[00801643]大径直缝钢管管形成型工艺及装备

1.背景：焊管广泛用于建筑、桥梁、提坝、海洋平台等钢结构承载立柱、超大跨度建筑以及要求抗风抗震的电杆塔桅，每年用量达几千万吨。管道运输也是石油天然气最主要的运输方式。“十二五”期间中国油气焊管建设将达14万公里。然而国内大径焊管管形成型装备基本由国外垄断，其价格昂贵，供货周期长。但要实现制管装备的国产化，必需解决以下关键问题：1)制造大型冷压模具需要的高强度，良好塑性的高强度珠光体球铁和奥-贝球铁材料制造方法。2)克服热时效处理体积大、重量重、壁厚、长度长构件的退火质量可控性差，处理后极易产生表面氧化、脱碳和投资大、能耗大等缺点；获得消除制造大型冷压模具的铸造和锻造应力的方法。3)解决扩径机关键部件楔形滑块设计，获得适应不同管坯厚度，直径及长度的直缝焊管扩径机机械系统中楔形滑块的布局设计方法。4)获得在线监测钢管圆度和直线度的方法。该成果在国家创新基金(编号：11C26214302989)，国家高新技术研究发展计划(863划)(项目编号：2007AA04Z415)国家自然科学基金(编号：51101055和51175172)，湘潭市重点科技计划(编号：20111008)的支持下，解决了以上问题。该成果产品己应用于宝钢、中石油巨龙钢管等国内大型钢管厂，运行效果良好，替代了进口同类设备。共授权相关国家专利1项，实用新型专利1项。发表文章15篇。2.取得的成果：1)材料方面成果及技术指标：①大型高强度球铁压延成型模具。珠光体球铁和奥-贝体球铁力学性能优异，耐磨损，低摩擦系数。缩短加工周期50%，节省原材料成本50%。成功代替合金工具钢锻件应用于O成型和预弯成型模具，达到欧盟球铁模具性能要求。②长寿命、高缺口疲劳强度扩径机拉杆。拉杆材质纯净；力学性能优异；索氏体1级：晶粒度≥8级；疲劳强度≥354MPa，达到德国拉杆性能要求。2)消除大型冷压模具的铸造和锻造应力方法：获得了比热时效投资小、生产周期短、不受结构尺寸和场地限制、设备简便，使用方便、耗能少，减少环境污染的更能有效消除大型冷压模具的铸造和锻造应力的振动时效的工艺方法；很好地保证了大型冷压模具后期热处理变形小于0.5%的要求，降低了制造成本。3)扩径机机械系统中楔形滑块布局方法：构建出扩径机楔形块系统力学模型，得到楔形块与焊缝内壁的力传递方程，构建了楔形块系统力传递空间椭圆模型。扩径后钢管的直线度和椭圆度优异：生产效能达到进口设备90%。在该方法的基拙上制造出的便携式扩径机解决了小管径钢管的扩径和施工现场钢管变形而无法焊接的难题。4)钢管圆度和直线度的非接触式检测方法：系统采用非接触式位移测量方法，对位移信号分析和几何关系进行计算，在线得到钢管圆度和直线度。3、经济效益：到2012年底止，累计实现销售收入33273.3万元，累计上交国家税金4683.6多万元，企业实现利润9982万元。