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焊管設備常見成型工藝缺陷及產(chǎn)生的主要原因

發(fā)布者：源晟鍵時間：10/9/2019 4:41:18 PM

在螺旋埋弧焊管生產(chǎn)過程中

，常見的成型工藝缺陷有管徑超差、錯邊

、成型縫時緊時松

、內(nèi)緊外松、開縫

、“噘嘴（竹節(jié)）”

、裂紋等。

(1)管徑超差

①帶鋼“月牙彎”是對螺旋埋弧焊管管徑影響非常大的一個因素

。在生產(chǎn)過程中,在成型角不變的情況下

，為了防止錯邊只能通過改變管徑來消除“月牙彎”。

②帶鋼工作寬度或成型角度不合適

。

③成型過程中的阻力是決定管徑大小的主要因素

。在帶鋼工作寬度與成型角度確定之后

，焊管設備成型過程中的阻力大小將起主導作用。實踐經(jīng)驗表明：阻力與管徑成正比

，即阻力大時管徑增大

，阻力小時則管徑變小。在成型過程中

，當鋼管彈復量的平均值為0時

，如果再壓內(nèi)壓輥或升高焊墊輥，都會使阻力增加

，從而導致管徑增大

；反之，管徑變小

。

圖6-45 鋼帶鐮刀彎在內(nèi)控輥成型器內(nèi)的狀況示意圖

④預彎量增大

，則管徑也隨之增大；反之

，管徑變小

。

⑤連續(xù)正錯邊

，則管徑增大

；連續(xù)反錯邊，則管徑變小

。

(2)錯邊錯邊是指在鋼管成型對縫處

，由于帶鋼兩邊緣沒有對正而造成帶鋼沿厚度方向的平行偏差。錯邊將會造成鋼管有效壁厚的減小

，從而使鋼管的力學性能受到一定影響

。由于錯邊的不可修復性，所以錯邊是造成鋼管降級的主要因素之一

。

①帶鋼“月牙彎”是造成錯邊的主要因素

。生產(chǎn)過程中，在成型角不變的情況下

，為了保證管徑合適

，只能通過錯邊來消除“月牙彎”。

②工藝參數(shù)不合適

，導致帶鋼遞送邊與自由邊變形不均勻

。差異過大則會導致錯邊。

③成型縫咬合過緊

。如帶鋼跑偏

，會使帶鋼在成型器入口處角度增大，促使后橋角度偏大

。從而使成型縫咬合過緊而造成錯邊

。

④焊墊輥位置不正

。焊墊輥一般偏向1#成型輥10～15mm，偏心距過小則易造成正錯邊.偏心距過大則易造成反錯邊

。

⑤焊偏也是造成錯邊的一個因素

。長距離嚴重焊偏，會導致錯邊或開縫

，因此要控制焊偏

。

⑥帶鋼的遞送不好會造成帶鋼跑偏，使帶鋼邊緣擠厚

。從而造成錯邊

。

⑦帶鋼寬度不均一或帶鋼邊緣狀況不好，容易造成錯邊

。

⑧帶鋼表面不平整

，有較大波浪或硬彎都非常容易造成錯邊，因此要盡量提高矯平效果

。

⑨預彎輥輥型不合適或帶鋼兩端預彎量不合適

，均易造成錯邊，因此要有效的調(diào)整預量

。

(3)焊管設備成型縫時緊時松

、內(nèi)緊外松或開縫

①帶鋼工作寬度不均勻或帶鋼邊緣狀況不好，易造成成型縫時緊時松

。

②焊墊輥高度不夠

，易造成成型縫內(nèi)緊外松。

③帶鋼邊緣沒有坡口或存在倒坡口（帶鋼上寬下窄）

，造成成型縫內(nèi)緊外松

。

④立輥形狀不合適（通常成型器入口處采用斜立輥）。擠傷帶鋼下邊緣造成成型縫內(nèi)緊外松

。

⑤帶鋼遞送狀態(tài)不好

，易造成成型縫內(nèi)緊外松、時緊時松現(xiàn)象

。

⑥開縫通常是由于帶鋼變形嚴重不足

、工作寬度變化過快或內(nèi)焊長距離焊偏造成的。

(4)“噘嘴（竹節(jié)）”

①1#

、2#

、3#成型輥各排輥小輥的間距過大，使帶鋼自由邊懸空

，造成帶鋼變形不充分而產(chǎn)生“噘嘴（竹節(jié)）”

。

②帶鋼在成型器三輥彎板機的作用下會發(fā)生彈塑性變形，變形過程中，帶鋼上表面受擠壓

，下表面受拉

，因此在內(nèi)焊焊接過程中，受反作用力的影響

，成型縫兩邊緣會向外翻起產(chǎn)生“噘嘴（竹節(jié)）”

。

③由于立輥擠壓或剪邊、銑邊后帶鋼邊緣形狀不好

，成型縫嚙合時內(nèi)緊外松

，易形成“噘嘴（竹節(jié)）”。

④由于2#

、3#成型輥分別要為內(nèi)焊槍和焊墊輥留出空間

，因而形成變形盲區(qū)，造成r帶鋼遞送邊變形不足而產(chǎn)生“噘嘴（竹節(jié)）”

。

⑤剪邊后的帶鋼兩邊緣向下翹曲

，造成“噘嘴”。

⑥由于2#成型輥是懸臂式結構

，生產(chǎn)過程中會發(fā)生彈性變形

，因此2#輥需要有一定的“低頭”量來抵消這種變形。通常情況下

，“低頭”量越大

，“噘嘴（竹節(jié)）”現(xiàn)象越明顯。

⑦成型角度偏小

，容易加劇“噘嘴（竹節(jié)）”現(xiàn)象

。

(5)裂紋裂紋存在于焊縫或熱影響區(qū)內(nèi)部或表面，主要是由于環(huán)境溫度過低

、焊接冷卻速度過快或焊接過程中存在外力以及原料化學殘分不理想等因素而造成的。裂紋是最尖銳的一種缺口

，其缺口根部曲率半徑接近于零

，有明顯的應力集中。當應力水平尖銳且超過缺口根部的強度極限時

，裂紋就會擴展

，甚至貫穿整個截面而造成管線管失效。裂紋還會加劇管線管的疲勞破壞和應力腐蝕破壞

，因此是管線管中危害極大的一種工藝缺陷

。在鋼管生產(chǎn)中是必須絕對避免的。

成型所致裂紋產(chǎn)生的主要原因是應力的作用

，鋼管焊接冷裂紋決定于焊接時所處的應力狀態(tài)

，甚至在某些情況下，應力狀態(tài)還起決定性作用。管線鋼焊接過程中的應力有不同的來源

，包括不均勻加熱及冷卻過程中產(chǎn)生的熱應力

；金屬相變時產(chǎn)生的組織應力。在此情況下產(chǎn)生的裂紋主要體現(xiàn)為結晶裂紋狀態(tài)

，通過調(diào)整焊接狀態(tài)比較有效

。下面重點分析由自身拘束條件所致應力和焊接工藝所致附加應力造成的裂紋。

①在生產(chǎn)過程中由于內(nèi)壓輥壓下量不足

，導致帶鋼變形不足可能造成裂紋

。

②由于帶鋼變形不均勻而產(chǎn)生的裂紋。

③焊墊輥升得過高或輥型不當都有可能造成裂紋的產(chǎn)生

。

④原料存在硬彎及局部硬度不均勻也可能引起裂紋

，此種情況通常伴隨著錯邊的產(chǎn)生。

⑤成型過程中受力狀態(tài)發(fā)生變化所致裂紋

。

⑥由于帶鋼工作寬度變化

，后橋角度偏大，成型縫過緊也可能造成裂紋

。

⑦由于螺旋埋弧焊管內(nèi)

、外焊縫都是在鋼管作螺旋狀運動過程中同時進行焊接的，內(nèi)焊通常采用—F坡”焊

，內(nèi)焊縫的熔池無法實現(xiàn)在水平位置凝固

，只能在有坡度的內(nèi)表面凝固，加之焊接速度比較快

，鋼管的液態(tài)熔池金屬必須在運動的鋼管上完成結晶過程

，使焊縫成型條件惡化可能產(chǎn)生裂紋。

⑧外焊裂紋是厚壁螺旋埋弧焊管的特有缺陷

。其產(chǎn)生主要原因是成型系數(shù)不合適

，而造成成型系數(shù)不合適的原因主要是外焊坡口及坡口寬度不合適。

⑨鋼的化學成分

、淬硬傾向及鋼中的氫含量也是導致焊接過程中產(chǎn)生冷裂紋的重要
原因

。

(6)常見成型工藝缺陷的預防措施為了確保成型穩(wěn)定，有效減少成型工藝缺陷

，可采取如下的具體措施

。

①為了有效地把管徑和錯邊控制在合適的范圍內(nèi)，必須盡可能減小帶鋼的“月牙彎”

，
嚴格控制帶鋼對頭質(zhì)量

，精心控制帶鋼的遞送，避免人為造成“月牙彎”

。

②必須保證帶鋼的工作寬度和成型角度

，制定合適的成型工藝參數(shù)。

③要保證焊墊輥位置適當、原料的邊緣及矯平質(zhì)量符合要求

、預彎的調(diào)整合理

，避免出現(xiàn)人為硬彎。

④盡量以銑邊機替代圓盤剪

，既可以減少原材料消耗

，又可以有效提高帶鋼邊緣質(zhì)量。

⑤合理布置成型器1#

、9#

、3#輥，在保證焊墊輥的強度情況F

，應盡可能減少焊墊輥所占空間

，以確保1#和3#輥能夠調(diào)整到位。使遞送邊變形充分

；同時還要準確計算3個輥的排列位置

。盡可能減少變形盲區(qū)，保證3個輥處在一條螺旋線上

，且輥子應盡可能靠近帶鋼邊緣

，使帶鋼邊緣能夠得到合理充分的變形。

⑥利用焊墊輥在成型縫嚙合點和內(nèi)焊焊點之間的支撐作用

，合理調(diào)整焊墊輥的位置

、高度和角度，這對有效避免成型工藝缺陷也是非常有效的

。

⑦避免出現(xiàn)人為硬彎

，減少帶鋼工作寬度及遞送位置的變化，及時調(diào)整立輥位置

，使帶鋼邊緣平整

，不出現(xiàn)或盡量減少擠厚，從而穩(wěn)定成型

，確保良好的成型合縫狀態(tài)

。

⑧在使用圓盤剪的情況下，應合理調(diào)整圓盤剪的側間隙及上下間隙

，及時更換磨鈍的剪刃。確保圓盤剪處于良好的工作狀態(tài)

，使板邊不出現(xiàn)臺階

、毛刺、斜面等

。

⑨在厚壁螺旋埋弧焊管生產(chǎn)過程中

，要選擇合適的坡口型式及角度，采用先剪邊后銑邊或雙銑邊工藝，提高板邊加工工藝

，改善成型合縫狀態(tài)

。

⑩選擇合理的焊接工藝參數(shù)，保持良好的焊縫成型系數(shù)

，避免出現(xiàn)窄而深的合縫間隙

。

⑩合理調(diào)整內(nèi)焊焊點的位置，讓焊點偏離嚙合區(qū)

，在成型穩(wěn)定的狀態(tài)下焊接

，保證成型合縫狀態(tài)良好，以減少嚙合區(qū)成型合縫變化對內(nèi)焊質(zhì)量的影響

。

⑥因帶鋼變形嚴重不足而造成的裂紋

，可通過帶鋼的彈復量很容易作出判斷，通常情況下將彈復量控制在±10mm可避免產(chǎn)生此裂紋

。

⑥可以通過調(diào)整內(nèi)壓輥的傾角以及調(diào)整預彎量來解決由于帶鋼變形不均勻而產(chǎn)生的裂紋

。

⑩通過調(diào)整內(nèi)焊點位置和降低焊速，使焊縫盡可能在穩(wěn)定的狀態(tài)下成型

，可以有效地
消除內(nèi)焊縫液態(tài)熔池金屬結晶過程中產(chǎn)生的微裂紋

。

⑩通常情況下，將+1016 mm×17. 5mm鋼管坡口寬度控制在5～7mm范圍內(nèi)

，不會產(chǎn)生裂紋

，也不會產(chǎn)生未焊透等缺陷。合理選擇成型工藝參數(shù)

，對增加生產(chǎn)過程中成型的穩(wěn)定性和減少成型工藝缺陷是非常關鍵的

。

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