一種生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種生產(chǎn)高性能油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置及方法，該裝置包括管材推動機(jī)構(gòu)、彎制機(jī)構(gòu)、電磁感應(yīng)加熱機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)，其中電磁感應(yīng)加熱機(jī)構(gòu)中設(shè)置有雙感應(yīng)線圈，以第一感應(yīng)線圈對管材進(jìn)行預(yù)熱，并在預(yù)熱的基礎(chǔ)上通過第二感應(yīng)線圈對管材進(jìn)行進(jìn)一步加熱，然后通過彎制系統(tǒng)對管材進(jìn)行彎制，能夠有效提高彎制得到的彎管的力學(xué)性能，解決目前感應(yīng)加熱彎管生產(chǎn)中容易出現(xiàn)的諸多的問題。利用本發(fā)明的裝置和方法能夠生產(chǎn)高性能油氣管道用感應(yīng)加熱彎管，同時(shí)提高彎制過程中管材加熱的均勻性和彎管的生產(chǎn)效率，提高感應(yīng)加熱彎管的尺寸精度，具有加熱均勻、生產(chǎn)效率高，性能優(yōu)良、彎管變形小、橢圓度小、殘余應(yīng)力低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油和天然氣管道【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感 應(yīng)加熱裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 彎管是油氣輸送管道的重要組成構(gòu)件，是管線中承載較為苛刻的結(jié)構(gòu)件之一，彎 管綜合質(zhì)量的優(yōu)劣是制約管線安全、平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。
[0003] 現(xiàn)有的油氣管道用彎管的生產(chǎn)工藝是：直管下料后通過彎管推制機(jī)在鋼管待彎部 分套上感應(yīng)圈，用機(jī)械轉(zhuǎn)臂卡住管頭，在感應(yīng)圈中通入電流，將鋼管加熱到塑性狀態(tài)，在鋼 管后端用機(jī)械推力推進(jìn)，進(jìn)行彎制，彎制出的鋼管部分迅速用冷卻劑冷卻，這樣邊加熱、邊 推進(jìn)、邊彎制、邊冷卻，不斷將彎管彎制出來。感應(yīng)加熱彎管由前后兩直管段和彎曲部分組 成。僅對彎曲部分進(jìn)行感應(yīng)加熱，稱為局部加熱，在這種情況下，直管段和彎曲部分的連接 處存在過渡區(qū)。目前，國內(nèi)、外各彎管制造廠家均采用局部加熱的方法進(jìn)行感應(yīng)加熱彎管生 產(chǎn)。
[0004] 感應(yīng)加熱彎管技術(shù)具有加熱速度快，加熱帶寬度、冷卻速度可調(diào)整，且彎曲半徑、 角度調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。但由于這種局部加熱工藝僅對彎曲部分進(jìn)行加熱，且在加熱時(shí)均一 次性感應(yīng)加熱到800°C?990°C高溫，隨后噴水冷卻，"高溫+急速冷卻"可能使過渡區(qū)和彎 曲部分產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象，加熱溫度越高、冷卻速度越快、D/t值越大，此現(xiàn)象越嚴(yán)重；此外，由 于采用感應(yīng)線圈一次性加熱到800°C?990°C的高溫，彎管性能不易保證（尤其是沖擊韌 性），且易變形，橢圓度較大，生產(chǎn)效率也較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置及方法，具 有加熱均勾、生產(chǎn)效率高，性能優(yōu)良、彎管變形小、橢圓度小、殘余應(yīng)力低等優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] 一種生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置，包括設(shè)置在工作臺上的機(jī)身和彎 制機(jī)構(gòu)，還包括電磁感應(yīng)加熱機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)，其中機(jī)身上設(shè)置有管材推動機(jī)構(gòu)，管材推動 機(jī)構(gòu)包括用于固定管材尾部的尾座、用于推動尾座從而帶動管材移動的主驅(qū)動裝置，及沿 管材推動方向設(shè)置的用于限制管材周向移動的若干導(dǎo)輥；電磁感應(yīng)加熱機(jī)構(gòu)包括沿管材推 動方向設(shè)置的用于預(yù)熱管材的第一感應(yīng)線圈和用于將管材加熱到彎制溫度的第二感應(yīng)線 圈，其中第一感應(yīng)線圈套設(shè)在管材的直管段上，第二感應(yīng)線圈套設(shè)在管材的待彎制部分上， 第一、第二感應(yīng)線圈的間距為30mm?150mm，且第一、第二感應(yīng)線圈均與變壓器和操作板相 連，通過操作板調(diào)控變壓器從而對第一、第二感應(yīng)線圈的頻率、功率、電壓、加熱帶寬度及加 熱溫度進(jìn)行調(diào)控；彎制機(jī)構(gòu)包括能夠沿工作臺上的回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動的機(jī)械彎臂，及設(shè)置在機(jī) 械彎臂上的用于夾持管材的夾頭，夾頭能夠在機(jī)械彎臂上滑動；機(jī)械彎臂的初始位置與管 材推動方向垂直，且夾頭的初始位置位于第二感應(yīng)線圈的管材推動方向一側(cè)；冷卻系統(tǒng)包 括設(shè)置在第二感應(yīng)線圈上的用于向管材彎制部分噴灑冷卻水的冷卻水噴頭，冷卻水的噴灑 量和噴灑速度通過操作板調(diào)控。
[0008] 所述的第一感應(yīng)線圈的頻率為500?850Hz，功率為600?1300kw，電壓為400? 950V，加熱帶寬度為35?45mm，加熱溫度為550?850°C。
[0009] 所述的第二感應(yīng)線圈的頻率為800?IlOOHz，功率為600?1300kw，電壓為400? 950V，加熱帶寬度為25?35mm，加熱溫度為800?1050°C。
[0010] 生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱方法，包括以下步驟：
[0011] 1)將管材放置在機(jī)身上并套裝在第一、第二感應(yīng)線圈內(nèi)，并將管材尾部固定在尾 座上，通過主驅(qū)動裝置對管材進(jìn)行推送；
[0012] 2)在管材推送過程中，當(dāng)管材的待彎制部分移動至第一感應(yīng)線圈處時(shí)，用第一感 應(yīng)線圈對管材的待彎制部分進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)預(yù)熱后的待彎制部分移動至第二感應(yīng)線圈處時(shí)， 用第二感應(yīng)線圈將管材的待彎制部分加熱至彎制溫度，同時(shí)用機(jī)械彎臂上的夾頭夾持住管 材的前端，旋轉(zhuǎn)機(jī)械彎臂對管材的待彎制部分按照預(yù)定尺寸進(jìn)行彎制；
[0013] 3)彎制完成后，通過冷卻系統(tǒng)噴灑冷卻水，對管材的彎制部分進(jìn)行冷卻，得到油氣 管道用彎管。
[0014] 所述的管材的推送速度為20mm?IOOmm/分鐘，機(jī)械彎臂的旋轉(zhuǎn)速度為20mm? 10Omm/ 分鐘。
[0015] 所述的管材的外徑為406mm?1422mm，厚度為7. Imm?40mm。
[0016] 所述的管材的彎曲半徑為3?10D，D為管材彎制部分的外徑。
[0017] 對管材的彎制部分進(jìn)行冷卻時(shí)的冷卻速度為10?20°C /s。
[0018] 本發(fā)明提供的生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置，設(shè)置有雙感應(yīng)線圈，以 第一感應(yīng)線圈對管材進(jìn)行預(yù)熱，并在預(yù)熱的基礎(chǔ)上通過第二感應(yīng)線圈對管材進(jìn)行進(jìn)一步加 熱，然后通過彎制系統(tǒng)對管材進(jìn)行彎制，能夠有效提高彎制得到的彎管的力學(xué)性能，解決目 前感應(yīng)加熱彎管生產(chǎn)中容易出現(xiàn)的諸多的問題。利用本發(fā)明提供的該裝置能夠生產(chǎn)高性能 的油氣管道用感應(yīng)加熱彎管，同時(shí)提高彎制過程中管材加熱的均勻性和彎管的生產(chǎn)效率， 提高感應(yīng)加熱彎管的尺寸精度，具有加熱均勻、生產(chǎn)效率高，性能優(yōu)良、彎管變形小、橢圓度 小、殘余應(yīng)力低等優(yōu)點(diǎn)。
[0019] 本發(fā)明提供的生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱方法，主要特點(diǎn)在于采用兩個(gè) 感應(yīng)線圈依次對管材進(jìn)行加熱，并且本發(fā)明明確分析提出了這兩個(gè)感應(yīng)線圈的作用，分別 為：第一感應(yīng)線圈頻率低，加熱帶寬度略寬，目的是為了保證壁厚均熱；第二感應(yīng)線圈頻率 高，加熱帶寬度略窄，目的是為了保證快速加熱到設(shè)定溫度。而且對這兩個(gè)感應(yīng)線圈的加熱 溫度范圍的要求分別為：第一感應(yīng)線圈將管材相對慢速地加熱到材料組織不顯著變化的、 盡可能高的溫度，即材料的相變溫度下，以保證晶粒尺寸不長大；第二感應(yīng)線圈將管材快速 加熱到彎制溫度，以便將材料晶粒尺寸的長大控制到最小，以獲得優(yōu)良的材料性能，尤其是 沖擊韌性。
[0020] 本發(fā)明提供的生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱方法的優(yōu)點(diǎn)為：（1)能夠生產(chǎn) 高性能的感應(yīng)加熱彎管，能夠在獲得規(guī)定強(qiáng)度的同時(shí)，保證彎管具有良好的沖擊韌性；（2) 提高感應(yīng)加熱的均勻性及感應(yīng)加熱彎管的生產(chǎn)效率；（3)減小感應(yīng)加熱彎管的變形，減小 彎管的橢圓度，提高感應(yīng)加熱彎管的尺寸精度；(4)降低感應(yīng)加熱彎管的殘余應(yīng)力等。
[0021] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中給出了第一、第二感應(yīng)加熱線圈的參數(shù)范圍和加熱溫度范圍， 其中第一感應(yīng)線圈的加熱溫度一般為550?850°C (視具體材質(zhì)而定），第二感應(yīng)線圈的加 熱溫度一般為800°C?1050°C (視具體材質(zhì)等而定），這樣能夠進(jìn)一步提高通過彎制得到的 油氣管道用彎管性能及其尺寸精度，提高生產(chǎn)效率，降低殘余應(yīng)力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明的生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明的生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 其中：1是機(jī)械彎臂，2是回轉(zhuǎn)中心，3是機(jī)身，4是尾座，5是主驅(qū)動裝置，6是管材， 7是導(dǎo)輥，8是變壓器，9是第一感應(yīng)線圈，10是第二感應(yīng)線圈，11是夾頭，12是操作板，13是 工作臺。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026] 參見圖1，本發(fā)明提供的生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置，包括設(shè)置在工 作臺13上的機(jī)身3和彎制機(jī)構(gòu)，還包括電磁感應(yīng)加熱機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)，其中機(jī)身3上設(shè)置 有管材推動機(jī)構(gòu)，管材推動機(jī)構(gòu)包括用于固定管材6尾部的尾座4、用于推動尾座4從而帶 動管材6移動的主驅(qū)動裝置5,及沿管材推動方向設(shè)置的用于限制管材6周向移動的若干導(dǎo) 輥7 ;電磁感應(yīng)加熱機(jī)構(gòu)包括沿管材推動方向設(shè)置的用于預(yù)熱管材的第一感應(yīng)線圈9和用 于將管材加熱到彎制溫度的第二感應(yīng)線圈10,其中第一感應(yīng)線圈9套設(shè)在管材6的直管段 上，第二感應(yīng)線圈10套設(shè)在管材6的待彎制部分上，第一、第二感應(yīng)線圈的間距為30mm? 150mm，且第一、第二感應(yīng)線圈均與變壓器8和操作板12相連，通過操作板12調(diào)控變壓器8 從而對第一、第二感應(yīng)線圈的頻率、功率、電壓、加熱帶寬度及加熱溫度進(jìn)行調(diào)控；其中第一 感應(yīng)線圈的頻率為500?850Hz，功率為600?1300kw，電壓為400?950V，加熱帶寬度為 35?45mm，加熱溫度為550?850°C;第二感應(yīng)線圈的頻率為800?IlOOHz，功率為600? 1300kw，電壓為400?950V，加熱帶寬度為25?35mm，加熱溫度為800?1050°C。彎制機(jī) 構(gòu)包括能夠沿工作臺13上的回轉(zhuǎn)中心2轉(zhuǎn)動的機(jī)械彎臂1，及設(shè)置在機(jī)械彎臂1上的用于 夾持管材的夾頭11，夾頭11能夠在機(jī)械彎臂1上滑動；機(jī)械彎臂1的初始位置與管材推動 方向垂直，且夾頭11的初始位置位于第二感應(yīng)線圈10的管材推動方向一側(cè)；冷卻系統(tǒng)包括 設(shè)置在第二感應(yīng)線圈上的用于向管材彎制部分噴灑冷卻水的冷卻水噴頭，冷卻水的噴灑量 和噴灑速度通過操作板12調(diào)控。
[0027] 本發(fā)明提供的基于所述生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置的生產(chǎn)油氣管 道用彎管的兩步感應(yīng)加熱方法，包括以下步驟：
[0028] 1)將外徑為406mm?1422mm，厚度為7. Imm?40mm的管材6放置在機(jī)身3上并 套裝在第一、第二感應(yīng)線圈內(nèi)，控制第一、第二感應(yīng)線圈的間距為30mm?150mm，并將管材 尾部固定在尾座4上，通過主驅(qū)動裝置5對管材6進(jìn)行推送；
[0029] 2)在管材推送過程中，當(dāng)管材的待彎制部分移動至第一感應(yīng)線圈處9時(shí)，用第一 感應(yīng)線圈9對管材的待彎制部分進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)預(yù)熱后的待彎制部分移動至第二感應(yīng)線圈10 處時(shí)，用第二感應(yīng)線圈10將管材的待彎制部分加熱至彎制溫度，同時(shí)用機(jī)械彎臂1上的夾 頭11夾持住管材的前端，旋轉(zhuǎn)機(jī)械彎臂1對管材的待彎制部分按照預(yù)定尺寸進(jìn)行彎制；其 中第一感應(yīng)線圈的頻率為500?850Hz，功率為600?1300kw，電壓為400?950V，加熱帶 寬度為35?45mm，加熱溫度為550?850°C;第二感應(yīng)線圈的頻率為800?IlOOHz，功率為 600?1300kw，電壓為400?950V，加熱帶寬度為25?35_，加熱溫度為800?1050°C ; 管材的推送速度為20mm?IOOmm/分鐘，機(jī)械彎臂的旋轉(zhuǎn)速度為20mm?IOOmm/分鐘，管材 的彎曲半徑為3?10D，D為管材彎制部分的外徑；
[0030] 3)彎制完成后，通過冷卻系統(tǒng)噴灑冷卻水，對管材的彎制部分進(jìn)行冷卻，冷卻速度 為10?20°C /s，得到油氣管道用彎管。
[0031] 下面給出幾個(gè)生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱方法的具體實(shí)施例。
[0032] 實(shí)施例1 :
[0033] 管材規(guī)格：(f)1016><22mm直縫埋弧焊管，鋼級X70。其彎制步驟為：
[0034] 1)將管材放置在機(jī)身3上并套裝在第一、第二感應(yīng)線圈內(nèi)，第一、第二感應(yīng)線圈的 間距為100mm，并將管材尾部固定在尾座4上，通過主驅(qū)動裝置5對管材6進(jìn)行推送；
[0035] 2)在管材推送過程中，當(dāng)管材的待彎制部分移動至第一感應(yīng)線圈處9時(shí)，通過第 一感應(yīng)線圈將管材加熱到650°C，其中第一感應(yīng)線圈的頻率為800Hz，功率為1200kw，電壓 為650V，加熱帶寬度為35mm。接著當(dāng)預(yù)熱后的待彎制部分移動至第二感應(yīng)線圈10處時(shí)，通 過第二感應(yīng)線圈將管材加熱到980°C，其中第二感應(yīng)線圈的頻率為1000Hz，功率為1200kw， 電壓為650V，加熱帶寬度為30mm。在第二感應(yīng)線圈加熱的同時(shí)用機(jī)械彎臂1上的夾頭11 夾持住管材的前端，旋轉(zhuǎn)機(jī)械彎臂1對管材的待彎制部分按照預(yù)定尺寸進(jìn)行彎制；其中管 材的推送速度為40mm/分鐘，機(jī)械彎臂的旋轉(zhuǎn)速度為40mm/分鐘，管材的彎曲半徑為5D，D 為管材彎制部分的外徑；
[0036] 3)彎制完成后，通過冷卻系統(tǒng)噴灑冷卻水，對管材的彎制部分進(jìn)行冷卻，冷卻速度 為17°C /s，得到高性能的油氣管道用彎管。
[0037] 對得到的高性能的油氣管道用彎管進(jìn)行性能測試，結(jié)果如下：
[0038] 沖擊韌性：_20°C下，左過渡區(qū)440J(縱向）；右過渡區(qū)425J(縱向）；彎曲段內(nèi)弧側(cè) 450J(橫向），外弧側(cè)400J，焊縫區(qū)220J(橫向），熱影響區(qū)430J(橫向），中性區(qū)370J(橫 向）。韌性較高且均勻性提高。
[0039] 幾何尺寸：外弧側(cè)壁厚減薄率3. 5%，橢圓度0.9%。尺寸精度較高。
[0040] 實(shí)施例2 :
[0041] 管材規(guī)格：φ1219x2 Imm直縫埋弧焊管，鋼級X80。其彎制步驟為：
[0042] 1)將管材放置在機(jī)身3上并套裝在第一、第二感應(yīng)線圈內(nèi)，第一、第二感應(yīng)線圈的 間距為60mm，并將管材尾部固定在尾座4上，通過主驅(qū)動裝置5對管材6進(jìn)行推送；
[0043] 2)在管材推送過程中，當(dāng)管材的待彎制部分移動至第一感應(yīng)線圈處9時(shí)，通過第 一感應(yīng)線圈將管材加熱到700°C，其中第一感應(yīng)線圈的頻率為850Hz，功率為1300kw，電壓 為700V，加熱帶寬度為35mm。接著當(dāng)預(yù)熱后的待彎制部分移動至第二感應(yīng)線圈10處時(shí)，通 過第二感應(yīng)線圈將管材加熱到950°C，其中第二感應(yīng)線圈的頻率為1000Hz，功率為1300kw， 電壓為650V，加熱帶寬度為30mm。在第二感應(yīng)線圈加熱的同時(shí)用機(jī)械彎臂1上的夾頭11 夾持住管材的前端，旋轉(zhuǎn)機(jī)械彎臂1對管材的待彎制部分按照預(yù)定尺寸進(jìn)行彎制；其中管 材的推送速度為30mm/分鐘，機(jī)械彎臂的旋轉(zhuǎn)速度為30mm/分鐘，管材的彎曲半徑為6D，D 為管材彎制部分的外徑；
[0044] 3)彎制完成后，通過冷卻系統(tǒng)噴灑冷卻水，對管材的彎制部分進(jìn)行冷卻，冷卻速度 為20°C /s，得到高性能的油氣管道用彎管。
[0045] 對得到的高性能的油氣管道用彎管進(jìn)行性能測試，結(jié)果如下：
[0046] 沖擊韌性：-5°C下，左過渡區(qū)310J(縱向）；右過渡區(qū)305J(縱向）；彎曲段內(nèi)弧側(cè) 295J(橫向），外弧側(cè)285J，焊縫區(qū)120J(橫向），熱影響區(qū)270J(橫向），中性區(qū)290J(橫 向）。韌性較高且均勻性提高。
[0047] 幾何尺寸：外弧側(cè)壁厚減薄率3. 8%，橢圓度1. 0%。尺寸精度較高。
[0048] 實(shí)施例3 :
[0049] 管材規(guī)格：cp406x7.1mm直縫埋弧焊管，鋼級X60。其彎制步驟為：
[0050] 1)將管材放置在機(jī)身3上并套裝在第一、第二感應(yīng)線圈內(nèi)，第一、第二感應(yīng)線圈的 間距為30mm，并將管材尾部固定在尾座4上，通過主驅(qū)動裝置5對管材6進(jìn)行推送；
[0051] 2)在管材推送過程中，當(dāng)管材的待彎制部分移動至第一感應(yīng)線圈處9時(shí)，通過第 一感應(yīng)線圈將管材加熱到550°C，其中第一感應(yīng)線圈的頻率為500Hz，功率為600kw，電壓為 400V，加熱帶寬度為38_。接著當(dāng)預(yù)熱后的待彎制部分移動至第二感應(yīng)線圈10處時(shí)，通過 第二感應(yīng)線圈將管材加熱到930°C，其中第二感應(yīng)線圈的頻率為800Hz，功率為600kw，電壓 為400V，加熱帶寬度為25mm。在第二感應(yīng)線圈加熱的同時(shí)用機(jī)械彎臂1上的夾頭11夾持 住管材的前端，旋轉(zhuǎn)機(jī)械彎臂1對管材的待彎制部分按照預(yù)定尺寸進(jìn)行彎制；其中管材的 推送速度為60mm/分鐘，機(jī)械彎臂的旋轉(zhuǎn)速度為60mm/分鐘，管材的彎曲半徑為4D，D為管 材彎制部分的外徑；
[0052] 3)彎制完成后，通過冷卻系統(tǒng)噴灑冷卻水，對管材的彎制部分進(jìn)行冷卻，冷卻速度 為15°C /s，得到高性能的油氣管道用彎管。
[0053] 對得到的高性能的油氣管道用彎管進(jìn)行性能測試，結(jié)果如下：
[0054] 沖擊韌性：-20°C下，左過渡區(qū)170J(縱向）；右過渡區(qū)160J(縱向）；彎曲段內(nèi)弧側(cè) 155J(橫向），外弧側(cè)145J，焊縫區(qū)158J(橫向），熱影響區(qū)154J(橫向），中性區(qū)150J(橫 向）。韌性較高且均勻性提高。
[0055] 幾何尺寸：外弧側(cè)壁厚減薄率3. 3%，彎曲段橢圓度0.8%。尺寸精度較高。
[0056] 實(shí)施例4 :
[0057] 管材規(guī)格：φ 1422x40mm螺旋縫埋弧焊管，鋼級X80。其彎制步驟為：
[0058] 1)將管材放置在機(jī)身3上并套裝在第一、第二感應(yīng)線圈內(nèi)，第一、第二感應(yīng)線圈的 間距為150mm，并將管材尾部固定在尾座4上，通過主驅(qū)動裝置5對管材6進(jìn)行推送；
[0059] 2)在管材推送過程中，當(dāng)管材的待彎制部分移動至第一感應(yīng)線圈處9時(shí)，通過第 一感應(yīng)線圈將管材加熱到850°C，其中第一感應(yīng)線圈的頻率為800Hz，功率為1300kw，電 壓為950V，加熱帶寬度為45mm。接著當(dāng)預(yù)熱后的待彎制部分移動至第二感應(yīng)線圈10處 時(shí)，通過第二感應(yīng)線圈將管材加熱到1050°C，其中第二感應(yīng)線圈的頻率為IlOOHz，功率為 1300kw，電壓為950V，加熱帶寬度為35mm。在第二感應(yīng)線圈加熱的同時(shí)用機(jī)械彎臂1上的 夾頭11夾持住管材的前端，旋轉(zhuǎn)機(jī)械彎臂1對管材的待彎制部分按照預(yù)定尺寸進(jìn)行彎制； 其中管材的推送速度為20mm/分鐘，機(jī)械彎臂的旋轉(zhuǎn)速度為20mm/分鐘，管材的彎曲半徑為 10D，D為管材彎制部分的外徑；
[0060] 3)彎制完成后，通過冷卻系統(tǒng)噴灑冷卻水，對管材的彎制部分進(jìn)行冷卻，冷卻速度 為20°C /s，得到高性能的油氣管道用彎管。
[0061] 實(shí)施例5:
[0062] 管材規(guī)格：φ61 〇><9.4mm螺旋縫埋弧焊管，鋼級X60。其彎制步驟為：
[0063] 1)將管材放置在機(jī)身3上并套裝在第一、第二感應(yīng)線圈內(nèi)，第一、第二感應(yīng)線圈的 間距為80mm，并將管材尾部固定在尾座4上，通過主驅(qū)動裝置5對管材6進(jìn)行推送；
[0064] 2)在管材推送過程中，當(dāng)管材的待彎制部分移動至第一感應(yīng)線圈處9時(shí)，通過第 一感應(yīng)線圈將管材加熱到550°C，其中第一感應(yīng)線圈的頻率為600Hz，功率為800kw，電壓為 500V，加熱帶寬度為40_。接著當(dāng)預(yù)熱后的待彎制部分移動至第二感應(yīng)線圈10處時(shí)，通過 第二感應(yīng)線圈將管材加熱到800°C，其中第二感應(yīng)線圈的頻率為900Hz，功率為800kw，電壓 為500V，加熱帶寬度為28mm。在第二感應(yīng)線圈加熱的同時(shí)用機(jī)械彎臂1上的夾頭11夾持 住管材的前端，旋轉(zhuǎn)機(jī)械彎臂1對管材的待彎制部分按照預(yù)定尺寸進(jìn)行彎制；其中管材的 推送速度為IOOmm/分鐘，機(jī)械彎臂的旋轉(zhuǎn)速度為IOOmm/分鐘，管材的彎曲半徑為3D，D為 管材彎制部分的外徑；
[0065] 3)彎制完成后，通過冷卻系統(tǒng)噴灑冷卻水，對管材的彎制部分進(jìn)行冷卻，冷卻速度 為KTC /s，得到高性能的油氣管道用彎管。
[0066] 實(shí)施例6 :
[0067] 管材規(guī)格：φ813x25.5mm螺旋縫埋弧焊管，鋼級X70。其彎制步驟為：
[0068] 1)將管材放置在機(jī)身3上并套裝在第一、第二感應(yīng)線圈內(nèi)，第一、第二感應(yīng)線圈的 間距為120mm，并將管材尾部固定在尾座4上，通過主驅(qū)動裝置5對管材6進(jìn)行推送；
[0069] 2)在管材推送過程中，當(dāng)管材的待彎制部分移動至第一感應(yīng)線圈處9時(shí)，通過第 一感應(yīng)線圈將管材加熱到600°C，其中第一感應(yīng)線圈的頻率為700Hz，功率為lOOOkw，電壓 為800V，加熱帶寬度為42mm。接著當(dāng)預(yù)熱后的待彎制部分移動至第二感應(yīng)線圈10處時(shí)，通 過第二感應(yīng)線圈將管材加熱到980°C，其中第二感應(yīng)線圈的頻率為950Hz，功率為lOOOkw， 電壓為800V，加熱帶寬度為32mm。在第二感應(yīng)線圈加熱的同時(shí)用機(jī)械彎臂1上的夾頭11 夾持住管材的前端，旋轉(zhuǎn)機(jī)械彎臂1對管材的待彎制部分按照預(yù)定尺寸進(jìn)行彎制；其中管 材的推送速度為80mm/分鐘，機(jī)械彎臂的旋轉(zhuǎn)速度為80mm/分鐘，管材的彎曲半徑為8D，D 為管材彎制部分的外徑；
[0070] 3)彎制完成后，通過冷卻系統(tǒng)噴灑冷卻水，對管材的彎制部分進(jìn)行冷卻，冷卻速度 為18°C /s，得到高性能的油氣管道用彎管。
[0071] 本發(fā)明提供的生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置和加熱方法，采用雙感應(yīng) 線圈的加熱方式，其中第一感應(yīng)線圈頻率低，加熱帶寬度略寬，目的是為了保證壁厚均熱； 第二感應(yīng)線圈頻率高，加熱帶寬度略窄，目的是為了保證快速加熱到設(shè)定溫度。第一感應(yīng)線 圈將管材相對慢速地加熱到材料組織變化不顯著的、盡可能高的溫度，即材料的相變溫度 下，以保證晶粒尺寸不長大，其加熱溫度一般為550?850°C (視具體材質(zhì)而定）；第二感應(yīng) 線圈將管材快速加熱到彎制溫度，以便將材料晶粒尺寸的長大控制到最小，以獲得優(yōu)良的 材料性能，尤其是沖擊韌性，其加熱溫度一般為800°C?1050°C (視具體材質(zhì)而定）。本發(fā) 明能夠有效提高彎制得到的彎管的力學(xué)性能，解決目前感應(yīng)加熱彎管生產(chǎn)中容易出現(xiàn)的諸 多問題。利用本發(fā)明提供的該裝置能夠生產(chǎn)高性能的油氣管道用感應(yīng)加熱彎管，同時(shí)提高 彎制過程中管材加熱的均勻性和彎管的生產(chǎn)效率，提高感應(yīng)加熱彎管的尺寸精度，具有加 熱均勻、生產(chǎn)效率高，性能優(yōu)良、彎管變形小、橢圓度小、殘余應(yīng)力低等優(yōu)點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置，其特征在于：包括設(shè)置在工作臺 (13)上的機(jī)身（3)和彎制機(jī)構(gòu)，還包括電磁感應(yīng)加熱機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)，其中機(jī)身（3)上設(shè)置 有管材推動機(jī)構(gòu)，管材推動機(jī)構(gòu)包括用于固定管材（6)尾部的尾座（4)、用于推動尾座（4) 從而帶動管材（6)移動的主驅(qū)動裝置（5)，及沿管材推動方向設(shè)置的用于限制管材（6)周 向移動的若干導(dǎo)輥（7);電磁感應(yīng)加熱機(jī)構(gòu)包括沿管材推動方向設(shè)置的用于預(yù)熱管材（6) 的第一感應(yīng)線圈（9)和用于將管材（6)加熱到彎制溫度的第二感應(yīng)線圈（10)，其中第一感 應(yīng)線圈（9)套設(shè)在管材（6)的直管段上，第二感應(yīng)線圈（10)套設(shè)在管材（6)的待彎制部分 上，第一、第二感應(yīng)線圈（9、10)的間距為30mm?150mm，且第一、第二感應(yīng)線圈（9、10)均與 變壓器（8)和操作板（12)相連，通過操作板（12)調(diào)控變壓器（8)從而對第一、第二感應(yīng)線 圈（9、10)的頻率、功率、電壓、加熱帶寬度及加熱溫度進(jìn)行調(diào)控；彎制機(jī)構(gòu)包括能夠沿工作 臺（13)上的回轉(zhuǎn)中心（2)轉(zhuǎn)動的機(jī)械彎臂（1)，及設(shè)置在機(jī)械彎臂（1)上的用于夾持管材 (6)的夾頭（11)，夾頭（11)能夠在機(jī)械彎臂（1)上滑動；機(jī)械彎臂（1)的初始位置與管材 推動方向垂直，且夾頭（11)的初始位置位于第二感應(yīng)線圈（10)的管材推動方向一側(cè)；冷卻 系統(tǒng)包括設(shè)置在第二感應(yīng)線圈（10)上的用于向管材彎制部分噴灑冷卻水的冷卻水噴頭， 冷卻水的噴灑量和噴灑速度通過操作板（12)調(diào)控。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置，其特征在于：所 述的第一感應(yīng)線圈（9)的頻率為500?850Hz，功率為600?1300kw，電壓為400?950V， 加熱帶寬度為35?45mm，加熱溫度為550?850°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置，其特征在于： 所述的第二感應(yīng)線圈（10)的頻率為800?1100Hz，功率為600?1300kw，電壓為400? 950V，加熱帶寬度為25?35mm，加熱溫度為800?1050°C。
4. 基于權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱裝置的 生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 將管材（6)放置在機(jī)身（3)上并套裝在第一、第二感應(yīng)線圈（9、10)內(nèi)，并將管材尾 部固定在尾座（4)上，通過主驅(qū)動裝置（5)對管材（6)進(jìn)行推送； 2) 在管材推送過程中，當(dāng)管材（6)的待彎制部分移動至第一感應(yīng)線圈（9)處時(shí)，用第一 感應(yīng)線圈（9)對管材（6)的待彎制部分進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)預(yù)熱后的待彎制部分移動至第二感應(yīng) 線圈（10)處時(shí)，用第二感應(yīng)線圈（10)將管材（6)的待彎制部分加熱至彎制溫度，同時(shí)用機(jī) 械彎臂（1)上的夾頭（11)夾持住管材（6)的前端，旋轉(zhuǎn)機(jī)械彎臂（1)對管材（6)的待彎制 部分按照預(yù)定尺寸進(jìn)行彎制； 3) 彎制完成后，通過冷卻系統(tǒng)噴灑冷卻水，對管材（6)的彎制部分進(jìn)行冷卻，得到油氣 管道用彎管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱方法，其特征在于： 所述的管材（6)的推送速度為20mm?100mm/分鐘，機(jī)械彎臂（1)的旋轉(zhuǎn)速度為20mm? 100mm/ 分鐘。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱方法，其特征在于：所 述的管材（6)的外徑為406mm?1422mm，厚度為7. 1mm?40mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱方法，其特征在于：所 述的管材（6)的彎曲半徑為3?10D，D為管材彎制部分的外徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)油氣管道用彎管的兩步感應(yīng)加熱方法，其特征在于：對 管材的彎制部分進(jìn)行冷卻時(shí)的冷卻速度為10?20°C /s。
【文檔編號】C21D9/14GK104480279SQ201410641070
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】熊慶人, 張冠軍, 李為衛(wèi), 張偉衛(wèi), 羅金恒, 許曉鋒 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所