专利名称：螺旋焊管的定径方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于金属管材的无切削处理，是一种螺旋焊管的定径方法及设备。
金属螺旋焊管主要用于气、液的输送，在施工中需将螺旋焊管一一对接焊成输送管线。在螺旋焊管中的生产中由于种种原因其成型后的管径难以精确控制，从而造成同一规格管子的实际直径不一致，给施工现场中的管子对接带来很大困难，并影响管线的焊接质量和施工进度。解决这一问题的途径之一是设法将螺旋焊管的管径处理成一致，即对成型的焊管再进行定径处理。申请人经过大量试验证明螺旋焊管是可以适当扩张的，但扩张不能太大，一般情况下扩张率大于5%时则焊管将发生破裂。因此，申请人提出可采用扩张的方法来对螺旋焊管进行定径。据申请人所知，近年来有人也曾提出过螺旋焊管的定径方法，该方法是先测量焊管的实际管径及定径处材料的屈服强度，然后根据测量结果给出扩径率，将焊管直径扩成一致。需要指出的是这里所说的定径虽然也是将管子扩张，但与通常所称的管子扩径不同通常所称的管子扩径，其主要目的是将较小口径的管子扩张成口径较大的管子。在扩张过程中管子的变形量较大，因此被扩管子的管壁较厚，而且也多是非焊接管。而这里所说的定径扩张其目的是使已成型的管子的直径趋于一致，管子的变形量是较小的。另外，螺旋焊管是用带钢卷绕、焊接而成，其管壁较薄，因此也不允许有较大的扩张量。从螺旋焊管的定径要求来讲，除了对径向尺寸有要求而外，对定径后的管的屈服极限与强度极限的比值也有一定要求。例如普通钢螺旋焊管，该比值应不大于0.85。正是由于上述的情况和原因，到目前为止还没有找到一个较好的螺旋焊管的定径认识方法。上面所提到的定径方法，由于每根管子的内径不同，而且每根管子各区段的屈服极限也不相同，所以在定径时要分别对每根管径及屈服极限进行测量。显然，这种定径方法是非常繁琐与复杂的，难以在生产中应用。
本发明的目的是提供一种操作简便、生产率较高的螺旋焊管的定径方法及设备。
本发明所提供的螺旋焊管的定径方法是(1)先使内胀式定径头的外周面与被定径管段内壁的非焊缝区紧密接触，并以此时的定径外径作为定径基准，(2)定径头按设定的扩张量胀开，对被定径管段内壁施加径向力，使管壁产生塑性变形，(3)定径头径向回缩，(4)定径头移向下一邻接管段，按前述(1)、(2)、(3)步骤进行，直至将所需管段定径完毕。
本方法的定径过程申请人亦称之为空扩-实扩-收缩。步骤(1)为空扩，定径头对管壁施加的力很小，管子只发生微小的弹性变形。此时定径头的直径作为下一步实扩时定径头扩张的起点。步骤(2)为实扩，定径头按设定的扩张量张开。对同规格的同一批管子而言，该扩张量是一样的。步骤(3)为收缩。一般情况下只要求对管子的两端进行定径处理。当要求定径管段较长时，可采用步进方式按步骤(1)、(2)、(3)进行。
本发明所提供的螺旋焊管的定径设备具有一个送管装置、一个内胀式定径头和两个驱动定径头内胀芯移动的液压缸，其中两个液压缸的活塞杆串接，且与定径头内胀芯相联，定径头的外表面设有与被定径管子焊缝相吻合的螺旋凹槽。本设备工作过程如下送管装置将螺旋焊管送到定径头处，使管子套在定径头外，并使管子的焊缝对着定径头外表面的螺旋凹槽。然后启动第一液压缸(此时第二液压缸处于御荷状态)，推动定径头内胀芯移动，使定径头扩张，直到与管子内壁紧密接触为止。接下来启动第二液压缸(此时第一液压缸处于御荷状态)，第二液压缸按照设定的行程量推动定径头内胀芯移动，使定径头继续胀开，管子在定径头径向力的作用下产生径向塑性变形。最后，第二液压缸带动内胀芯返回，定径头回缩送管装置将管子退出定径头。
本发明采用定径头与焊管内壁紧密接触的方式作为定径基准，无需测量管子内径，并以设定值对管子进行实扩，所以操作十分简单，生产率较高。定径后的管子由于发生了一定量的塑性变形，因此管子的屈服极限得以适当的提高，并且还降低或消除了管子成型焊接时所产生的残余应力。
下面结合附图
对本发明的内容加以说明。
附图是本发明的定径设备示意图。
如图所示本发明的送管装置采用运管车1。定径头2是由12棱锥形内胀芯21和12块外锥板22构成的内胀式定径头。当内胀芯沿轴向移动时可驱动外锥板沿径向张开或缩回。12块外锥板22围成圆柱形，其表面有两条螺旋凹槽23、24，它们的螺旋角与螺旋焊管3上的螺旋焊缝31和横焊缝32相等，以便使定径头表面避开焊缝。定径头装在连接套筒4上，内胀芯21装在连接杆5上，连接杆5与前油缸6的活塞杆相接，前油缸6与后油缸7的活塞杆串联。因此启动前、后油缸中的任何一个都将带动内胀芯21移动。运管车将焊管3送到定径头上后，可用手动调节方式使焊缝31对准定径头上的螺旋凹槽23。然后先启动后油缸7，当定径头2与焊管3的内壁紧密接触时(油缸7的压力通常不超过10Kg/cm2)，压力继电器动作，后油缸7御荷，前油缸6启动，定径头张开，对焊管3进行定径。前油缸的活塞行程由液压系统控制。前油缸活塞前进到位后返回，使定径头回缩，运管车带着焊管退出定径头，完成一个工作循环。
为了能对焊管全长或部分区段定径，运管车1上设有多对可转动的托辊11、12、13，它们是由驱动装置14带动旋转的。焊管3置于各托辊上，并随托辊作同步转动。送管时，运管车1以一定的速度前进，同时托辊带动焊管转动，其合成速度的方向与焊管焊缝的方向相同，以便在步进式定径时使焊缝落在定径头的螺旋凹槽中。由于管子的焊缝有偏差，所以在定径头上方设有焊缝对中装置8。对中装置8有两个探头81、82，它们将检测的信号反馈到运管车和托辊的控制装置，以便随时修正运管车和托辊的运动速度，使焊缝始终能对准定径头上的螺旋凹槽。在步进式定径过程中，除第一次用手动调节方式使焊缝对中外，以后各次定径时的焊缝对中均是自动进行的。如果定径头位于某一托辊之上，则升降油缸15将使该托辊下降一个扩张量，以便使管子能与托辊较好接触。运管车上的支承辊16用于通过管子外壁支承定径头。
如果要对焊管全长定径，则连接定径头的套筒4就会很长。所以在套筒4的下面设有多个滚珠41，在下方设有由油缸42带动的支撑杆43。滚珠41可与焊管内壁接触;而焊管若要伸入到支撑杆43之后时，油缸将带动支撑杆43偏转下落，以便使运管车通过。这样无论焊管处于什么位置，套筒4都可得到很好的支承。
申请人对管径为300mm、400mm、500mm和700mm等规格的螺旋焊管按本发明的方法进行了定径试验。定径前焊管的实际管径均为负偏差，实扩时的扩径率为1～3%。定径结果表明，定径后的管径偏差不超过名义管径的±1%，完全符合API(美国石油协会)标准。
权利要求
1.螺旋焊管的定径方法其特征是(1)先使内胀式定径头的外周面与被定径管段内壁的非焊缝区紧密接触，并以此时的定径头外径作为定径基准，(2)定径头按设定的扩张量胀开，对被定径管段内壁施加径向力，使管壁产生塑性变形，(3)定径头径向回缩，(4)定径头移向下一邻接管段，按前述(1)、(2)、(3)步骤进行，直至将所需管段定径完毕。
2.实施权利要求1所述方法的定径设备，其特征是具有一个送管装置(1)、一个内胀式定径头(2)和两个驱动定径头内胀芯(21)移动的液压缸(6、7)，其中两个液压缸(6、7)的活塞杆串接，且与定径头内胀芯(21)相联，定径头的外表面设有与被定径管子焊缝(31、32)相吻合的螺旋凹槽(23、24)。
全文摘要
本发明属于金属管材的无切削处理，是一种螺旋焊管的定径方法及设备。焊管由送管装置送至内胀式定径头处，然后启动第一油缸，使定径头的内胀芯移动，将定径头胀开且与焊管内壁的非焊缝区紧密接触，并以此时的定径头外径作为定径基准。接着启动第二油缸，使定径头按设定的扩张量继续胀开，对焊管施加径向力，使焊管产生塑性变形。最后定径头回缩完成定径工作。本方法操作简单，生产率较高。
文档编号B23K37/00GK1091070SQ9311410
公开日1994年8月24日 申请日期1993年11月2日 优先权日1993年3月12日
发明者付正荣, 王兴沅, 胡向南, 陶青荣, 曹永福 申请人:机械电子工业部西安重型机械研究所