小口徑無縫管連線精整工藝簡析

姚志濤， 張占 立， 劉 偉

（河南科技大學(xué)， 河南 洛陽 471023）

小口徑無縫管連線精整工藝簡析

姚志濤， 張占 立， 劉 偉

（河南科技大學(xué)， 河南 洛陽 471023）

通過對小口徑無縫管連線精整工藝進(jìn)行全面分析，驗證了無縫管的連線精整是一個既簡單又復(fù)雜的工藝過程，為工廠實際生產(chǎn)的連線運(yùn)行提供參考。

小口徑 無縫管 精整 矯直 探傷 表檢

無縫管的精整工藝，一般是指無縫管的矯直、鋸切、探傷、吹灰、表面檢查、端部檢查、涂油、噴印標(biāo)記以及收集打包等諸多工藝［1］。按照一定的生產(chǎn)規(guī)律將這些工藝進(jìn)行排列，就可以組合成一套半自動無縫管精整線。相較于傳統(tǒng)的單一非連線性質(zhì)的精整工藝，半自動無縫管精整線極大地提高了無縫管的精整效率。

1 工藝簡析

常見的半自動無縫管精整線工藝流程如下：

1.1 矯直

矯直的主要設(shè)備是矯直機(jī)，另外還包含有矯直機(jī)上料臺、矯直機(jī)主機(jī)、矯直機(jī)下料臺以及收集裝置等輔機(jī)設(shè)備。

理論上矯直可實現(xiàn)全自動生產(chǎn)，從將一包管料放置在矯直機(jī)上料臺開始一直到矯直結(jié)束下料，都不需要人工干預(yù)，全部是自動化控制。但是在實際生產(chǎn)中，有兩種情況是必須人工干預(yù)的。第一種是彎曲過度的鋼管，由于鋼管的過度彎曲，會造成管料無法進(jìn)入矯直機(jī)前臺受料槽或者造成矯直機(jī)無法咬入的現(xiàn)象；第二種是直徑過小且長度較長的鋼管，這種鋼管在上料時經(jīng)常有兩根甚至多根絞纏在一起的情況，而全自動上料無法將這種情況的鋼管逐根分開，因此不能進(jìn)行矯直。

矯直下料后可根據(jù)需要來決定是否設(shè)置收集料筐。在這里設(shè)置收集料筐的主要目的是混鋼收集。因為同一批次的鋼管偶爾會出現(xiàn)一根或多根不同材料的鋼管，這時為保證整個連線設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行，則需要先將其收集起來。料筐為開合式料筐，正常連線情況下，開合臂處于閉合狀態(tài)，鋼管可從開合臂上滾過去。如果出現(xiàn)混鋼現(xiàn)象，則打開開合臂進(jìn)行收集。

1.2 鋸切

鋼管生產(chǎn)的特點(diǎn)決定了鋼管的頭部和尾部是缺陷集中區(qū)，而在矯直之后進(jìn)行鋸切就是為了切除這部分缺陷集中區(qū)。鋸切的設(shè)備可分為單根鋸和排鋸兩種，顧名思義，單根鋸就是一根一根地鋸切，排鋸就是一排一排地鋸切。鋼管的鋸切可實現(xiàn)全自動化，但是具體是否可行，還需要考慮到廠房空間、設(shè)備投資及人員安排等情況。

1.3 吹灰

鋼管孔體內(nèi)存在著不少氧化鐵皮及塵屑，再加上鋸切時產(chǎn)生的鐵屑，這些都會對后續(xù)的檢查工藝造成一定影響，因此需要將這些雜物從孔體內(nèi)清除出去。實際操作中可通過車間潔凈氣源來實現(xiàn)吹灰過程，但是受限于氣源壓力及鋼管長度的影響，從鋼管頭部進(jìn)行吹灰時，雜物會集中到鋼管的尾部無法排出，再考慮到環(huán)保因素的影響，因此還需要在鋼管尾部設(shè)置一個吸灰集塵設(shè)備。

1.4 探傷

探傷的主要目的是對鋼管進(jìn)行無損探傷，常用的無縫管探傷工藝包括超聲波探傷和渦流探傷兩種［3］。這兩種探傷工藝沒有必須的先后順序問題，但是在實際生產(chǎn)中，一般是首先進(jìn)行超聲波探傷，其次才是渦流探傷。這是由兩種探傷工藝的探傷方式?jīng)Q定的。超聲波探傷以水為耦合劑，通過超聲波在不同介質(zhì)界面的反射來達(dá)到探傷目的。渦流探傷則是通過檢測交流電電流變化引起的阻抗來達(dá)到探傷目的［4］。經(jīng)過超聲波探傷后的鋼管，鋼管表面是濕潤的，而兩種探傷工藝結(jié)束后，接下來要進(jìn)行的是鋼管的表面檢查，表面檢查需要的是工人的目測，如果鋼管表面太過濕潤的話，很有可能造成表面缺陷被塵屑覆蓋，從而被工人忽視。因此，將超聲波探傷工藝放置在渦流探傷的前面，間接達(dá)到了增加鋼管表面自干時間的目的。

傳統(tǒng)的超聲波探傷，在鋼管進(jìn)入探傷儀前，需要在鋼管頭尾塞上堵頭，這樣的目的是防止探傷時水分進(jìn)入鋼管內(nèi)部影響探傷信號。這種做法雖然有效，但是既耗人工，又影響整個精整線的生產(chǎn)節(jié)奏。

由于在探傷前已經(jīng)對鋼管的頭部和尾部進(jìn)行了鋸切處理，鋼管的頭部和尾部處于平滑狀態(tài)，因此在進(jìn)入探傷儀前，可以將第一根鋼管的尾部和第二根鋼管的頭部觸碰對接，以此類推，使得進(jìn)入探傷儀探傷的鋼管始終類似于一個整體，這樣就省去了塞堵頭的流程，完全實現(xiàn)了探傷的全自動化。

超聲波探傷的缺陷管一般分為內(nèi)傷、外傷和壁厚三種情況，這三種缺陷管需要分類進(jìn)行收集，合格管則進(jìn)入下一道工序——渦流探傷。

渦流探傷后只需要設(shè)置一組收集料筐，渦流不合格品進(jìn)入收集料筐。

1.5 鋸切

在探傷后設(shè)置鋸切工位，目的是對鋼管進(jìn)行長度處理?？筛鶕?jù)實際生產(chǎn)需要，將鋼管鋸切成不同的長度。這里的鋸切又可稱為分段、定尺。

1.6 表面檢查

表面檢查需要通過工人目測來辨識鋼管表面是否存在缺陷，在檢查到缺陷的同時，對具備修磨條件的鋼管進(jìn)行表面修磨處理，對無法修磨的鋼管進(jìn)入開合收集料筐收集。

傳統(tǒng)的表面檢查需要工人手動滾動鋼管來觀察鋼管的圓周表面，這樣無形中增大了工人的勞動強(qiáng)度，而且當(dāng)鋼管長度較長需要多名工人同時進(jìn)行表面檢查的時候，對工人相互之間的協(xié)作也會造成很大影響。對于這種問題，可以設(shè)計一種鋼管自轉(zhuǎn)裝置，通過工人電動遙控來控制鋼管的轉(zhuǎn)動，只需要工人來回走動即可實現(xiàn)對鋼管圓周的目測。

表面檢查是一個對連線節(jié)奏有不確定影響的工序：鋼管長度越長，表面檢查的時間也就越長；鋼管表面質(zhì)量越差，需要人工修磨的時間也就越長。

1.7 端部檢查

端部檢查是人工對鋼管頭尾兩端進(jìn)行檢查。主要檢查項目有量外徑、測壁厚、觀察管內(nèi)是否有堵塞物等，根據(jù)需要也可以增加黑磁探傷。

1.8 涂油及噴標(biāo)

涂油的主要目的是防銹，涂油后的鋼管需要一段時間的冷干才能打包收集，這是為了防止涂油層的擦傷［4］。也有廠家在涂油后設(shè)置烘干裝置，對涂油后的鋼管表面進(jìn)行烘干處理，減少涂油層自干時間。

噴標(biāo)處理是在鋼管表面噴涂標(biāo)記。

不需要涂油的鋼管可直接進(jìn)行噴標(biāo)處理，如果既需要涂油又需要噴標(biāo)，那么噴標(biāo)要放置在涂油后進(jìn)行，否則噴出的標(biāo)記將被涂油層覆蓋掉。也有個別廠家采用透明涂油層，將噴標(biāo)工位放置在涂油前，這么做也是有一定道理的。涂油后進(jìn)行噴標(biāo)，鋼管表面是濕潤的涂油層，噴涂上的標(biāo)記會隨著涂油層的流動而流動，從而導(dǎo)致噴涂標(biāo)記模糊不清；而涂油前的鋼管是干燥的，這時候進(jìn)行噴涂，那么噴涂的標(biāo)記就能夠更牢靠地黏附在鋼管表面，再經(jīng)過涂油層的覆蓋，鋼管的表面效果看起來非常好。

但是，對于將噴標(biāo)處理放置在涂油處理前的工藝做法，筆者是不贊同的。相對于鋼管自身質(zhì)量而言，噴涂標(biāo)記的漂亮與否完全可以忽略不計，況且透明漆也是一筆不菲的生產(chǎn)成本。

現(xiàn)在很多廠家在通過對鋼管前進(jìn)速度與噴標(biāo)速度優(yōu)化匹配的同時，還調(diào)整噴標(biāo)材料配比，這在很大程度上改善了噴涂標(biāo)記流動而導(dǎo)致字跡模糊不清的現(xiàn)象。

1.9 收集打包

經(jīng)過上述工藝檢查過后的鋼管已經(jīng)具備了收集條件，如無特殊要求，便可進(jìn)行收集打包處理。

打包是指打六角包，將鋼管堆積成一個六邊形然后打包。國內(nèi)常見的是人工打六角包，也有個別廠家實現(xiàn)了自動六角包［5］。

2 結(jié)語

無縫管的連線精整是一個既簡單又復(fù)雜的工藝過程。說簡單是因為整條生產(chǎn)線設(shè)備簡單，操作方便，整個工藝流程清晰可見；說復(fù)雜是因為各個工藝之間需要考慮到相互之間的配合問題，包括各個主機(jī)設(shè)備之間的生產(chǎn)節(jié)奏配合，如矯直機(jī)矯直速度與探傷機(jī)探傷速度的節(jié)奏匹配；自動化設(shè)備與人工操作之間的節(jié)奏配合，如矯直與鋸切的節(jié)奏匹配；工人與工人的協(xié)作，如表面檢查及端部檢查時工人與工人之間的配合［6］等等。除此之外，廠房的結(jié)構(gòu)空間對整個精整線的布局影響、工廠鋼管產(chǎn)量需求對精整線自動化程度的影響、自動化程度與預(yù)算投資之間的相互影響，都是在無縫管連線精整工序需要考慮的問題。

［1］ 張立.新型鋼管精整生產(chǎn)線［J］.鋼管，2011（5）：75.

［2］ 劉錫妹.高壓鍋爐管連續(xù)精整生產(chǎn)線［J］.上海金屬，2004，26（6）：42-46.

［3］ 席曉卿.特殊鋼無損棒材精整線控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［J］.自動化技術(shù)與應(yīng)用，2012，31（10）：78-81.

［4］ 何輔云，張艷，張海燕，等.鋼管端頭可視化監(jiān)測系統(tǒng)和方法鋼管端頭漏磁檢測技術(shù)［J］.無損檢測，2005，27（8）：405-406.

［5］ 朱進(jìn)興.滬昌特鋼連續(xù)精整線介紹［J］.軋鋼，2003，20（4）：35-37.

［6］ 李鵬.鋼管自動涂油打包裝置的設(shè)計與應(yīng)用［J］.江西冶金，2014，34（6）：43-44.

（編輯：李媛）

A Brief Analysis of Finishing Process of Seamless Steel Pipes Product Line with Small Diameter

YAO Zhitao，ZHANG Zhanli，LIU Wei
（Henan University of Science and Technology，Luoyang He'nan 471023）

The seamless pipe line finishing process is analyzed，verifying the fact that seamless pipe finishing is a simple and complicated process，and providing reference for the actual production of the plant.

small diameter，seamless pipe，finishing，straightening，inspection，apparent observation

TG335.21

A

1672-1152（2016）05-0104-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.05.37

2016-10-05

姚志濤（1980—），男，在職研究生，主要研究方向為綠色制造技術(shù)。