一种螺旋钢管管端扩径方法及扩径装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种螺旋焊管管端扩径方法，按标准规格钢管理论内径制作扩径头，采用静水压试验机将扩径头压入螺旋焊管管端，使其管端直径精度达到要求。一种螺旋焊管管端扩径装置，包括静水压试验机和扩径头，所述静水压试验机的钢管托架用于支承钢管并可调节钢管高度，扩径头固定在静水压试验机移动端挡板内侧，并可随之移动。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)利用静水压试验机代替钢管扩径机完成钢管管端扩径作业，节约了设备投资近50万元；2)自制扩径头替代扩径模块，节约设备配件投资近100万元；3)利用静水压试验机来对钢管进行扩径作业，不必另设精整线场地，减小企业占地面积。
【专利说明】一种螺旋钢管管端扩径方法及扩径装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢管管端修整【技术领域】，尤其涉及一种大口径螺旋钢管管端扩径方法 及扩径装置。
【背景技术】
[0002] 在油气长输管线施工中，为方便钢管管端对口组焊，需保证对接钢管两侧管端一 定长度范围内的直径尺寸和椭圆度接近一致，且公差要求较为严格。因此螺旋钢管的生产 过程中要经过管端修整工序来保证尺寸精度和消除内应力，但在螺旋钢管实际生产中，由 于钢板机械性能的波动、对回弹等因素的影响估计不准确等因素，常常会出现管端直径超 差的现象。
[0003] 钢管管端直径偏小时需要对钢管进行扩径，目前常用机械冷扩径的方法，用带有 模块的钢管扩径机实现，但这种扩径机的模块是根据钢管管径定制的，而螺旋钢管的管径 范围在φ 219-φ 2540之间，管径规格达到近30种，即需要定制30种模块，通常钢管企业的 扩径机采用错位布置两台，也就是说模块需要定制60套，根据管径不同价格不同，管径越 大价格越贵，每套价格在2万-15万之间，加上扩径机本身价格也比较昂贵，增加了企业的 成本压力。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种螺旋钢管管端扩径方法及扩径装置，利用钢管企业必备的静水 压试验机配合扩径头达到对钢管进行扩径的目的，制作安装方便，操作简单，极大地降低了 企业成本压力。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
[0006] 一种螺旋钢管管端扩径方法，按标准规格钢管理论内径制作扩径头，采用静水压 试验机将扩径头压入螺旋钢管管端，使其管端直径精度达到要求。
[0007] 一种螺旋钢管管端扩径方法，包括如下步骤：
[0008] 1)根据标准钢管管端理论内径加工制作扩径头，将扩径头安装在静水压试验机的 移动端挡板上；
[0009] 2)将需扩径钢管吊放到静水压试验机的钢管托架上，调整钢管托架使钢管扩径端 与扩径头轴线对正；钢管另一端通过静水压试验机固定端固定；
[0010] 3)启动静水压试验机的主油缸，调整压力为40?70MPa，移动端带动扩径头进入 钢管，待锥形段全部进入钢管后停车，移动端退回到原位；
[0011] 4)测量钢管直径，重复步骤3)，直至管端直径达到标准要求。
[0012] 所述扩径头利用锥形段实现钢管由管端直径向管径的过渡，锥形段长度为200? 300mm，斜率为尤= (0.00075?0.0015)f ;式中：D-标准规格钢管理论内径；L-锥形段长度。
[0013] 用于实现一种螺旋钢管管端扩径方法的装置，包括静水压试验机和扩径头，所述 静水压试验机的钢管托架用于支承钢管并可调节钢管高度，扩径头固定在静水压试验机移 动端挡板内侧，并可随之移动。
[0014] 所述扩径头由依次设置的连接法兰、直段钢管、锥形段钢管和堵头钢板组成，连接 法兰上设有与静水压试验机移动端挡板相适应的法兰孔；锥形段钢管长度为200?300_， 锥形段斜率为尤=(0.00075?0.0015)f ;式中：D-标准规格钢管理论内径；L-锥形段长度。
[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0016] 1)利用静水压试验机代替钢管扩径机完成钢管管端扩径作业，节约了设备投资近 50万元；
[0017] 2)自制扩径头替代扩径模块，节约设备配件投资近100万元；
[0018] 3)利用静水压试验机来对钢管进行扩径作业，不必另设精整线场地，，减小企业占 地面积。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是本发明所述装置的工艺布置图。
[0020] 图2是扩径头的主视图。 图3是图2中的A-A剖视图。
[0021] 图中：1.静水压试验机11.固定端12.固定端挡板13.移动端挡板14.移动端 15.主油缸16.钢管托架2.钢管3.扩径头31.连接法兰32.直段钢管33.锥形段钢管 34.堵头钢板4.固定螺检5.弹費塾圈
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明：
[0023] 一种螺旋钢管管端扩径方法，按标准规格钢管理论内径制作扩径头，采用静水压 试验机1将扩径头3压入螺旋钢管2管端，使其管端直径精度达到要求。
[0024] 本发明一种螺旋钢管管端扩径方法，包括如下步骤：
[0025] 1)根据标准钢管2管端理论内径加工制作扩径头3,将扩径头3安装在静水压试 验机1的移动端挡板13上；
[0026] 2)将需扩径钢管2吊放到静水压试验机1的钢管托架16上，调整钢管托架16使 钢管2扩径端与扩径头3轴线对正；钢管2另一端通过静水压试验机固定端11固定；
[0027] 3)启动静水压试验机1的主油缸15,调整压力为40?70MPa，移动端14带动扩 径头3进入钢管2,待锥形段33全部进入钢管2后停车，移动端14退回到原位；
[0028] 4)测量钢管2直径，重复步骤3)，直至管端直径达到标准要求。
[0029] 所述扩径头3利用锥形段33实现钢管2由管端直径向管径的过渡，锥形段33长度 为200?300_，斜率为大=(〇.〇〇〇75?0.00丨5)|;式中：D-标准规格钢管理论内径；L-锥 形段长度。
[0030] 见图1，是本发明所述装置的工艺布置图，用于实现一种螺旋钢管管端扩径方法的 装置，包括静水压试验机1和扩径头3,所述静水压试验机1的钢管托架16用于支承钢管2 并可调节钢管2高度，扩径头3固定在静水压试验机移动端挡板13内侧，并可随之移动。
[0031] 见图2-图3,是扩径头3的结构示意图。所述扩径头3由依次设置的连接法 兰31、直段钢管32、锥形段钢管33和堵头钢板34组成，连接法兰31上设有与静水压试 验机移动端挡板13相适应的法兰孔；锥形段钢管33长度为200?300mm，锥形段斜率为 尺=(0.00075-0.0015)f ;式中：D-标准规格钢管理论内径；L-锥形段长度。
[0032] 按标准API SPECIFICATION 5L《管线钢管规范》（第45版）要求，钢管2管端直 径的公差为D±l. 6,在此范围内为合格钢管，超差的即为不合格产品；同时按照API标准： "8. 9. 2除另有协议外，冷扩径钢管的定径率不应小于0. 003且不应大于0. 015。8. 9. 3除另 有协议外，定径率Sr应采用公式（1)计算：
[0033] Sr = I Da-Db | /Db......公式（1)
[0034] Da指制造商指定的定径后外径，用mm(in)表示；
[0035] Db指制造商指定的定径前外径，用mm (in)表示；
[0036] |Da-Db|指外径差的绝对值，用mm (in)表示；"
[0037] 扩径率是直径扩大量和钢管直径的比值，本发明设定扩径率为0. 3%?1. 5%，即 (D-Dl) /Dl = (0. 003?0. 015)，式中D为标准规格钢管理论内径，Dl为扩径前的钢管内 径；扩径头的斜率K = (D-Dl)/2L，式中L为锥形段33的长度，经换算得出锥形段33的斜 率为尺=(0.00075 ?0_00丨 5)f ,,
[0038] 以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具 体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特 别说明均为常规方法。
[0039] 【实施例1】规格为D529 X 8的螺旋钢管扩径方法
[0040] 制作扩径头3 :D529 X 8标准规格钢管理论内径为513mm，设定扩径头3锥形段33 的长度L = 200mm，系数取为0. 001，则锥形段33的斜率/C = (0.001)f =0. 0025,即锥形段33 大头直径为513_，小头直径为512_，理论扩径率为0. 19%，符合要求。
[0041] 采用20mm钢板制作连接法兰31和堵头钢板34,直段钢管32和锥形段钢管33可 采用同规格钢管管头加工制作以节约材料。
[0042] 在钢管静水压试验过程中，静水压试验机固定端挡板12和移动端挡板13主要起 对钢管2管端进行密封的作用，钢管试压用的水通过静水压试验机固定端11注入到钢管2 中，静水压试验机移动端14移动后压紧在钢管2另一端以实现对钢管2管端的密封，静水 压试验机1的主油缸15与静水压试验机移动端14固定在一起，其主要作用是对钢管2在 试压过程中产生的压力进行平衡。
[0043] 本发明充分利用静水压试验机主油缸15的加压功能，将扩径头3通过固定螺栓4 和弹簧垫圈5固定在静水压试验机1的移动端挡板13上，当主油缸15加压后，扩径头3随 移动端挡板13向钢管2管端方向移动，并进入钢管2内达到扩径的目的。
[0044] 本实施例中，钢管2管端直径的公差为D± 1.6,即管端直径在（527. 4?530. 6)范 围内为合格，需扩径钢管2实测直径为526. 5_，启动静水压试验机1的主油缸15,调整压 力为70MPa，移动端14带动扩径头3进入钢管2,待锥形段33全部进入钢管2后停车，移动 端14退回到原位；测量钢管2扩径后外径尺寸为529. 7mm，达到产品标准要求，实际扩径率 0.6%，符合要求。
【权利要求】
1. 一种螺旋钢管管端扩径方法，其特征在于，按标准规格钢管理论内径制作扩径头，采 用静水压试验机将扩径头压入螺旋钢管管端，使其管端直径精度达到要求。
2. 根据权利要求1所述的一种螺旋钢管管端扩径方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 根据标准钢管管端理论内径加工制作扩径头，将扩径头安装在静水压试验机的移动 端挡板上； 2) 将需扩径钢管吊放到静水压试验机的钢管托架上，调整钢管托架使钢管扩径端与扩 径头轴线对正；钢管另一端通过静水压试验机固定端固定； 3) 启动静水压试验机的主油缸，调整压力为40?70MPa，移动端带动扩径头进入钢管， 待锥形段全部进入钢管后停车，移动端退回到原位； 4) 测量钢管直径，重复步骤3)，直至管端直径达到标准要求。
3. 根据权利要求1所述的大口径螺旋钢管管端扩径方法，其特征在于，所述扩径 头利用锥形段实现钢管由管端直径向管径的过渡，锥形段长度为200?300mm，斜率为
式中：D-标准规格钢管理论内径；L-锥形段长度。
4. 用于实现权利要求1所述的一种螺旋钢管管端扩径方法的装置，其特征在于，包括 静水压试验机和扩径头，所述静水压试验机的钢管托架用于支承钢管并可调节钢管高度， 扩径头固定在静水压试验机移动端挡板内侧，并可随之移动。
5. 根据权利要求3所述的一种螺旋钢管管端扩径装置，其特征在于，所述扩径头由 依次设置的连接法兰、直段钢管、锥形段钢管和堵头钢板组成，连接法兰上设有与静水 压试验机移动端挡板相适应的法兰孔；锥形段钢管长度为200?300mm，锥形段斜率为
:式中：D-标准规格钢管理论内径；L-锥形段长度。
【文档编号】B21D41/02GK104475599SQ201410723101
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】张世连, 马露涛 申请人:中冶辽宁德龙钢管有限公司