对接焊管的发展历程
早在19世纪初,英格兰坎苏成为第一个早期的现代工业国家,铁路工程、蒸汽工程和供水工程几乎同时涌现,对钢管的批量生产起到了快速推进作用,形成了早期的钢管市场。
最初的钢管是由铁匠手工锻打出来的,持续了数百年的时间,锻打的枪管则是最常见的品种。但铁匠锻打出来的只是很短的搭接焊钢管,显然不能满足现代工业发展的需要。不久,一个划时代的对接焊管批量生产技术出现了,其发明者是Comelius Whitehouse。该技术使得高质量长钢管批量生产成为可能,此后的100多年得到了广泛应用,主要用于生产外径76mm(3in)以下的钢管。该技术奠定了对焊接钢管生产技术的发展基础,其专利失效后,在世界范围得到了推广应用,并在美国获得一系列技术革新。
真正大规模告诉生产技术则要追溯美国。美国人把Whitehouse的技术和传统的搭接焊技术创造性的结合起来,形成了最大到406mm(16in)钢管的大批量生产技术,称为对接/搭接焊接工艺。
20世纪初期,对接焊钢管达到其黄金期。1905年无缝钢管开始进入市场,1930年则出现电阻焊钢管生产技术。对焊接钢管与这两个新的钢管生产技术进行了激烈竞争永恒,导致连续对接焊钢管生产工艺的开发,称为Fretz-Moon工艺,最终连续工艺取代了Cornelius Whitehouse技术,结束了Cornelius Whitehouse技术100多年的应用历史。
对接焊管的起源
人们可能想象不到,现代的钢管制造工艺起源于枪管的制造。随着中国火药传入欧洲,枪炮被发明出来。之后的战争对于武器的需求量与日俱增,对枪炮管的需求也越来越大。最早的枪管是由工匠用搭接焊方法手工制造,效率很低。
在法国大革命后期,随着拿破仑·波拿巴时代的来临,欧洲被卷入战争旋涡。这一时期,武器供不应求,制造枪炮的熟练工匠甚至成为特权阶层,这种形式催生了一种新型制管技术。1812年,英国人Henry Osbom获得了2项专利,一个是3590号专利:将枪管板坯成型为焊前毛管的机械装置;另一个是3617号专利:枪炮筒及其他筒状物的对接锻焊机械装置。Osbom第一次成功地将完全依靠手工的传统工艺机械化。
Osbom的专利工艺制造过程:①成型。将板坯放在炉中加热到红热温度取出,通过曲柄机构带劲,按顺序经过3套上下模具的配合,逐步成型为开口管坯;②对接锻焊。将开缝管坯重新加热到白热温度时,插入1根芯棒,将其纺织在铁毡上,由机械锤锻造管缝。锤击动力最初由马和水车提供,后来开始使用蒸汽机。
Osbom的方法拜托了对熟练工匠的完美依赖,更重要的是极大的提高了效率。但由于受加热的限制,最大管长只有1.5m。而且反复锤击和重复加热过程中Fe的温度下降,使得焊接强度不均匀。尽管有这些缺点,但拿破仑战争结束之前,大量的枪管都是由这种方法制造出来的。英格兰作为武器供应商扮演了重要角色,但这之后,英格兰成为枪支和对接焊管技术发展的主要舞台。
Osbom的对接锻焊方法为后来出现的HFW对接焊接工艺提供了理论和实践的基础。而现在的UOE成型工艺也看到Osbom专利中成型方式的影子。