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连续对接焊管工艺(CBW)的发展(下)
2020-01-08
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1、二战之后的快速发展期

第二次世界大战后,在美国和欧洲又出现一个CBW机组建设热潮。Frelz-moon当时的机组可以称为第一代机组,20世纪40年代的机组为第二代机组,而50年代的这次建设的机组则为第三代机组。第三代焊管机组在生产效率、焊管质量、生产自动化和生产成本等方面均有本质性进步,与开始的技术不可同日而语。

美国对第三代CBW技术进步做出了重大贡献。著名的 Aetna standerd工程公司在这个过程中取得了卓越的技术进步。在50年代初期,Aetna standerd公司解决了限制CBW生产速度的两个关键问题,一个是新型飞锯,一个是高速旋转踢管机。正是这两项新技术,使得CBW生产速度从155m/min提高到3205m/min。为此,双精整线成为标准配置。

之前的飞锯最快切断周期为2.5S,每分钟最多切次为24次,对于6.4m的定尺切断,最快速度达到152m/min。实际上,在很高的加减速下,设备很难维持连续稳定工作,最高的生产速度于122m/min。而Aetna standerd公司1950年推出的新型飞锯最快切断周期为1.2S,每分钟最多切次为50次,相应生产速度可以提高到320m/min。

限制生产速度的另一个瓶颈是如何快速稳定地把钢管下料到冷床。Aetna standerd公司设计了一种螺旋旋转式踢管机,毎旋转一次实现横向踢管一次,可以实现连续踢管,快速地把钢管从输出辊道运送到冷床,该装置能实现50支/min的踢管速度,每次踢管仅1.2S。

用氧气代替空气喷吹钢带边部是另一种重大技术革新,首次应用于1949年,之后应用范围迅速扩大。采用氧气可以更有效地提髙钢带边部温度,增加钢带边部和中部的温度梯度,在保证边部焊接温度的同时,相对降低了钢带中部温度,提高了加热炉的生产能力。采用氢气使得边部更加清洁,提高了焊接质量。

第三代连续炉焊工艺在成型系统上也做出了重大改进。Aetna standerd公司致力于提高机组生产速度,把典型的6机架成型系统增加到12机架,最后增加到标准的14机架,通过增加架次显著综合减径率,因此,可以采用更宽的钢带,进而提高生产能力,同时减少约20%的加热炉燃料消耗。以50.8mm(2in)钢管为例,1940年的6机架CBW机组生产能力约为20t/h时,1950年的12机架机组生产能力约为30t/h,而1970年的14机架机组生产能力达到52t/h。

2、连续炉焊钢管工艺的现状

连续炉焊钢管工艺存在一定的优缺点。首先最适宜的钢管材料为低碳钢,中高碳钢和合金钢均由于焊接性能的影响而难以生产。受成型和焊接的影响,最大的钢管外径一般限于114.3mm(9/2in),直径比较大的薄壁管也难以生产。CBW工艺和ERW工艺相比,由于是热加工生产,不存在加工硬化效应,焊缝和基体硬度均匀,在弯曲性能、车丝性能和焊缝防腐性能等方面具有优势,而在表面质量和尺寸精度等方面处于劣势,虽然焊缝相对较小,但当减径量较大时焊缝呈现明显条纹。CBW工艺的优势是较高的批量生产能力。但随着机组投资规模的提高,这种优势只能在大批量生产时得以体现,而不适合小批量多品种生产。因此,CBW工艺仅适合市场广阔的一般标准管的生产,如水煤气管等。CBW钢管少量用于导线管和方矩形结构管,不适合锅炉管和机械制造结构管,仅当批量很大时用于一般压力管和管线管。

连续炉焊工艺为ERW工艺提供了技术基础,因其很高的大批量生产能力而广泛应用于水煤气管等大品种管的生产,至今世界上仍有少数CBW(或CW)机组在运行。

我国于1935-1936年在鞍山建成一链式炉焊管机组,1973年改造成为连续炉焊管机组。连续炉焊的快速发展期是第二次世界大战前后,我国当时正处于内忧外患的动荡年代,连续炉焊工艺在我国没有得到大规模发展。