新型軌道模壓成型中直徑直縫埋弧焊管機組的開發及應用

0 前 言

隨著國家中長期油氣管網規劃的實施， 能源結構將進行調整， 能源低碳化進程進一步加快，可再生能源、 天然氣等低碳能源將成為能源發展的主要方向， 低碳、 清潔能源管道建設將進入新一輪發展的高峰期， 各種管線管需求量將長期保持增長態勢

。 國家碳達峰和碳中和戰略目標對油氣基礎設施建設提出了新要求， 省管網融入“全國一張網” 是大勢所趨

， 聯絡線、 支線對高品質中直徑直縫焊管的需求將快速增長。

國內外已建成的直縫埋弧焊管生產線主要成型方式有UOE、 JCOE 和RBE

， 其中能夠生產高端油氣管線管的僅有20 余條， 且規格主要集中在Φ508 mm～Φ1 422 mm， JCOE、 UOE 機組投資較大， 同時這些機組生產中直徑焊管效率偏低。 目前已建成的中大直徑高頻直縫焊管機組

主要成型方式為TBS 成型 （過渡梁成型）、FCF 成型 （籠式成型）、 FFX 成型 （柔性成型）和SLF 成型 （直緣成型）， 主要生產油套管和高端結構管。 另外， 國內采用在線內焊、 離線外焊的COE 技術

生產中直徑焊管， 效率較低，產品品質無法與直縫埋弧焊管媲美。

目前， 國內中直徑鋼管主要以無縫管、 高頻焊管、 螺旋焊管為主， 中直徑直縫埋弧焊管嚴重短缺。 已有的中直徑焊管生產線生產效率低， 且管體壁厚偏小， 質量參差不齊， 不能滿足高強度、 大壁厚、 高精度、 低殘余應力的市場需求。

本研究開發了一條軌道模壓成型 （orbital die forming, ODF） 中直徑直縫埋弧焊管生產線，可生產直徑323.9～762 mm、 壁厚4.8～25.4 mm，管長8～12.5 m、 最高鋼級為X120 的中直徑直縫埋弧焊管和雙金屬復合管。

1 ODF 技術特點

ODF 制造工藝是以鋼卷、 中板為原料， 連續生產直縫焊管的兩步法生產工藝， 在線預焊，離線精焊。 其制造工藝流程如圖1 所示。

行政事業單位內部控制工作人員對該項工作認識不足，相關工作人員的總體素質不太高，需要對工作人員進行培訓，做好宣傳工作。工作可以分為以下幾個方面：一是以省為單位，成立專門的部門，對省內行政事業單位的相關工作人員進行分批、定期的培訓，增強他們內部控制意識，面對問題學會獨立解決。第二，工作人員對相關工作的學習，參照相關的規章制度，對存在的問題進行分析，然后自己研究出針對性的對策，逐漸提升工作人員的素質。第三，行政事業單位對員工進行考察與考核的時候，將內部控制的指標納入考核標準，逐漸提高相關人員的素質。

ODF 工藝利用“W” 形輥彎預彎， 擠壓模具無限旋轉使管體連續成型， 完成“C” 成形之后，由軌道模具封閉孔型擠壓成 “O” 形管坯。 軌道模具成型技術整合了“U”、 “O” 擠壓成型和輥彎成型工藝的優點， 且進行了優化提升， 成型過程如圖2 所示。 該技術是FFX 成型技術的創新。

軌道模壓制造工藝主要技術特點與優勢為：①鋼板始終沿著規定的軌跡運行， 板材邊緣實施全方位全過程的精準控制， 按照設定的孔型精準成型， 管型精度高； ②工具兼用度高， 成型過程中無需更換粗成型工模具， 大大降低了工模具成本以及作業量， 實現了工藝參數的全自動數字管理； ③成型過程采用“U”、 “O” 成形且有優化提升， 降低材料的加工硬化和形變能； ④成型過程穩定， 設備布局緊湊， 適用于單卷、 單板連續生產， 具有生產靈活性； ⑤產品外徑和厚徑比范圍大， 可節約生產線數量， 有效降低初期投資和運行成本； ⑥產品表面質量得到提升， 提高了工模具壽命。

2 ODF 成型機

ODF 成型機主要由柔性彎邊機架、 粗成型機架、 精成型機架和定徑機架組成。

（1） 柔性彎邊機架。 柔性彎邊機架主要由上下輥單元、 機架、 開口牌坊、 過載保護裝置、 自平衡裝置、 升降裝置等構成， 在高精度輥位控制系統下， 無需更換軋輥就可實現機組覆蓋產品的所有規格， 獲取理想的邊部成形形狀， 在確保焊管充分成型的同時為管道堆焊創造了良好的條件， 柔性預彎機組及成型原理如圖3 所示。

（2） 粗成型機架。 粗成型機架主要由位于上方的2 個ODF 成型單元、 下方的1 個托輥群單元、 3 個外部支撐框架、 板寬方向定位裝置和下方托輥升降裝置等構成， 其外觀及結構如圖4 所示。 在粗成型范圍內， 實現了邊部的連續完全約束。 在高精度輥位控制系統下， 不需要更換軋輥就可實現機組產品所有規格的覆蓋。 在粗成型機作用下實現帶鋼或中板漸變成型為管體， 確保焊管管體充分全約束成型， 提高成型質量和材料利用率， 將軸向錯邊和徑向錯邊降低到最低。

（3） 精成型和定徑機架。 精成型機架主要由外部牌坊、 內框架、 軋輥組合以及ODF 成型單元組成， 如圖5 所示。 在對開口圓管坯實現周向壓縮時， 有效防止了邊部異常變形的發生， 降低了材料的損耗。 同時確保成型應力均勻分布， 保證了管體尺寸， 提高焊管管體的承壓能力。

雙功能備料準備段設備主要有備料臺、 自動上板行車、 自動上卷臺車、 鋼板輸送線、 鋼板橫移機構、 拆卷機、 矯平機、 剪板機、 小活套、 自動料位檢測等設備構成。 該設備可實現主機自動物聯， 滿足板、 帶與主機同步平穩輸送， 能夠自動檢測物料位置， 追板最快速度為18 m/min，從而提高機組作業效率。 同時可實現拆卷、 矯平、 切除料頭和料尾的功能。

ODF 成型機對帶材和板材同時適用， 預彎、粗成型采用柔性彎邊機架， 且無需換輥， 在高精度的輥位控制系統下可實現產品所有規格全覆蓋， 從而獲得理想的邊部和管體形狀。 精成型和定徑均有0.4%的減徑可調量， 可實現鋼管的減徑率在0～0.8%的范圍內可調， 從而保證了管體的殘余應力最小， 管體應力分布均勻。 通過精成型與定徑機架之間的導向輥， 可根據內外精焊鋼管變形趨勢預制反向彎 （0～20 mm），有效控制中徑管內外焊接后的管體彎曲， 有利于管體擴徑。

3 ODF 焊管機組配套設備

ODF 焊管生產線是一套擁有多項自主知識產權裝備， 在設備選型上， 借鑒國內外制管企業的技術經驗， 全面提升機組性能， 特別是自動化控制系統。 除ODF 焊管成型主機外， 還配備了中板輸送線、 鋼卷開卷矯平板輸送線、 林辛格銑邊機、 國內自主開發首臺762 帶拉焊功能的銑切鋸， 同時還包括4 條內焊線、 3 條外焊線、 650 t機械擴徑機、 1 300 t 靜水壓試驗機、 倒棱機以及射線和超聲自動檢測等設備。

3.1 雙功能備料準備

成型主機全部采用計算機數字控制， 輔之以先進的工具位置計算軟件， 可以根據鋼管尺寸自動計算出最優工具位置， 通過數控系統實現全自動高速定位。 粗成型部分實現了工模具的完全兼用， 無需更換工模具即可應對各種規格鋼管的生產。 精成型機架和定徑機架均采用工具快速自動更換系統， 既減輕了工人的作業負擔， 同時也提高了生產效率。

其他指標測定：采用釩鉬黃比色法測定植株全磷含量[18]。磷積累量 = 植株全磷量 × 植株干重；磷利用效率 = 植株干重 /磷積累量。

3.2 高效銑邊作業

該區域主要有銑邊機、 對中裝置、 夾送機、自動料位檢測、 自動控制等設備， 如圖6 所示。其主要完成鋼帶或鋼板銑削到成型所需要的板寬， 同時根據焊接工藝加工所需的坡口及鈍邊。采用林辛格高效銑邊機， 穩定的仿形系統等可實現自動匹配銑削速度和單刃切削量， 銑削后鋼板平度和垂直度公差≤0.5 mm/m， 板寬公差≤±0.15 mm； 銑削后鋼板邊緣光潔、 無毛刺、無冷作硬化， 從而提高刀具壽命， 減少設備停機， 提高工作效率。

另據介紹，2017年初，原農業部印發《關于進一步加強農業新聞輿論工作的意見》。《意見》對做好新聞發布、政策解讀、涉農突發事件輿論引導等工作做出了明確規定；加強政策解讀，建立工作機制，主動開展政策解讀工作；做好涉農突發事件的輿論引導工作。

3.3 五軸數控合縫預焊機

合縫預焊是內外焊接前的一道重要工序， 預焊的質量直接影響焊接質量。 合縫機采用五軸數控系統， 合縫精度高、 管形好， 同時電液伺服閉環控制根據激光跟蹤系統反饋的合縫間隙可在負載條件下實時微調 （定位精度0.10 mm， 重復精度0.05 mm）。 預焊過程的時序控制， 以及焊接工藝參數、 控制參數均可以實現焊前數字化設置， 焊接過程中進行精確調節， 可實現焊接全程追溯。 同時配置弧光攝像頭， 可全程觀測焊接過程， 實現優質高效的連續焊接， 減少了焊后修補量。

合縫預焊機主要由合縫主機、 五軸伺服閉環控制系統、 預焊系統、 焊接電源、 弧光視頻監控系統等組成， 結構如圖7 所示。

本次論壇由農業農村部發展規劃司、農民日報社聯合承辦，以“落實精準幫扶措施，提升產業扶貧質量”為主題，分產業扶貧政策與部署、產業扶貧實踐與創新2個專題，研討交流產業扶貧的好經驗好做法。論壇發布了產業扶貧十大機制創新典型。

3.4 雙功能銑切鋸

時光荏苒，今年已是德州新豐化肥有限公司成立的第15個年頭。從最初只代理幾個品牌到如今形成種子、農藥和化肥多品牌、多區域的完善銷售網絡，作為執行總經理的劉立魯功不可沒。回想起15年前，剛接觸農資業務，擔任銷售業務員，劉立魯感慨萬千。2000年，正是我國肥料產業大發展的時期，除了國外品牌，國內產品也開始陸續進入市場，肥料行業百佳爭鳴的局面逐漸形成。那時的劉立魯每天都在田間地頭，實地考察、走訪農戶、拜訪基層經銷商。在市場逐漸改變“坐商”習氣的同時，許多新的推廣方法與服務理念開始形成，這段基層推廣銷售經歷對他此后帶領團隊飛速發展起到了至關重要的作用。

采用具備拉拔功能的銑切鋸， 以適應單板、單卷生產需要， 既滿足切管功能又滿足在脫開主機失去動力后的拉焊功能， 從而實現無縫銜接， 保證生產順暢。 同時實現全數字化控制，根據鋼管規格、 生產線的實時速度等計算飛鋸機鋸片的切割軌跡和臺車的運動軌跡， 保證切割精度以及切割面的質量。

雙功能銑切鋸主要由床身系統、 鋸切單元、驅動系統、 雙鋸片進給系統、 夾具系統、 托輥裝置、 測速裝置、 冷卻裝置、 液壓系統、 操作臺、 調速柜以及計算機等組成， 如圖8 所示。

3.5 內、 外焊接設備

ODF 機組內焊有4 條焊接線， 可采用3 絲、雙絲、 單絲3 種模式進行焊接； 外焊有3 條焊接線， 可采用4 絲、 3 絲、 雙絲、 單絲4 種模式進行焊接。 ODF 機組內、 外焊均采用林肯數字焊機和數字控制系統， 比傳統焊接模式節能35%以上。 同時通過焊接過程采集的實時焊接參數 （焊接電流、 電弧電壓等）， 操作人員可清楚地判斷焊接過程的穩定性， 并根據焊接過程的實際情況， 進行相應的操作， 從而保證焊縫的質量。

內、 外焊接設備主要由焊接單元 （包括機頭、 送絲機、 焊機等）、 自動跟蹤系統、 焊接車、焊劑輸送、 焊劑回收、 自動控制單元（焊接數據實時采集） 等構成， 如圖9 所示。

3.6 擴徑機

采用自主研發的帶矯直機構的650 t 高效機械擴徑機， 如圖10 所示。 該擴徑機兼具德國米爾、 荷蘭弗蘭亭擴徑機優勢， 效率較高。 通過擴徑和輔助矯直可提高鋼管圓度、 直度等幾何尺寸， 滿足API、 殼牌、 DNV 等標準要求。 同時大幅度降低殘余內應力， 保證管道在惡劣條件下安全運行。

同志們，水利事業正處于新的發展階段，規劃計劃部門任務繁重，責任重大，使命光榮。讓我們在以胡錦濤同志為總書記的黨中央領導下，深入貫徹落實科學發展觀，全面落實中央的各項部署，加大工作力度，銳意改革進取，扎實做好工作，努力開創水利規劃計劃工作新局面，為實現水利更好更快發展作出新的更大貢獻，以優異成績迎接黨的十八大勝利召開！

3.7 靜水壓試驗機

該生產線于2021 年全線投入生產， 已實現直徑323.9～762 mm、 壁厚6.5～26.8 mm、 鋼級X80 及以下直縫埋弧焊管的批量生產。

該機組設計了在線板材超聲自動探傷設備、擴徑前1

超聲波全焊縫自動探傷設備、 擴徑前X 射線 （DR） 全焊縫實時檢測設備、 水壓試驗后2

超聲波全焊縫自動探傷設備、 管端X 射線（DR） 拍片設備、 倒棱前全管端超聲檢查、 倒棱后全管端磁粉檢查設備。 通過各工序嚴格的檢測， 確保鋼管的合格率。

3.8 無損檢驗設備

對設施農用地管理的思考（季勇） .................................................................................................................6-20

4 生產應用

水壓試驗機采用定制化設備， 如圖11 所示。該水壓機同時兼具德國MEER 和日本山本鋼管水壓試驗機的優點， 試壓軸向力1 300 t， 壓力檢測精度為0.5%。 水壓試驗機采用兩級增壓器，管端密封采用兩種形式， 當水壓≤25.4 MPa 時采用管端密封； 當水壓為25.4～50 MPa 時采用徑向密封， 試壓效率高。

以蘭成渝管道與S44 康略高速交叉段遷改工程用X65M 鋼級Φ508 mm×12.7 mm 直縫埋弧焊管為例， 進行力學性能檢測， 焊管生產執行API SPEC 5L： 2012 及DEC-OPL-S-PL-004—2020-1。

（4） 在垂直于焊縫方向上制備焊接接頭面彎和背彎試樣， 進行導向彎曲試驗， 試樣寬度為38.1 mm， 厚度為鋼管壁厚。 彎芯直徑為220 mm，彎曲角度為180°， 試驗按ASTM A370 要求進行， 試驗結果見表4。

（2） 在距焊縫90°管體橫向、 焊縫、 熱影響區取夏比V 形缺口沖擊毛坯， 靠近鋼管外表面加工成10 mm×10 mm×55 mm 的沖擊試樣， V 形缺口垂直于鋼管表面， 夏比沖擊試驗結果見表2。

（3） 在距焊縫90°的管體上取橫向落錘撕裂試樣， 加工尺寸為300 mm×76 mm×t， 缺口為標準壓制V 形缺口， 試驗設備型號為JL-50000， 試驗按API RP 5L3 要求進行， 試驗結果見表3。

例2：(2002年（襄樊市中考題）如圖8，已知在矩形ABCD中，AB=6cm，BC=12cm，點P從點A開始沿AB邊向點B以1厘米/秒的速度移動，點Q從點B開始沿BC邊向點C以2厘米/秒的速度移動，如果P、Q分別從A、B同時出發，設S表示面積，X表示移動時間(X＞0),

（1） 分別在鋼管管體和焊接接頭上取橫向拉伸試樣。 試樣為長50 mm、 寬38.1 mm 的全壁厚矩形試樣， 試驗在WESE-2000E 試驗機上進行，試驗標準為ASTM A370。 拉伸試驗結果見表1。

（5） 在焊接接頭上取全壁厚橫截面試樣， 進行10 kg 載荷維氏硬度試驗， 試驗機型號為FVARS9000， 硬度測試點分布如圖12 所示， 試驗結果見表5。

昨晚借著夜色，警衛連長陳大勇，臺灣義勇隊員潘云，老兵缺一指，三人匍匐著爬過一八九團的陣地，又從日軍兩個聯隊間隔不到三十米的縫隙間冒死爬出，現在，他們已經突圍到蘭溪北面日軍的占領區。

（6） 對于鋼管兩端周長差≤1 mm、 管端橢圓度≤3 mm、 噘嘴≤0.5 mm、 切斜≤0.6 mm、錯邊≤0.5 mm、 12 m 管長直度≤8 mm、 管端1 m直度≤1 mm、 焊縫內焊余高≤2.2 mm、 外焊余高≤2 mm 的鋼管內外表面進行檢查， 未發現批量劃傷、 摔坑、 電弧燒傷等缺陷， 鋼管管端內外焊道質量良好， 鋼管外觀幾何尺寸優于規范要求。

完善的管理制度與規范是信息化管理的基本保障。在影像科醫療設備的信息化管理與設備維護過程中，醫院應該從長遠考量，推動傳統管理制度的優化，根據信息化管理與維護要求，構建新的管理制度與規范，如加強對設備信息化管理的監督，任用專業的監督人員，對設備管理與維護中的數據進行審核與檢查，及時發現其中存在的安全隱患，對管理與維護工作做出糾正與指導，督促科室完成自檢，提高信息化管理水平。

檢測分析表明， X65M 鋼級Φ508 mm×12.7 mm直縫埋弧焊管的力學性能、 外觀質量及尺寸等各項指標均符合API SPEC 5L： 2012 及DECOPL-S-PL-004—2020-1 標準要求。

5 結 論

（1） ODF 成型技術為中直徑直縫埋弧焊鋼管提供了一種新型制管工藝， 結合輥彎和UOE的優勢， 提高了中直徑直縫埋弧焊管的生產效率和產品質量。

（2） ODF 機組實現了既可以采用卷板為原料， 也可以采用單板為原料的直縫埋弧焊管連續生產方式， 有效提高了制管效率， 降低了生產成本， 在中直徑直縫埋弧焊管制造方面具有良好的應用前景。

（3） ODF 成型技術、 合縫數控技術和高速氣體保護預焊技術的融合， 實現了成型、 合縫、 預焊設備的一體化， 以及調型控制數字化和操作一鍵化。

（4） 通過成型過程中管坯預彎工藝設計， 解決了中直徑直縫埋弧焊管精焊后彎曲度大導致的無法進行自動擴徑的難題。

（5） 針對擴徑和定徑不同工藝路線， 設計了專屬孔型和調型參數， 該設計使得成型后管坯的應力分布更加均勻， 擴徑或定徑后殘余應力更低。

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