专利名称：一种uoe大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钢管生产设备领域，具体地，本实用新型涉及一种UOE大口径直 缝焊管管端椭圆度自动修正装置，所述UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置用于 钢管生产时，对管端椭圆度大于6% (即最大外径与最小外径之差与名义外径的比值)的大 口径直缝焊管管端进行修正矫圆。
背景技术：
UOE大口径钢管(Uing-Oing成型法)应用范围十分广阔，不仅应用于铺设长距离 高压输油气管线，并且已经扩展到以气体，液体作为推动力输送矿石、谷物、石油、煤炭。此 外，在工程建设中，它还被用于海底隧道，海底打桩，防坡提及海上采油平台等。而在其它领 域，它还可用于高压容器，机架外壳等。石油天然气输送用UOE焊管，生产线采用Uing-Oing成型工艺，成型后的钢管采用 五条三丝内焊设备，四条三丝外焊设备进行焊接，焊接后可根据客户要求，采用机械扩径或 水压扩径，提高尺寸精度，清除内应力。在UOE钢管等钢铁产品中，大口径钢管的管端椭圆度指标是一个非常重要的参 数。根据中国石油天然气股份有限公司西气东输二线管道工程采用的直缝埋弧焊管技术条 件对中管端椭圆度的要求，距管端IOOmm范围内钢管的椭圆度(即最大外径与最小外径之 差与名义外径的比值)应不大于0.6%。其目的在于，当在野外对两管进行配管焊接施工 时，使其能顺利的完成焊接。反之，如果钢管管端椭圆度超标，就会造成两管对焊的困难，即 使能对焊在一起，也会产生很大的残余应力，从而，导致焊缝处的机械性能下降，降低了管 道在使用过程中的安全性，所以管端椭圆度超标的钢管是不可以使用的。目前，国内几乎所有在产的UOE大口径直缝焊管机组生产的钢管均存在管端椭圆 度超标现象，其原因涉及来料宽厚板性能与板形，以及成形、焊接与扩径等生产工艺。当管端椭圆度超标的管子出现后，生产现场通常会采取将管子调回进行再次扩 径，或者切除管子管端椭圆度超标部分的方法来修正管端的椭圆度。但在通常的情况下，管 端椭圆度超标的管子数量比较多，大约要占总量的10%，所以采用以上方法进行管端的椭 圆度修正会严重影响了生产线效率和收得率。因此，对于生产现场而言，开发一种结构简单，作业时间短，操作方便，修正效率高 的UOE大口径直缝焊管的管端椭圆度修正装置显得非常必要。目前，已经有很多专利和文献提出了相关的钢管管端椭圆度修正方法和装置，例 如公开号为“ JP59127927A”的日本专利提出了一种管端真圆度修正装置。如图5所示，上述日本专利公开的装置采用了从管子内表面向外扩顶，将管子撑 圆修正的方法。其中与管子内表面相接触的辊子一端通过保持具和安装座固定在固定盘 上，另一端通过拉杆和铰链连接到气缸。通过气缸拉的动作可以实现辊子的向外扩顶将钢 管撑圆的动作，以此来修正管端的椭圆度。然而，此种装置的结构形式主要用于小口径钢管 管端椭圆度修正。同时，由管子内表面接触的辊子结构可以看出，该装置对钢管管端椭圆度的修正范围比较小，要修正管端IOOmm范围内的椭圆度需进行多次操作，效率低。专公开号为“JP55144336A”的日本专利提出了另外一种对钢管管端形状和尺寸进 行矫正的方法及装置。如图6所示，其中，支撑环由两个半圆构成，可安装在离开管端200mm处。液压缸 安装在支撑环的外圆圆周上，数量为3个。连接装置用于连接液压缸活塞杆和扩管修正装 置。该装置在进行管端修正作业时，需要将管端50mm范围处加热到300°C，然后液压缸根据 所需的圆度和尺寸将扩管修正装置拉入，以此修正管子管端的椭圆度。修正作业完成后，管 端在室温下冷却，液压缸则反向动作，拔出模具，然后断开连接，拆下修正装置。该装置使用 不便，作业过程复杂，很难满足生产节奏的要求。专利申请号为“88107835. 2”的中国专利提出了一种大口径钢管的管端椭圆度矫
正方法及装置。如图7所示，它主要通过先后对管子管端进行扩径，缩径，这两个步骤来完成对管 子管端椭圆度修正。该装置的修正精度比较高，但它的结构相对复杂，制造成本高，修正作 业过程复杂，使用灵活性差，效率低。
实用新型内容为克服上述缺点，本实用新型的目的在于提供一种UOE大口径直缝焊管管端椭 圆度自动修正装置，所述UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置采用了对管子管端 外表面长轴方向的挤压来实现管子管端椭圆度超差的修正，从而提高管子管端椭圆度的修 正效率以及管子管端椭圆度的合格率，特别适用于外压式UOE大口径直缝焊管管端椭圆度 的自动修正。为实现本实用新型的目的，本实用新型的UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修 正装置技术方案如下一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，包括机架、设置于机架立柱 内侧的导轨，其特征在于所述一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置还包括 设置于机架上部的上模模具和上模模具连接件，设置于机架下部的下模模具和下模模具连 接件，设置于机架顶端的主液压缸和液压缸连接件。根据本实用新型所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特 征在于，所述上模模具由上模模具连接件与主液压缸和导轨连接。根据本实用新型所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特 征在于，所述下模模具由下模模具连接件固定在机架下部。由此可由主液压缸带动上模模具，与位于机架的下模具共同作用，实现对管子管 端长轴方向的内压作用。根据本实用新型所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特 征在于，所述上模模具的下端和下模模具的上端具有V形开口，所述开口角度为130 150 度，所述开口的长度为500 1500mm，高度为250 350mm。由此可适用于各种类型的管子，覆盖了 Φ508πιπι至Φ 1422mm的各个规格根据本实用新型所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特 征在于，所述导轨长1. 5 2. 5米，包括设置于机架两立柱内侧的两个导轨固定副，与导轨固定副活动连接的两个导轨移动副二，设置于两个导轨移动副二之间并与导轨移动副二铰 接连接的的导轨移动副一，所述导轨移动副一与上模模具连接件相接。根据本实用新型所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特 征在于，所述导轨固定副具有导槽，所述导轨移动副二位于导轨固定副的导槽内，所述导轨 移动副二与导轨固定副之间有1. 5 2. 5mm的间隙。由此可由导轨对上模模具进行导向并承受由管子作业过程中有可能出现的偏载 而引起的侧向力。根据本实用新型所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特 征在于，所述主液压缸包括液压缸缸体，设置于缸体底部的连接杆、液压缸活塞和液压缸鞍 座，设置于液压缸顶部的拉线编码器。由此，可监测液压缸的行程，防止作业过程中的误操作，导致对长轴的过挤压。根据本实用新型所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特 征在于，所述液压缸活塞为球形。根据本实用新型所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特 征在于，所述液压缸鞍座与活塞的接触面为凹半球形。由此可云液压缸活塞在液压缸鞍座的半球形槽内活动，使液压缸鞍座能在任意方 向倾斜3度，以抵消偏载。本实用新型还包括液压动力单元和控制单元，所述液压动力单元由双级泵，电磁 换向阀，节流阀，压力表，调压阀，液控单向阀及其附件等组成。液压缸活塞通过液压控制单元中的双级泵可获得空载情况下和带负载情况下两 种速度，通过电磁换向阀能完成活塞的双向运动控制，而通过液控单向阀则可锁紧油缸。控制单元主要包括了监控计算机，用于实现人机界面，完成控制和监测；主控 PLC，实现主流程控制；控制柜，安装电气控制系统的所有元器件；机侧盘，用于修正装置的 设备维护；以及检测传感器。作用是对修正装置进行控制操作，同时对油缸活塞行程和液 压缸的压力进行监测。以上三部分共同组成了本实用新型的UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正 装置，它结构简单，操作方便，作业时间短，能够支撑快节奏的现场大口径直缝焊管的生产， 可有效提高外压式UOE大口径直缝焊管管端椭圆度的合格率。
图1是本实用新型的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置结构示意 图，图2是本实用新型的作业示意图，图3是本实用新型的主液压缸示意图，图4是本实用新型的导轨示意图。图5是以往的管端真圆度修正装置一例，图6是以往的管端真圆度修正装置又一例，图7是以往的管端真圆度修正装置又一例， 图中，1为主液压缸，2为液压缸连接件，3为机架，4为上模模具连接件，5为上模模具，6为导轨，7为下模模具，8为下模模具连接件，9为传动辊，10为钢管，11为修正装置，12 为液压缸缸体，13为液压缸活塞，14为液压缸鞍座，15为拉线编码器，16为连接杆，17为导 轨移动副一，18为导轨移动副二，19为导轨固定副。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。图1是一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置的执行机构，所述执行 机构包括主液压缸1，其特征在于，主液压缸行程为1. 2m,作用力为200t的双作用油缸，通过液压缸连接件2与机架 3相连。作为主执行机构带动模具完成钢管管端椭圆度的修正。液压缸行程1. ail可覆盖从 Φ508πιπι至Φ 1422mm的各个规格的管子，从而达到修正不同规格管子的目的。主液压油缸 的动力由液压系统提供，而液压缸的动作行程控制则由自行开发的PLC控制系统来完成。此外，如图3所示，主液压缸还在活塞杆13处配置了球形鞍座14，以及外部拉线式 编码器15。其中，球形鞍座14相对活塞杆13可在360度方向倾斜3度，以避免活塞杆13 受到在进行整圆作业的过程中有可能产生的偏载；而外部拉线式编码器15则是与缸体12 连接，并将编码器拉线的一端通过连接杆16与活塞杆13连接，从而通过外部拉线式编码器 15的拉线行程来可测得活塞杆13在作业过程中的实际行程。机架3，其特征在于，作为基础结构，机架采取了龙门架的形式。在机架上可安装住液压缸1和上模模 具5，下模模具7以及用于导向的导轨6，从而使各部分协调动作来实现管端椭圆度的修正。 整个机架长约为2m，高约为3. 2m.模具单元，其特征在于，模具单元与管端外表面直接接触，采用V形架的形式，包括了上模模具5和下模模 具7。其中上模模具5通过上模模具连接件4和主液压缸相连，而下模模具7则是通过下模 模具连接件8和机架3的底座相连。模具的适用范围同样覆盖了从Φ508mm至Φ 1422mm 的各个规格的管子。当执行修正作业时，通过上下模对管端长轴的共同作用，实现椭圆度的 修正。导轨6，如图4所示，其特征在于，导轨6的长约2m，导轨6的固定副19位于机架3两侧，而导轨移动副1 (17)和导 轨移动副2(18)共同构成了导轨6的移动副；其中导轨移动副1(17)与上模模具连接件4 相连。而导轨移动副2(18)则位于导轨固定副19的导槽内，导轨移动副2(18)与导轨固定 副19之间有2mm左右的间隙。此处，导轨移动副1 (17)和导轨移动副2(18)采用铰接，以 便使得导轨能更好的承受整圆作业过程中有可能出现的偏载。当进行修正作业上模模具5 在液压缸1的带动下进行上下移动时，导轨6则是可起导向作用，保证上模模具5的直线动 作。图2是外UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置作业示意图，图中包括了 传动辊9，钢管10和修正装置11，修正装置的修正流程为，1 管端椭圆度超标管子进入管端修正工位，管端传感器确认到达许可操作位置，并将管端长轴旋转至焊缝朝下方向。2:上位机将该管体规格尺寸等信息发送至自动管端修正装置的控制单元，控制模 型确定压下量、压下速度等工艺参数。3 锁定辊道，开始管端修正的自动作业。4:液压缸携带上模沿导轨下降，直至上模携带的传感器检测到管壁后液压缸停止。5 根据控制模型的修正工艺参数，液压缸进行低速内压修正作业。6 到达设定的内压行程后，液压缸停止并保持压力。7 完成保压后，液压缸携带上模沿导轨缓慢收回。8:上模返回待机位。此外，修正装置还设置了超过额定压力保护、液压缸行程限位保护、辊道联锁等保 护措施以确保操作人员及设备的安全。本专利实用新型的UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置结构简单，作业 灵活方便，使用安全，效率高，对管端椭圆度超标的问题提出了全新的解决方案，提高了生 产效率，满足了现场生产的需求，特别适用于外压式UOE大口径直缝焊管管端椭圆度的自 动修正，具有良好的推广应用前景。
权利要求1.一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，包括机架(3)、设置于机架立柱 内侧的导轨(6)，其特征在于所述一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置还包 括设置于机架C3)上部的上模模具( 和上模模具连接件G)，设置于机架C3)下部的下模 模具(7)和下模模具连接件(8)，设置于机架顶端的主液压缸和液压缸连接件。
2.根据权利要求1所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特征 在于，所述上模模具(5)由上模模具连接件(4)与主液压缸(1)和导轨(6)连接。
3.根据权利要求1所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特征 在于，所述下模模具(7)由下模模具连接件(8)固定在机架(1)下部。
4.根据权利要求1所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特征 在于，所述上模模具(5)的下端和下模模具(7)的上端具有V形开口，所述开口的角度为 130 150度，长度为500 1500mm，高度为250 ；350讓。
5.根据权利要求1所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特征 在于，所述导轨(6)长1.5 2. 5米，包括设置于机架两立柱内侧的两个导轨固定副(19)， 与导轨固定副活动连接的两个导轨移动副二(18)，设置于两个导轨移动副二(18)之间并 与导轨移动副二(18)铰接连接的的导轨移动副一(17)，所述导轨移动副一(17)与上模模 具连接件(4)相接。
6.根据权利要求4所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特征 在于，所述导轨固定副(19)具有导槽，所述导轨移动副二(18)位于导轨固定副(19)的导 槽内，所述导轨移动副二(18)与导轨固定副(19)之间有1. 5 2. 5mm的间隙。
7.根据权利要求1所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特征 在于，所述主液压缸(1)包括液压缸缸体(12)，设置于缸体底部的连接杆(16)、液压缸活塞 (13)和液压缸鞍座(14)，设置于液压缸顶部的拉线编码器(15)。
8.根据权利要求1所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特征 在于，所述液压缸活塞(1 为球形。
9.根据权利要求1所述的一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，其特征 在于，所述液压缸鞍座(14)与活塞的接触面为凹半球形。
专利摘要一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置，包括机架(3)、设置于机架立柱内侧的导轨(6)，其特征在于所述一种UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置还包括设置于机架(3)上部的上模模具(5)和上模模具连接件(4)，设置于机架(3)下部的下模模具(7)和下模模具连接件(8)。设置于机架顶端的主液压缸和液压缸连接件。本实用新型的UOE大口径直缝焊管管端椭圆度自动修正装置结构简单，作业灵活方便，使用安全，效率高，对管端椭圆度超标的问题提出了全新的解决方案，提高了生产效率，满足了现场生产的需求，特别适用于外压式UOE大口径直缝焊管管端椭圆度的自动修正，具有良好的推广应用前景。
文档编号B21D1/08GK201900152SQ20102054203
公开日2011年7月20日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者乔俊良, 吕常青, 吴瑞珉, 徐振亚, 杨赛丹, 潘胜波, 许晔, 谢仕强, 金成国 申请人:宝山钢铁股份有限公司