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直缝钢管的矫直原理

发布者: 发布时间:2017/1/16 13:27:48 阅读:次 【字体:

  钢管的矫直是在直缝钢管生产中的一道重要工序。尤其是对质量要求较高的API标准的石油套管和油气管,机械设备专用管,这几种钢管不但在钢级和焊缝质量上有严格的要求,对钢管的直线度也有很高的要求,因为直线度的偏差直接关系到油套管和输送管的管端螺纹和管箍的加工,连接,以及管道使用过程中的扭曲变形等。现有管端车丝的两种加工形式——管子旋转和刀具旋转,大多数车丝加工采用的是管子旋转,这对于钢管的直线度就要求更高。

  谈到钢管矫直,我们首先要弄清楚,钢管生产程中为什么会变弯?许多人会觉得:这个问题还用说吗?其实,要真正弄清除钢管为什么会弯,这个问题还真不简单。导致钢管弯曲有许多原因,比如焊缝进行焊接时的热影响,成型时的偏心,还有压紧力,弯曲力的不平衡等等。但是从根本上来说,弯曲都是钢管内应力的作用,简单地说,弯曲就是应力不均衡。那么,直的钢管是不是就没有内应力呢?不是。直的钢管也有内应力,只是直管的内应力小一些罢了。

  内应力是一种什么东西呢?内应力是物理力学上的说法,它的本质,是材料受温度,外力影响而产生变形时的一种分子之间的相互作用力。钢管在成型,焊接的时候,也会受到焊接温度,成型弯曲这些外力的影响而产生内应力。钢管的截面是一个环形,在这个环形面积上会产生二种基本应力:与环形平行的力和与环形垂直的力。平行的应力会使得管子不圆;垂直的应力会使得管子弯曲。所以直缝钢管生产过程中有一道冷扩径工序,目的就是为了消除钢管的内应力,增加直缝钢管的使用强度。

  我们来看看液压六辊矫直机的工作原理:

  需要矫直的管材从机器的左端(或右端)的进料装置上被送入矫直机的下辊上,上辊下行使其压住管材,到相应的位置后停止。上下辊系分别与被矫直的管材的轴线倾斜一定的角度,辊子的双曲线型母线与管材的外径相吻合,呈包络状。三个上辊在各自液压缸的作用下压在管材上,两个下辊子分别由各自的液压马达驱动旋转,带动管材既绕轴线旋转又沿轴向移动。改变液压马达的旋转方向即可改变管材的旋转方向和轴向移动方向,实现可逆式矫直。然后将被矫直的管材通过另一端的出料装置送到物料架上。对局部弯曲变形较大的管材,可利用两端的冲头先进行局部矫直,然后再进行整体矫直。

  学过初等数学的都知道:三点成一线。可是,如果我们用三点成一线的办法来矫直管子,管子并不能被矫直,被你压直了还会弹回来,这是由于钢管内应力的关系。我们在矫直钢管时只能用矫枉过正的办法来矫直钢管,就是说,只有对弯曲的管子施加大于应力但是方向相反的力量,才能完全消除掉原有的应力,使管子变直。矫直机就是使管材通过多次弹塑性弯曲变形实现对管材的矫直的。 钢管的矫直有二种基本方式:直线式矫直和旋转式矫直,这二种方式本质上都是通过消除内应力的原理来矫直管子的,不过它们之间在用途和和矫直方式上有很大区别。在ERW钢管生产中,这二种方式一般都在生产设备中配置,直线式矫直采用土耳其头和直线式矫直机,旋转式矫直则采用辊式矫直机。这二种矫直方式各有自己的用处,但其作用对象和工作原理有很大的不同。

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