫裝置調(diào)整是否靈敏、反應(yīng)是否快捷在高速成型時顯得尤為重要。調(diào)縫裝置結(jié)構(gòu)如圖6（a）所示，油缸支座定位通常采用底座銷體插入大橋軌道板上的銷孔中來實現(xiàn)，定位可靠性不好。進行擺橋調(diào)縫時，由于銷孔和銷軸為間歇配合，油缸桿伸縮首先要消除間隙后才能推動大橋擺動，導(dǎo)致微調(diào)后橋反應(yīng)遲鈍、動作滯后，影響調(diào)縫效果和成型縫質(zhì)量。

最重要的是，教師支架能培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)能力，這與Vygotsky(1978）的觀點一致，即自我調(diào)節(jié)是最近發(fā)展區(qū)的目標(biāo)。教師的適度指導(dǎo)能幫助學(xué)習(xí)者從“他人調(diào)節(jié)”過渡到“自我調(diào)節(jié)”，實現(xiàn)責(zé)任轉(zhuǎn)移（李丹麗2017）。陳曉茹（2014）研究證實了“支架”式語言教學(xué)法能有效促進學(xué)習(xí)者從參與支架式教學(xué)到發(fā)展學(xué)習(xí)策略從而培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

圖6 調(diào)縫裝置改進示意圖

解決措施：改進油缸支座定位方式，在兩邊增設(shè)油缸支座壓板，如圖6（b）所示，壓板定位采用螺栓與大橋軌道板上的螺孔連接，改善油缸支座定位可靠性，保證調(diào)縫反應(yīng)快捷、靈敏。值得注意的是：由于油缸桿伸縮長度變化時，支座在水平方向存在微量角度轉(zhuǎn)動，如果調(diào)縫時油缸伸縮量較大，調(diào)縫到位后應(yīng)松開支座壓板螺栓，讓油缸支座自然復(fù)位后再緊固，避免油缸桿受側(cè)向力過大而彎曲；也可通過油缸桿與大橋連接采用球頭機構(gòu)解決該問題。

3.6 其他因素

一是要避免下線運管車返回時撞擊成型后橋，造成成型縫變化（多為錯邊），影響成型穩(wěn)定。解決措施：在運管車靠后橋一側(cè)安裝倒車雷達，自動檢測并在接近大橋時自動降速，輔以接近開關(guān)自動停車，同時在運管車軌道上加裝機械限位裝置（多為軌道鐵鞋）。二是要更加注重生產(chǎn)過程中的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)成型縫變化及成型質(zhì)量指標(biāo)異常波動時，及時調(diào)整處理，確保成型穩(wěn)定。

4 結(jié) 語

螺旋縫預(yù)精焊管生產(chǎn)線“兩步法”工藝有其獨特的工業(yè)化生產(chǎn)優(yōu)勢，但在高速螺旋成型過程中，成型控制難度大，精焊工藝對預(yù)焊管的成型質(zhì)量指標(biāo)要求更高，所以保證高速螺旋成型質(zhì)量穩(wěn)定尤其重要。影響高速成型穩(wěn)定的因素很多、錯綜復(fù)雜，與原材料、裝備水平能力、成型工藝參數(shù)、調(diào)型試車質(zhì)量和生產(chǎn)監(jiān)控調(diào)整等因素密切相關(guān)。因此，在預(yù)焊機組成型控制方面，要樹立“大成型”理念，即預(yù)焊機組各工序都會對成型穩(wěn)定性產(chǎn)生不同程度的影響，必須嚴格控制每道工序的質(zhì)量來保證高速螺旋成型的穩(wěn)定性，提升預(yù)焊管成型質(zhì)量，滿足精焊要求。

［1］岳雙才.國內(nèi)首條螺旋鋼管預(yù)精焊生產(chǎn)線投產(chǎn)[N].中國石油報， 2008－11－05.

［2］楊戰(zhàn)利.螺旋管高速MAG預(yù)焊焊槍及焊接工藝研究[D].北京：機械科學(xué)研究總院，2011：1－2.

［3］周巖，袁楊戰(zhàn)利，唐麒龍，等.螺旋焊管精焊焊縫常見缺陷及預(yù)防措施[J].焊管， 2013， 36（05）： 58－61.

［4］GB/T 14164—2005，石油天然氣輸送管用熱軋寬鋼帶[S].

［5］CDP－S－NGP－PL－012－2011－2， 天然氣管道工程螺旋縫埋弧焊管用熱軋板卷通用技術(shù)條件[S].

［6］畢宗岳.管線鋼管焊接技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2013.

［7］雷華，丁鋒.螺旋焊管成型輥的分析[J].鋼管，2003（04）： 36－40.

［8］聞邦椿.機械設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

［9］機械工程師手冊編委會.機械工程師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

［10］楊培元，朱福元.液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

Influence Factors and Control of High-speed Helical Forming Stability with Two-step Welding Process

LIU Chengkun，CHEN Ming
（Karamay Steel Pipe Co.,Ltd.of BSG Group,Karamay 834000,Xinjiang,China）

In this article,it introduced technology characteristics and industrial production advantage of SAWH pipe by two-step welding process.Aiming at high-speed helical forming of two-step welding,it carried out systematic analysis on influencing forming stability factors,such as raw material,equipment level,forming parameters,commissioning quality and production monitoring adjustment etc.Some effective control measures were put forward,which provided a certain reference and guidance for further application of SAWH pipe,the pre-welding unit process（equipment）design and the pre-welding pipe production.

SAWH pipe；two-step welding；high-speed forming；stability；cause analysis；control measures

TE973

B

1001－3938（2015）04-0052-05

劉成坤（1968—），男，高級工程師，主要從事螺旋埋弧焊管制造工藝、裝備技術(shù)及質(zhì)量管理工作。

2014－09－28

羅 剛