直缝埋弧焊接钢管JCO弯曲成型有限元模型浅析

针对JCO成型过程中单次弯曲行程还未实现精确确定,仍需手动调整,导致钢管成型几何精度误差较大,椭圆度易超标的情况,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了大直径直缝埋弧焊接钢管JCO弯曲成型过程仿真模型,对该工艺过程中原料钢板的应力-应变情况进行了精确分析;并采用该模型对钢管成型时所用的压下量参数进行了模拟计算。经验证分析,模型结果贴合实际,可降低生产成本,提高生产率,改善产品质量,为直缝埋弧焊管成型工艺研究提供了较新的方法和思路。     

一种JCO成型模具压下量的计算方法

简要介绍了石油天然气输送用大型直缝焊管JCO成型的工艺过程,指出我国对JCO成型技术的掌握尚有不足,特别是在成型关键工艺参数模具压下量的确定时,仍然依靠工人生产经验进行人为调整,不利于生产效率和焊管质量的提高。提出一种基于径向基函数响应面法预测JCO成型模具压下量的计算方法,并分别通过有限元分析和试验对比分析,验证了该预测方法的可靠性。研究成果对于进一步推动我国JCO成型技术的发展有一定的指导价值。     

X120M管线钢管的JCOE制造技术

钢管成型工序分为两部分,第一步是获得钢管成型后所需形状的曲率和椭圆度;第二步是得到焊接所要求的成型缝几何形状。JCO钢管成型首先是沿钢板的两边,通过板边预弯机获得所需的最小宽度150 mm的曲率,再经过JCO压力机成型为管线钢管。选择适当的模具硬度和曲率对钢管的成型起着至关重要的作用。模具主要参数是根据钢管的尺寸,即钢管直径、壁厚以及钢级等来确定的。另外,钢板的强度还取决于钢坯的化学成分、厚度、再加热温度、板坯下压量、初轧温度、精轧温度和最终加速冷却速率等因素。     

制管工艺对热轧钢卷开平板屈服强度的影响

以热轧钢卷开平板为原料,采用JCOE工艺制成直缝埋弧焊管,对比分析了制管过程中成型、扩径工艺对开平板屈服强度的影响。拉伸试验发现,热轧钢卷开平板横向屈服强度均匀,纵向屈服强度偏差大。经过JCO成型后,制成的钢管相对于同位置钢板的横向屈服强度略有降低,纵向屈服强度有升有降,但总体呈上升趋势。钢管扩径后的横向屈服强度相对于相应位置钢板的横向屈服强度值降低。     

大直径螺旋埋弧焊管成型过程中的管形控制及应力补偿

为了更好地控制螺旋埋弧焊管成型质量,提高管形控制精度,针对成型器自身特性、成型角的选择和微调、递送线位置等影响管形的几个关键因素,对螺旋埋弧焊管成型过程中对钢管几何尺寸的影响进行了分析。分析结果表明,成型过程中的管形控制、成型后钢管的应力补偿以及钢管吊装、储存、运输甚至施工过程中的管端保护是提高焊管成型质量的重要控制因素。同时根据分析结果提出了大直径螺旋埋弧焊管在成型过程中管形控制的方法和措施。     

JCO埋弧焊外防腐涂装钢管焊缝余高的控制

为了控制壁厚小于10 mm 的JCO双面三丝埋弧焊外防腐涂装钢管焊缝余高,提高其焊接质量,降低钢管的焊接成本和后续防腐涂装成本,结合钢管防腐涂装的工艺特性,通过调整焊接工艺中的焊丝规格、坡口形式、电源极性和能量等参数,将焊缝余高控制在1.0 mm左右,9.53 mm壁厚JCO双面三丝埋弧焊外防腐涂装钢管无需经过机械磨削,就可满足3PE外防腐的涂敷要求,其钢管质量提高,成本降低。     

焊管旋压JCO成型过程稳定性的研究

采用数值模拟技术研究了主成型辊与辅助成型辊之间的距离以及摩擦因子两个条件参数对旋压JCO成型过程稳定性的影响。模拟试验表明,减小主成型辊与辅助成型辊之间的距离,可增加JCO成型过程的稳定性。φ 1 016 mm×22.2 mm焊管旋压成型工业试验结果再次表明,减小主成型辊与辅助成型辊之间的距离,可满足生产过程对成型制品的工艺技术要求。     

HFW焊管焊缝点状缺陷产生原因及预防措施

某HFW焊管在机组生产过程中,超声波检测出钢管焊缝存在不规则分布的点状缺陷,通过对点状缺陷位置的焊缝形貌和金相组织观察,以及生产过程的工艺控制情况分析了点状缺陷产生的原因。结果显示,原材料钢板边缘的质量及其在成型过程中的状态是产生点状缺陷的主要原因;其次,生产过程中成型和焊接工艺参数匹配不合理也会造成不同程度的点状缺陷出现。为避免生产时产生点状缺陷,增加了对原材料和板边质量的预防性控制措施,优化了成型和焊接工艺参数,并结合焊接时毛刺的颜色和形状,以及在线超声波检测的波形特点,实时调整成型和焊接工艺参数的匹配。生产实践表明,通过采取上述控制措施,可以显著降低点状缺陷产生的概率,取得了良好效果。     

西气东输X-70大口径钢管的研制与开发

为了保证西气东输工程成套设备国产化目标的实现，华北石油钢管厂进行了西气东输钢管制造技术和装备的开发。在满足西气东输工程对干线钢管技术要求的前提下，研制了大口径X-70螺旋埋弧焊管和大口径直缝埋弧焊管。研制中采用了精确成型和管端扩径、管端焊缝自动打磨技术以及大直缝钢管渐进式JCO成型技术等先进技术。西气东输钢管国产化的成功在国际上也产生了极大影响，显示了我国大口径输送钢管的制造能力和技术水平。     

高频直缝焊管FFX成型板边质量控制方法

为了改善FFX成型方式下高频直缝焊管的板边质量,针对小直径大壁厚钢管存在的板边成型不充分以及大直径薄壁管存在的板边成型波浪边的问题,提出了相应的调整措施。通过对粗成型辊（BD1）上辊的压下调整、BD1的成形曲率调整、精成型辊（FP）的减径量调整,以及焊接挤压辊（SQ）上辊的压下调整,能够有效实现板边端面的“I”形对接;通过增加FP的减径量,合理调整BD、RVS和CL机架轧辊位置,减小材料在FFX成型过程产生的长度方向的伸长量,均匀分配整条生产线的拉力等措施,能够避免波浪边的产生。     

螺旋埋弧焊管成型调整数学模型研究

针对目前螺旋埋弧焊管成型调整过程主要依赖操作人员实践经验完成的现状,通过对管线钢材料性能的研究分析,修订了弯曲回弹公式中关于材料屈服强度的取值要求。结合螺旋焊管生产实际,推导出螺旋焊管成型机上压辊压下量与钢带弯曲曲率半径之间的数学关系模型,以及上压辊压差调整的数学关系模型,并分析了数学模型在螺旋焊管荒管调整过程和弹复调整过程中的应用意义和可行性。结果表明,建立的数学模型可操作性强,可为螺旋焊管成型数控调整提供理论参考。     

预精焊高速螺旋成型稳定性的影响因素与控制

介绍了采用预精焊工艺生产螺旋埋弧焊管的工艺特点及工业化生产优势。针对预精焊螺旋成型递送速度快的特点,对原材料、装备水平、成型工艺参数、调型试车质量和生产监控调整等影响成型稳定性的因素进行了系统分析,提出了有效的控制措施和解决办法,对螺旋焊管预焊技术的深化应用、预焊机组的工艺（设备）设计及预焊管现场生产具有一定的借鉴及指导意义。     

板卷连续成型制造直缝埋弧焊管工艺介绍

通常直缝埋孤焊钢管的成型工艺主要有UOE法、CFE排辊成型法、RBE辊弯成型法,JCOE成型法、C成型法和PFP逐步折弯成型法等,其中只有CFE排辊成型法采用钢卷.本研究介绍了国内某直缝埋弧焊管制造企业采用自行研制的板卷连续成型设备,制造直缝埋弧焊管的生产工艺.与其他直缝埋弧焊管成型工艺及产品质量比较,其成型稳定性较高,原料成本较低,比HFW焊管质量更稳定可靠,比螺旋埋弧焊管原料性能更具优势.同时指出了用该成型工艺制造小管径薄壁直缝埋弧焊管的市场优势.     

海洋工程高强度结构钢管制管工艺优化及应用

针对以往海洋工程用高强度结构钢管制管工艺影响产品精度问题，从材料的力学性能出发，建立卷管中压头与钢板相互作用力学模型，确定各规格压头模具尺寸；分析板材压头过程中的延展变化；并基于有限元模拟方法确定巻制及焊接过程对制管成型的影响，综合生产中各类影响参数确定钢板实际下料尺寸算法。经生产验证，优化后海洋工程高强度结构钢管制管工艺满足了工程项目精度要求，钢管成型精度较好，对结构钢管预制具有一定的工程指导和借鉴意义。