鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)械加工領(lǐng)域，具體涉及一種鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以海洋油氣資源為代表的海洋礦產(chǎn)資源是當(dāng)前世界海洋資源開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)， 是未來(lái)5?10年產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向。其中，海底輸送管道作為海洋油氣資源開(kāi)發(fā)裝備的 重要組成部分，其增長(zhǎng)速度驚人。然而，1500米以下深海油氣輸送的安全性對(duì)鋼管的精度提 出了更高的要求。
[0003] 目前高強(qiáng)度鋼管的高精度熱擴(kuò)徑方法中存在兩個(gè)問(wèn)題：①采用熱擴(kuò)徑的方法會(huì)降 低鋼管的直線度，尤其是對(duì)于直徑較小的直縫埋弧焊管，另外，其加熱溫度為600?800°C， 鋼管的強(qiáng)度會(huì)有所下降；②在氬氣氣氛中進(jìn)行加熱，經(jīng)濟(jì)成本較高，同時(shí)對(duì)加熱爐的密閉性 有一定的要求，不利于大批量化生產(chǎn)。
[0004] 目前，缺乏一種鋼管機(jī)械強(qiáng)度高的鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鋼管機(jī)械強(qiáng)度高的鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方 法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明提供了一種鋼管的冷 擴(kuò)徑矯直方法，包括如下步驟：
[0007] (1)局部加熱，涂覆玻璃粉：采用中頻感應(yīng)加熱爐的中頻感應(yīng)線圈加熱鋼管的一 端，使其表面溫度為500?600°C，向被加熱的一端上噴涂玻璃粉，將擴(kuò)徑機(jī)外模塊作用處 鋼管的內(nèi)表面、外表面以及端面的三個(gè)位置上噴涂玻璃粉；
[0008] (2)局部加熱，預(yù)擴(kuò)徑：使用高頻感應(yīng)加熱爐加熱鋼管，加熱位置為噴涂有玻璃粉 的鋼管部位，將擴(kuò)徑機(jī)插入噴涂有玻璃粉的鋼管的部位，操作擴(kuò)徑機(jī)使外模塊運(yùn)動(dòng)并擠壓 鋼管內(nèi)壁，鋼管漲型進(jìn)行擴(kuò)徑，該預(yù)擴(kuò)徑的過(guò)程中感應(yīng)線圈加熱鋼管表面至溫度為500? 600°C;維持預(yù)擴(kuò)徑時(shí)間為20?30s;
[0009] (3)清洗鋼管，精擴(kuò)徑：對(duì)預(yù)擴(kuò)徑的鋼管進(jìn)行清洗，除去鋼管上的玻璃粉；將擴(kuò)徑 機(jī)插入鋼管的另一端，操作擴(kuò)徑機(jī)使外模塊運(yùn)動(dòng)并擠壓鋼管內(nèi)壁，鋼管漲型進(jìn)行精擴(kuò)徑，維 持精擴(kuò)徑時(shí)間為15?25s;之后，操作擴(kuò)徑機(jī)使外模塊縮回，與鋼管脫離。
[0010] 進(jìn)一步地，在步驟（1)中，中頻感應(yīng)加熱頻率為5000Hz。
[0011] 進(jìn)一步地，在步驟（1)中，噴涂玻璃粉的厚度為2mm?3mm。
[0012] 更進(jìn)一步地，在步驟（1)中，所述玻璃粉為SHBF-160型玻璃粉。
[0013] 進(jìn)一步地，在步驟（2)中，所述預(yù)擴(kuò)徑預(yù)設(shè)的擴(kuò)徑率為總擴(kuò)徑率的90%，所述精擴(kuò) 徑預(yù)設(shè)的擴(kuò)徑率為總擴(kuò)徑率的10%。
[0014] 進(jìn)一步地，在步驟（2)中，高頻感應(yīng)線圈加熱頻率為lOKHz。
[0015] 進(jìn)一步地，在步驟（3)中，所述清洗的溶液為無(wú)水乙醇有機(jī)溶劑。
[0016] 更進(jìn)一步地，在步驟（3)中，將無(wú)水乙醇加熱至70°C，使用無(wú)水乙醇清除鋼管表面 的玻璃粉。
[0017] 進(jìn)一步地，在步驟⑶中，所述鋼管擴(kuò)徑后，鋼管的圓度彡0.25mm，直線度 < 0? 3mm/m〇
[0018] 有益效果：本發(fā)明設(shè)備簡(jiǎn)單，成型周期短，使用壽命長(zhǎng)，適用范圍廣泛。本發(fā)明的方 法不僅提高了鋼管的精度，同時(shí)也提高了鋼管的圓度和直線度，使得鋼管的機(jī)械強(qiáng)度得到 了提高。既能擴(kuò)徑高強(qiáng)度鋼管，也能對(duì)大口徑、高厚徑比的深海輸油鋼管進(jìn)行擴(kuò)徑。本發(fā)明 具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0019] (1)本發(fā)明選擇涂覆的玻璃粉具有良好的潤(rùn)滑作用，避免了擴(kuò)徑機(jī)外模塊與鋼管 內(nèi)壁以及焊縫的直接接觸，有效降低了外模塊的磨損，延長(zhǎng)其服役壽命；鋼管表面涂覆的玻 璃粉可以形成致密的抗氧化薄膜，使得在進(jìn)行表面高頻感應(yīng)加熱的過(guò)程中鋼管表面不會(huì)被 氧化，同時(shí)，玻璃粉導(dǎo)熱系數(shù)較低，有效抑制了在高頻感應(yīng)加熱過(guò)程中鋼管內(nèi)部溫度傳導(dǎo)；
[0020] (2)使得鋼管表面在擴(kuò)徑過(guò)程中保持較高的溫度而鋼管內(nèi)部溫度卻不致升高的過(guò) 高，有效的抑制了鋼管擴(kuò)徑過(guò)程中表面局部區(qū)域裂紋等缺陷的萌生，同時(shí)鋼管各個(gè)部位的 機(jī)械強(qiáng)度相比于擴(kuò)徑前均會(huì)有所提高。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為鋼管擴(kuò)徑處理示意圖；
[0022] 其中：1玻璃粉；2擴(kuò)徑機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的具體描述，但不能理解為是對(duì)本發(fā)明保 護(hù)范圍的限定。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 生產(chǎn)牌號(hào)為X65的埋弧焊管。本發(fā)明提供一種鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方法，包括如下 步驟：
[0026] (1)局部加熱，涂覆玻璃粉：采用中頻感應(yīng)加熱爐的中頻感應(yīng)線圈加熱鋼管的一 端，使其表面溫度為500°C，向被加熱的一端上噴涂玻璃粉，將擴(kuò)徑機(jī)外模塊作用處鋼管的 內(nèi)表面、外表面以及端面的三個(gè)位置上噴涂玻璃粉；其中，中頻感應(yīng)加熱頻率為5000Hz;噴 涂玻璃粉的厚度為2mm?3mm。所述玻璃粉為SHBF-160型玻璃粉。
[0027] (2)局部加熱，預(yù)擴(kuò)徑：使用高頻感應(yīng)加熱爐加熱鋼管，加熱位置為噴涂有玻璃粉 的鋼管部位，將擴(kuò)徑機(jī)插入噴涂有玻璃粉的鋼管的部位，操作擴(kuò)徑機(jī)使外模塊運(yùn)動(dòng)并擠壓 鋼管內(nèi)壁，鋼管漲型進(jìn)行擴(kuò)徑，該預(yù)擴(kuò)徑的過(guò)程中感應(yīng)線圈加熱鋼管表面至溫度為500°C; 維持預(yù)擴(kuò)徑時(shí)間為20s;其中，高頻感應(yīng)線圈加熱頻率為lOKHz;
[0028] (3)清洗鋼管，精擴(kuò)徑：對(duì)預(yù)擴(kuò)徑的鋼管進(jìn)行清洗，將無(wú)水乙醇加熱至70°C，使用 無(wú)水乙醇清除鋼管表面的玻璃粉，最終去除表面玻璃粉；將擴(kuò)徑機(jī)插入鋼管的另一端，操作 擴(kuò)徑機(jī)使外模塊運(yùn)動(dòng)并擠壓鋼管內(nèi)壁，鋼管漲型進(jìn)行精擴(kuò)徑，維持精擴(kuò)徑時(shí)間為15s。
[0029] 之后，操作擴(kuò)徑機(jī)使外模塊縮回，與鋼管脫離。采用滾輪式接管小車送離。
[0030] 將擴(kuò)徑機(jī)前移進(jìn)入鋼管噴涂有玻璃粉的位置，漲型擴(kuò)內(nèi)徑至895mm，擴(kuò)徑率為 10% ;所述清洗的溶液為無(wú)水乙醇有機(jī)溶劑。
[0031] 所述預(yù)擴(kuò)徑預(yù)設(shè)的擴(kuò)徑率為總擴(kuò)徑率的90%，所述精擴(kuò)徑預(yù)設(shè)的擴(kuò)徑率為總擴(kuò)徑 率的10%。
[0032] 將擴(kuò)徑機(jī)前移進(jìn)入鋼管噴涂有玻璃粉的位置，漲型擴(kuò)內(nèi)徑至887mm，擴(kuò)徑率為 9. 1%，接著外模塊保漲型擴(kuò)徑鋼管狀態(tài)，一起從加熱爐中退出，空冷至常溫；
[0033] 本發(fā)明設(shè)備簡(jiǎn)單，成型周期短，鋼管機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，適用范圍廣泛。鋼管 的精度高，同時(shí)提高了鋼管的圓度和直線度；既能擴(kuò)徑高強(qiáng)度鋼管，也能對(duì)大口徑、高厚徑 比的深海輸油鋼管進(jìn)行擴(kuò)徑。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0034] (1)本發(fā)明選擇涂覆的玻璃粉具有良好的潤(rùn)滑作用，避免了擴(kuò)徑機(jī)外模塊與鋼管 內(nèi)壁以及焊縫的直接接觸，有效降低了外模塊的磨損，延長(zhǎng)其服役壽命；鋼管表面涂覆的玻 璃粉可以形成致密的抗氧化薄膜，使得在進(jìn)行表面高頻感應(yīng)加熱的過(guò)程中鋼管表面不會(huì)被 氧化，同時(shí)，玻璃粉導(dǎo)熱系數(shù)較低，有效抑制了在高頻感應(yīng)加熱過(guò)程中鋼管內(nèi)部溫度傳導(dǎo)；
[0035] (2)使得鋼管表面在擴(kuò)徑過(guò)程中保持較高的溫度而鋼管內(nèi)部溫度卻不致升高的過(guò) 高，有效的抑制了鋼管擴(kuò)徑過(guò)程中表面局部區(qū)域裂紋等缺陷的萌生，同時(shí)鋼管各個(gè)部位的 機(jī)械強(qiáng)度相比于擴(kuò)徑前均會(huì)有所提高。
[0036] 使用實(shí)施例1得到的鋼管，鋼管擴(kuò)徑前后的參數(shù)如表1所示：
[0037]表1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 局部加熱，涂覆玻璃粉：采用中頻感應(yīng)加熱爐的中頻感應(yīng)線圈加熱鋼管的一端，使 其表面溫度為500?600°C，向被加熱的一端上噴涂玻璃粉，將擴(kuò)徑機(jī)外模塊作用處鋼管的 內(nèi)表面、外表面以及端面的三個(gè)位置上噴涂玻璃粉； (2) 局部加熱，預(yù)擴(kuò)徑：使用高頻感應(yīng)加熱爐加熱鋼管，加熱位置為噴涂有玻璃粉的鋼 管部位，將擴(kuò)徑機(jī)插入噴涂有玻璃粉的鋼管的部位，操作擴(kuò)徑機(jī)使外模塊運(yùn)動(dòng)并擠壓鋼管 內(nèi)壁，鋼管漲型進(jìn)行擴(kuò)徑，該預(yù)擴(kuò)徑的過(guò)程中感應(yīng)線圈加熱鋼管表面至溫度為500?600°C; 維持預(yù)擴(kuò)徑時(shí)間為20?30s ; (3) 清洗鋼管，精擴(kuò)徑：對(duì)預(yù)擴(kuò)徑的鋼管進(jìn)行清洗，除去鋼管上的玻璃粉；將擴(kuò)徑機(jī)插 入鋼管的另一端，操作擴(kuò)徑機(jī)使外模塊運(yùn)動(dòng)并擠壓鋼管內(nèi)壁，鋼管漲型進(jìn)行精擴(kuò)徑，維持精 擴(kuò)徑時(shí)間為15?25s ;之后，操作擴(kuò)徑機(jī)使外模塊縮回，與鋼管脫離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方法，其特征在于：在步驟（1)中，中頻感 應(yīng)加熱頻率為5000Hz。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方法，其特征在于：在步驟（1)中，噴涂玻 璃粉的厚度為2mm?3mm〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方法，其特征在于：在步驟（1)中，所述玻 璃粉為SHBF-160型玻璃粉。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方法，其特征在于：在步驟（2)中，所述預(yù) 擴(kuò)徑預(yù)設(shè)的擴(kuò)徑率為總擴(kuò)徑率的90%，所述精擴(kuò)徑預(yù)設(shè)的擴(kuò)徑率為總擴(kuò)徑率的10%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方法，其特征在于：在步驟（2)中，高頻感 應(yīng)線圈加熱頻率為IOKHz。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方法，其特征在于：在步驟（3)中，所述清 洗的溶液為無(wú)水乙醇有機(jī)溶劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方法，其特征在于：在步驟（3)中，將無(wú)水 乙醇加熱至70°C，使用無(wú)水乙醇清除鋼管表面的玻璃粉。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方法，其特征在于：在步驟（3)中，所述鋼 管擴(kuò)徑后，鋼管的圓度< 0. 25mm，直線度< 0. 3mm/m。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋼管的冷擴(kuò)徑矯直方法，包括如下步驟：(1)局部加熱，涂覆玻璃粉；(2)局部加熱，預(yù)擴(kuò)徑(3)清洗鋼管，精擴(kuò)徑。本發(fā)明設(shè)備簡(jiǎn)單，成型周期短，鋼管機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，適用范圍廣泛。鋼管的精度高，同時(shí)提高了鋼管的圓度和直線度；既能擴(kuò)徑高強(qiáng)度鋼管，也能對(duì)大口徑、高厚徑比的深海輸油鋼管進(jìn)行擴(kuò)徑。
【IPC分類】B21D37-18, B21D39-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104550516
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410779581
【發(fā)明人】姚正軍, 張澤磊, 羅西希, 陳煜 , 楊紅勤, 吳小鳳, 林玉劃, 徐尚君, 周艷軍, 姚一波
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月15日