钢管的冷扩径矫直方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种钢管的冷扩径矫直方法。
【背景技术】
[0002] 以海洋油气资源为代表的海洋矿产资源是当前世界海洋资源开发的重点和热点， 是未来5?10年产业发展的主要方向。其中，海底输送管道作为海洋油气资源开发装备的 重要组成部分，其增长速度惊人。然而，1500米以下深海油气输送的安全性对钢管的精度提 出了更高的要求。
[0003] 目前高强度钢管的高精度热扩径方法中存在两个问题：①采用热扩径的方法会降 低钢管的直线度，尤其是对于直径较小的直缝埋弧焊管，另外，其加热温度为600?800°C， 钢管的强度会有所下降；②在氩气气氛中进行加热，经济成本较高，同时对加热炉的密闭性 有一定的要求，不利于大批量化生产。
[0004] 目前，缺乏一种钢管机械强度高的钢管的冷扩径矫直方法。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种钢管机械强度高的钢管的冷扩径矫直方 法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：本发明提供了一种钢管的冷 扩径矫直方法，包括如下步骤：
[0007] (1)局部加热，涂覆玻璃粉：采用中频感应加热炉的中频感应线圈加热钢管的一 端，使其表面温度为500?600°C，向被加热的一端上喷涂玻璃粉，将扩径机外模块作用处 钢管的内表面、外表面以及端面的三个位置上喷涂玻璃粉；
[0008] (2)局部加热，预扩径：使用高频感应加热炉加热钢管，加热位置为喷涂有玻璃粉 的钢管部位，将扩径机插入喷涂有玻璃粉的钢管的部位，操作扩径机使外模块运动并挤压 钢管内壁，钢管涨型进行扩径，该预扩径的过程中感应线圈加热钢管表面至温度为500? 600°C;维持预扩径时间为20?30s;
[0009] (3)清洗钢管，精扩径：对预扩径的钢管进行清洗，除去钢管上的玻璃粉；将扩径 机插入钢管的另一端，操作扩径机使外模块运动并挤压钢管内壁，钢管涨型进行精扩径，维 持精扩径时间为15?25s;之后，操作扩径机使外模块缩回，与钢管脱离。
[0010] 进一步地，在步骤（1)中，中频感应加热频率为5000Hz。
[0011] 进一步地，在步骤（1)中，喷涂玻璃粉的厚度为2mm?3mm。
[0012] 更进一步地，在步骤（1)中，所述玻璃粉为SHBF-160型玻璃粉。
[0013] 进一步地，在步骤（2)中，所述预扩径预设的扩径率为总扩径率的90%，所述精扩 径预设的扩径率为总扩径率的10%。
[0014] 进一步地，在步骤（2)中，高频感应线圈加热频率为lOKHz。
[0015] 进一步地，在步骤（3)中，所述清洗的溶液为无水乙醇有机溶剂。
[0016] 更进一步地，在步骤（3)中，将无水乙醇加热至70°C，使用无水乙醇清除钢管表面 的玻璃粉。
[0017] 进一步地，在步骤⑶中，所述钢管扩径后，钢管的圆度彡0.25mm，直线度 < 0? 3mm/m〇
[0018] 有益效果：本发明设备简单，成型周期短，使用寿命长，适用范围广泛。本发明的方 法不仅提高了钢管的精度，同时也提高了钢管的圆度和直线度，使得钢管的机械强度得到 了提高。既能扩径高强度钢管，也能对大口径、高厚径比的深海输油钢管进行扩径。本发明 具有如下优点：
[0019] (1)本发明选择涂覆的玻璃粉具有良好的润滑作用，避免了扩径机外模块与钢管 内壁以及焊缝的直接接触，有效降低了外模块的磨损，延长其服役寿命；钢管表面涂覆的玻 璃粉可以形成致密的抗氧化薄膜，使得在进行表面高频感应加热的过程中钢管表面不会被 氧化，同时，玻璃粉导热系数较低，有效抑制了在高频感应加热过程中钢管内部温度传导；
[0020] (2)使得钢管表面在扩径过程中保持较高的温度而钢管内部温度却不致升高的过 高，有效的抑制了钢管扩径过程中表面局部区域裂纹等缺陷的萌生，同时钢管各个部位的 机械强度相比于扩径前均会有所提高。
【附图说明】
[0021] 图1为钢管扩径处理示意图；
[0022] 其中：1玻璃粉；2扩径机。
【具体实施方式】
[0023] 下面通过具体实施例对本发明做进一步的具体描述，但不能理解为是对本发明保 护范围的限定。
[0024] 实施例1
[0025] 生产牌号为X65的埋弧焊管。本发明提供一种钢管的冷扩径矫直方法，包括如下 步骤：
[0026] (1)局部加热，涂覆玻璃粉：采用中频感应加热炉的中频感应线圈加热钢管的一 端，使其表面温度为500°C，向被加热的一端上喷涂玻璃粉，将扩径机外模块作用处钢管的 内表面、外表面以及端面的三个位置上喷涂玻璃粉；其中，中频感应加热频率为5000Hz;喷 涂玻璃粉的厚度为2mm?3mm。所述玻璃粉为SHBF-160型玻璃粉。
[0027] (2)局部加热，预扩径：使用高频感应加热炉加热钢管，加热位置为喷涂有玻璃粉 的钢管部位，将扩径机插入喷涂有玻璃粉的钢管的部位，操作扩径机使外模块运动并挤压 钢管内壁，钢管涨型进行扩径，该预扩径的过程中感应线圈加热钢管表面至温度为500°C; 维持预扩径时间为20s;其中，高频感应线圈加热频率为lOKHz;
[0028] (3)清洗钢管，精扩径：对预扩径的钢管进行清洗，将无水乙醇加热至70°C，使用 无水乙醇清除钢管表面的玻璃粉，最终去除表面玻璃粉；将扩径机插入钢管的另一端，操作 扩径机使外模块运动并挤压钢管内壁，钢管涨型进行精扩径，维持精扩径时间为15s。
[0029] 之后，操作扩径机使外模块缩回，与钢管脱离。采用滚轮式接管小车送离。
[0030] 将扩径机前移进入钢管喷涂有玻璃粉的位置，涨型扩内径至895mm，扩径率为 10% ;所述清洗的溶液为无水乙醇有机溶剂。
[0031] 所述预扩径预设的扩径率为总扩径率的90%，所述精扩径预设的扩径率为总扩径 率的10%。
[0032] 将扩径机前移进入钢管喷涂有玻璃粉的位置，涨型扩内径至887mm，扩径率为 9. 1%，接着外模块保涨型扩径钢管状态，一起从加热炉中退出，空冷至常温；
[0033] 本发明设备简单，成型周期短，钢管机械强度高，使用寿命长，适用范围广泛。钢管 的精度高，同时提高了钢管的圆度和直线度；既能扩径高强度钢管，也能对大口径、高厚径 比的深海输油钢管进行扩径。本发明具有如下优点：
[0034] (1)本发明选择涂覆的玻璃粉具有良好的润滑作用，避免了扩径机外模块与钢管 内壁以及焊缝的直接接触，有效降低了外模块的磨损，延长其服役寿命；钢管表面涂覆的玻 璃粉可以形成致密的抗氧化薄膜，使得在进行表面高频感应加热的过程中钢管表面不会被 氧化，同时，玻璃粉导热系数较低，有效抑制了在高频感应加热过程中钢管内部温度传导；
[0035] (2)使得钢管表面在扩径过程中保持较高的温度而钢管内部温度却不致升高的过 高，有效的抑制了钢管扩径过程中表面局部区域裂纹等缺陷的萌生，同时钢管各个部位的 机械强度相比于扩径前均会有所提高。
[0036] 使用实施例1得到的钢管，钢管扩径前后的参数如表1所示：
[0037]表1
【主权项】
1. 一种钢管的冷扩径矫直方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 局部加热，涂覆玻璃粉：采用中频感应加热炉的中频感应线圈加热钢管的一端，使 其表面温度为500?600°C，向被加热的一端上喷涂玻璃粉，将扩径机外模块作用处钢管的 内表面、外表面以及端面的三个位置上喷涂玻璃粉； (2) 局部加热，预扩径：使用高频感应加热炉加热钢管，加热位置为喷涂有玻璃粉的钢 管部位，将扩径机插入喷涂有玻璃粉的钢管的部位，操作扩径机使外模块运动并挤压钢管 内壁，钢管涨型进行扩径，该预扩径的过程中感应线圈加热钢管表面至温度为500?600°C; 维持预扩径时间为20?30s ; (3) 清洗钢管，精扩径：对预扩径的钢管进行清洗，除去钢管上的玻璃粉；将扩径机插 入钢管的另一端，操作扩径机使外模块运动并挤压钢管内壁，钢管涨型进行精扩径，维持精 扩径时间为15?25s ;之后，操作扩径机使外模块缩回，与钢管脱离。
2. 根据权利要求1所述的钢管的冷扩径矫直方法，其特征在于：在步骤（1)中，中频感 应加热频率为5000Hz。
3. 根据权利要求2所述的钢管的冷扩径矫直方法，其特征在于：在步骤（1)中，喷涂玻 璃粉的厚度为2mm?3mm〇
4. 根据权利要求3所述的钢管的冷扩径矫直方法，其特征在于：在步骤（1)中，所述玻 璃粉为SHBF-160型玻璃粉。
5. 根据权利要求1所述的钢管的冷扩径矫直方法，其特征在于：在步骤（2)中，所述预 扩径预设的扩径率为总扩径率的90%，所述精扩径预设的扩径率为总扩径率的10%。
6. 根据权利要求5所述的钢管的冷扩径矫直方法，其特征在于：在步骤（2)中，高频感 应线圈加热频率为IOKHz。
7. 根据权利要求1所述的钢管的冷扩径矫直方法，其特征在于：在步骤（3)中，所述清 洗的溶液为无水乙醇有机溶剂。
8. 根据权利要求7所述的钢管的冷扩径矫直方法，其特征在于：在步骤（3)中，将无水 乙醇加热至70°C，使用无水乙醇清除钢管表面的玻璃粉。
9. 根据权利要求8所述的钢管的冷扩径矫直方法，其特征在于：在步骤（3)中，所述钢 管扩径后，钢管的圆度< 0. 25mm，直线度< 0. 3mm/m。
【专利摘要】本发明公开了一种钢管的冷扩径矫直方法，包括如下步骤：(1)局部加热，涂覆玻璃粉；(2)局部加热，预扩径(3)清洗钢管，精扩径。本发明设备简单，成型周期短，钢管机械强度高，使用寿命长，适用范围广泛。钢管的精度高，同时提高了钢管的圆度和直线度；既能扩径高强度钢管，也能对大口径、高厚径比的深海输油钢管进行扩径。
【IPC分类】B21D37-18, B21D39-08
【公开号】CN104550516
【申请号】CN201410779581
【发明人】姚正军, 张泽磊, 罗西希, 陈煜 , 杨红勤, 吴小凤, 林玉划, 徐尚君, 周艳军, 姚一波
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月15日