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1、焊管·第24卷第5期·2001年9月·31·螺旋焊管成型角的合理選擇韓麗娟①郭衛(wèi)東②(太原礦山機器集團有限公司設(shè)計研究院030009)摘要介紹了成型角與帶鋼寬度和螺旋焊管直徑的關(guān)系,通過對成型角與焊縫應(yīng)力關(guān)系以及成型角與生產(chǎn)能力的關(guān)系的分析,指出螺旋焊管的成型角取40°～75°比較合適。主題詞鋼帶鋼焊接鋼管螺旋縫鋼管成型角焊縫應(yīng)力1前言面對成型角的合理選擇作一番討論。隨著石油天然氣工業(yè)和管道建設(shè)的發(fā)展,尤其是國家西部開發(fā)的西氣東輸項目的實施,螺旋焊管的需求量越來越大,同時連軋帶鋼生產(chǎn)的日益發(fā)展,焊接技術(shù)的進步和自控電子技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用,也為發(fā)展螺旋焊管
2、提供了可能的條件。螺旋焊管技術(shù)中,成型角是一個重要的參數(shù),它是指螺旋焊管生產(chǎn)中帶鋼(管坯)中心線與成型焊接后的螺旋管軸線之間的夾角(為銳角),用A表示,如圖1所示。從圖1中圖1螺旋焊管成型示意圖可以看出它與帶鋼(管坯)寬度、螺旋管直徑、vc—焊出速度vH—焊接速度S—螺距應(yīng)力和生產(chǎn)率有一定的關(guān)系,下面從這幾方B—鋼帶寬度D—鋼管直徑A—成型角出I型、V型、Y型、X型焊接坡口,銑刀盤上整鋼板中心線使其與銑邊機的中心線保持一帶有調(diào)角機構(gòu),可變更銑削角。致,保證兩邊銑削均勻。(3)銑削出表面光滑平整、無毛刺、無氧總之,銑邊機對于改善板邊加工質(zhì)量、提化層,有一定
3、的粗糙度、板寬精度高、無板邊高焊接質(zhì)量及生產(chǎn)效率有著很重要的作用。變形,有利于在焊接過程中減少焊接缺陷。我們應(yīng)借鑒三菱銑邊機的先進之處對現(xiàn)有的(4)該銑邊機采用了傾斜及順銑的銑削刨邊機進行改造,用銑邊機逐步取代刨邊機,方法,使刀具壽命長、更換次數(shù)少、可保持連從而不斷提高產(chǎn)品的質(zhì)量,為石油管道工業(yè)續(xù)生產(chǎn)。提供高標準的優(yōu)質(zhì)鋼管。(5)板邊控制采用CPC控制,即中心位(收稿日期:2001-05-20)置控制,通過檢測元件檢測帶鋼寬度,隨時調(diào)①韓麗娟,1988年畢業(yè)于太原重型機械學(xué)院軋鋼機械設(shè)計專業(yè),從事螺旋焊管機組、高速線材軋機設(shè)計。②郭衛(wèi)東,1988年畢業(yè)于
4、太原重型機械學(xué)院軋鋼機械設(shè)計專業(yè),從事螺旋焊管機組、高速線材軋機設(shè)計。·32·焊管·2001年9月2成型角與帶鋼(管坯)寬度和螺旋焊出增大成型角將會減小焊縫的法向應(yīng)力,由管直徑的關(guān)系于生產(chǎn)螺旋焊管用的原料是縱軋的鋼帶,它由圖1可見,成型角A、鋼帶寬度B、鋼管的沖擊韌性沿軋制方向高于橫向方向,對螺直徑D三者之間的函數(shù)關(guān)系如下:旋焊管的環(huán)向韌性有所改善。由圖可以看出cosA=B?PD(1)成型角在40°～75°比較適合。公式(1)反映的是螺距間對縫為零時理想筆直圓柱面上的螺旋線狀態(tài)A、B、D之間的關(guān)系式。由此可見,鋼帶寬度一定的情況下,成型角的變化直接影響鋼
5、管直徑的變化,同時同一直徑的鋼管可以使用不同寬度的鋼帶,利用不同的成型角而成型。從生產(chǎn)的可行性和經(jīng)濟性考慮,鋼帶寬度與鋼管直徑比是有一定界限和范圍的。從經(jīng)濟性考慮,成型角愈小生產(chǎn)效率愈高,如采用30°成型角將比圖2螺旋焊管應(yīng)力圖采用50°成型角生產(chǎn)相同管徑的鋼管增產(chǎn)4成型角與生產(chǎn)能力的關(guān)系1?4左右。從可行性來講,成型角過小調(diào)型后由圖1可以看出鋼管的焊出速度vc和鋼管圓度差,鋼管質(zhì)量比較差。焊接速度vH之間的關(guān)系為:vc=vHcosA(5)3成型角與焊縫應(yīng)力的關(guān)系由上可以看出,采用小的成型角可以提螺旋焊縫所承受的應(yīng)力比直縫的小,僅高生產(chǎn)能力,但采用過小的
6、成型角,前面提過為直縫的75%～90%,因此能夠承受較大的又存在許多弊端。通常帶鋼的寬度與鋼管外壓力。與相同直徑的直縫焊管比較,壁厚可減少10%～25%。從材料力學(xué)觀點來看,一個徑之比為1.3～2.2,在這種情況下成型A=薄壁的圓形筒(如輸油管),當其承受內(nèi)壓時45°42′～65°36′。徑向應(yīng)力Rc是軸向應(yīng)力R1的兩倍。見公式(2)(3)。5結(jié)論通過以上的分析,我們可以得出在螺旋PDPR徑向應(yīng)力:Rc==(2)2tt焊管生產(chǎn)中,成型角的選擇,直接影響螺旋焊軸向應(yīng)力:RPDPR(3)管原料、成品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。結(jié)合我們給用1==4t2t2戶的設(shè)計和制造,
7、無論是連續(xù)式生產(chǎn)還是間式中P—內(nèi)壓力,N?mm;斷式生產(chǎn),成型角均在40°～75°之間。同時我R—鋼管半徑,mm;們感到成型角的選擇,仍是我們在今后設(shè)計t—鋼管壁厚,mm。過程和生產(chǎn)實踐過程中應(yīng)該不斷研究和掌握因此,在確定壁厚時徑向應(yīng)力是決定因的問題。素。螺旋型焊縫的切線與管筒體表面上的縱(收稿日期:2001—03—12)向直線(即圓筒體軸線在表面上的平行線)間形成的夾角即為成型角A,由圖1可以得到內(nèi)壓力所引起的垂直于焊縫的應(yīng)力RA為:RA=RccosA(4)由螺旋焊管應(yīng)力圖(如圖2所示)可以看第24卷第5期英文摘要·61·bepaidattention
8、to.SubjectTerms:steelpipeseamlesspipewel
