钢管合缝校直机在钢管塔制造中的应用与发展

左军

[摘要]本文首先介绍了钢管合缝校直机的结构组成、工作过程以及其特点，接着分析归纳了钢管合缝校直工艺的国内外应用现状，最后对钢管合缝校直工艺和设备的发展趋势进行了展望。

[关键词]合缝校直机；钢管；应用；发展

随着国民经济的发展，电力需求的不断增加，输电线路电网得到了快速的发展，但是由于受到用电负荷增大而导致输电线路铁塔的受力相应增大以及线路走廊的制约等因素，使得传统的角钢塔在此条件下很难满足用户的需求。钢管塔由于其截面力学性能好、刚性大、结构稳定、节点处理较易以及结构重量轻、占地小等优点而广泛应用于输电线路铁塔中。

合缝作为钢管塔制作工艺流程重要的一环，对钢管塔的加工质量有着重要的影响。传统的加工方法费时费力、效率不高，因此如何在保证产品质量的前提下提高生产效率是钢管塔加工企业亟待解决的问题，在钢管塔加工的合缝工序中采用钢管合缝校直机不仅能有效解决上述问题，且能对钢管进行校直作业，实现了一机两用，还能一定程度上提高行业的制造自动化水平。

1钢管合缝校直机简介

1.1钢管合缝校直机的配置组成

钢管合缝校直机主要用于将卷制或折弯成型的钢管压紧合缝，便于钢管焊接。也可以用于圆筒、锥筒、棱筒的合缝焊接，其设备的配置一般由龙门架、导料架、液压控制系统以及电气控制系统等几部分组成，下面以某型钢管合缝校直机（100T）为例进行说明。

1）龙门架

主要包括主油缸一个（100T）。侧压油缸两个（60T），侧缸一个（8T）以及龙门框架结构，其中各油缸的运行速度均可以调节，它是整套设备的主体结构，平衡来自于油缸工作时各工况所产生的荷载，增强了设备的刚性和稳定性：

2）导料架

主要由支承架、导轮、电机、轴承以及链条等组成。用电机驱动链条拖动导轮的运转来实现导料的目的：

3）液压控制系统

主要由插装阀组、油缸、油箱、油管及其附件等组成，主要为设备提供稳定的工作压力：

4）电气控制系统

主要由继电器、行程开关、限位开关及其附件等组成，主要保证设备运行的安全可靠。电气控制系统与液压控制系统的配合可以实现按钢管合缝校直机工况工作动作要求完成合缝、校直等动作。

1.2钢管合缝校直机的主要技术参数

设备的主要技术参数如表1所示，其使用环境为5-40℃，湿度小于80%。

1.3钢管合缝校直机的控制方式与工作过程

钢管合缝校直机以电控为主，其液压系统采用电磁阀控制，工作时主要有合缝和退料两个过程，校直过程与合缝的过程类似，只是不需对钢管纵缝进行焊接，

合缝过程是：当油缸全部收回时，送料电机才能动作，送料到达指定位置后，垫块顶出，垫块到位后，侧压油缸活塞杆顶出，侧压油缸到位后。主油缸下压。通过顶、压的办法进行合缝，再对钢管的纵缝进行焊接，从而完成整个合缝过程。

退料过程：主油缸退回原位，侧压油缸松开且退回原位，垫块油缸退回，而后送料电机才可以运转，来带动管件送出，实现退料。

1.4设备的结构特点

1）框架为龙门架结构，整机强度与刚度优良：

2）前后配电动驱动滚道，自动进料出料，大大降低了工人的劳动度：

3）操作方便，操控箱可根据需要，任意移动；

4）液压动力合缝，设备性能稳定：

5）模具更换方便：

6）可以配上前后支架对钢管进行校直作业，一机两用：

7）带有送料保护，当油缸顶出时，不允许进行送料；

8）侧压缸可以分别进给，也可以同时动作，方便在各种工况的使用：

9）配合加长压杆可对Φ250-Φ1600mm范围内各种直径的钢管进行合缝作业：

10）在侧压缸的前端面设有导向套，解决了侧缸因受偏载负荷，密封圈受到不对称力挤压，导致密封固受损，从而导致油缸漏油的情况。

2国内外钢管合缝校直工艺应用现状

2.1钢管合缝原理及方法

目前国内外钢管合缝成型的方法有：UOE法、CFE排辊成型法、RBE辊弯成型法、JCOE成型法、C成型法、PFP逐步折弯成型法等，下面分别一一进行介绍说明。通过目前的应用情况来看，主要采用UOE法和JCOE成型法来进行钢管的合缝成形。

1）UOE成型法是宽厚钢板经过刨边或铣边后（铣边前焊好引弧板），在预弯机上对边部进行预弯曲，然后在U形压力机的成形模内将其压成U形，再用同样的方法在0形压力机的成形模内将其压制成0形变成圆管，经过预焊后再在扩管机上对钢管进行扩管定径：

2）CFE排辊成型：该成型方法使用的原材料为热辊带钢板，采用多套排辊（上下左右），使钢板连续局部弯曲变形，将钢板从端部经中部到尾部连续渐进弯曲成U形，最终形成0形圆管。由预成型机架、平辊机架、边缘弯曲辊及小排辊机架组成。由于该方法在成型的过程中钢板边缘轨迹几乎呈现出直线状态，因此避免了“边缘拉伸”现象的存在：

3）RBE辊弯成型法是将钢板两边整边与倒角，而后在三辊或四辊之间经过反复滚压成型，该方法生产出的钢管在使用性能与可靠性上均接近于UOE成型法的钢管：

4）JCOE成型法钢板是经预弯机进行端头预弯后，在制管压力机先从一边将一半多次步进冲压成J形，再将另一半逐步压成c形，而后经中间压制后形成0形开口管坯，经钢管合缝预焊机合缝，再经埋弧内外焊机焊接成为钢管：

5）C成型法用两台c成型机代替UOE生产线中的u形压力机和0形压力机，其成型过程为：经过预弯边后的钢板首先在一台c形压力机上成型钢板的一半，接着在另一台压力机上成型钢板的另一半，即压成0形，最后进行焊接成型：

6）PFP逐步折弯成型法：首先在压力机端头预弯，然后在压力机上以很小的步长、较多的步数的方法逐步对板料进行折弯，最后在钢管合缝焊机上对钢管的对接处进行焊接成型，

2.2钢管校直原理及方法

由钢管的合缝过程可知，焊接时会使成型的管件产生弯曲变形，进而导致无法满足该管件的使用要求，这就需要通过选择合适的校直技术对其进行校直。校直是管件精整工序的一部分，目前用于管件校直的设备主要有压力校直机与斜辊校直机，由两种校直机的结构特点可知，考虑不同口径管件的特殊性，多数大型管件生产厂家主要是采用压力校直机来完成其校直的过程。在进行压力校直时，钢管相当于其中点受到集中力作用的简支梁。目前，大型直缝钢管生产厂主要采用多次小变形弯曲，通过工人的目测及经验来反复测量的方式对其制件进行校直。

校直的方法考虑的角度不同，其分法也有所区别。按被校件的温度划分，可以分为热校直和冷校直。热校直的方式主要适用于中厚板，校直的温度控制在650-1000℃；冷校直广泛用于各类型钢和钢管的校直，也可用于板件的补充校直：而校直最常用的方法则是根据材料和制件缺陷的特点来分，其分为延展法、扭转法、伸张法和弯曲法，各类弯曲的轴、管、棒形零件以及在宽度方向上弯曲的条形零件可以采用弯曲法进行。按加工形式划分，可以分为手工校直和机械校直。手工校直是工人在校直平台、虎钳上用手工工具进行的操作，该方法劳动强度大，生产效率低；机械校直主要是在校直机、压力机上进行，其具有操作简单，效率较高的特點。

3钢管合缝校直工艺及设备的发展趋势

随着工业技术的发展，小口径、异形变截面管件的合缝与校直必将提上议事日程。因此，扩大钢管合缝校直工艺理论研究的对象，丰富钢管合缝校直技术的内容将是合缝、校直工艺理论研究的方向。同时由于现有校直模型存在着不足，建立高精度的、实用的、易于控制的简易校直行程计算模型或修正模型，也将是钢管压力校直工艺理论的发展方向之一，随着计算机技术的快速进步，合缝校直设备将朝着数控化、柔性化、智能化的方向发展，同时扩大合缝、校直工艺范围也将成为合缝校直设备发展的新方向。

[责任编辑：王伟平]