螺旋钢管水淬火设备的设计及应用

方管协会焦点：螺旋钢管水淬火设备的设计及应用
冶金行业中水淬火设备广泛应用于螺旋钢管的热处理生产线中,通过对螺旋钢管的水淬火处理,提高螺旋钢管的硬度和耐磨性。淬火与不同温度的回火配合可以大幅度提高螺旋钢管韧性及疲劳强度,获得综合机械性能较好的螺旋钢管。以往的水淬火设备的淬火工艺流程是经淬火炉加热的螺旋钢管由上料装置直接放入到装满冷却水的淬火槽中冷却,一定时间后再由出料装置拨出。这样的淬火工艺很容易造成螺旋钢管冷却不均匀,产生弯曲、开裂等缺陷,影响螺旋钢管的性能。本文介绍的新型螺旋钢管用水淬火设备,采用国内外先进的“外淋+旋转+内喷”淬火工艺,并进行了大量的结构改造、技术革新,有效的提高了螺旋钢管的精度和机械性能,大大减少了淬裂、弯曲、椭圆等缺陷。通过对该水淬设备工作原理、淬火工艺、结构特点的分析,说明了该设备与国内其他水淬设备在机械结构、淬火效果、淬后螺旋钢管精度、机械性能等方面的不同。
2设计条件及主要参数
淬火形式:外淋+旋转+内喷来料螺旋钢管:石油套管、高压锅炉管、管线管、接箍料外径:<114.3mm<273mm,外径公差:±1%壁厚:7.35mm35mm,壁厚公差:±12.5%直度:≤2mm/m,长度:6.0m15.0m温度:约900℃淬后螺旋钢管:温度<100℃,管端直度≤3mm/m,管体直度≤1.5mm/m
3系统组成
主要由机械、液压、控制系统三部分组成,如图1所示。
3.1机械部分
方管协会速递：主要包括:淬火炉出炉辊道、上料装置、固定门、水淬火设备主体(以下简称主机)、出料装置、空水装置、步进运输机等部分。淬火炉出炉辊道输送加热后的螺旋钢管。采用螺旋钢管水淬出加热炉倾斜式辊道,减少在螺旋钢管运输过程中V形辊和螺旋钢管的变形。上料装置的功能是将螺旋钢管从淬火炉出料辊道移至旋转装置的支撑轮上。主要由主传动轴、旋转臂及安装在旋转臂上的“V”型块等部分组成。
螺旋钢管是指用钢带或钢板弯曲变形为圆形、方形等形状后再焊接成的、表面有接缝的钢管。 螺旋钢管采用的坯料是钢板或带钢。
按焊接方法不同可分为电弧焊管、高频或低频电阻焊管、气焊管、炉焊管、邦迪管等。
电焊钢管：用于石油钻采和机械制造业等。
炉焊管：可用作水煤气管等，大口径直缝焊管用于高压油气输送等;螺旋焊管用于油气输送、管桩、桥墩等。
按焊缝形状可分为直缝焊管和螺旋焊管。
直缝焊管：生产工艺简单，生产效率高，成本低，发展较快。
螺旋焊管：强度一般比直缝焊管高，能用较窄的坯料生产管径较大的焊管，还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的直缝管相比，焊缝长度增加30~100%，而且生产速度较低。因此，较小口径的焊管大都采用直缝焊，大口径焊管则大多采用螺旋焊。
螺旋钢管分为自动埋弧螺旋钢管和高频螺旋钢管两种。
a.螺旋　直缝焊管缝自动埋弧螺旋钢管按输送介质的压力高低分为甲类管和乙类管两类。甲类管一般用普通碳素钢Q235、Q235F及普通低合金结构钢16Mn焊制，乙类管采用Q235、Q235F、Q195等钢材焊制，用作低压力的流体输送管材。
b.螺旋缝高频螺旋钢管 螺旋缝高频螺旋钢管，尚没统一的产品标准，一般采用普通碳素钢Q235、Q235F等钢材制造。
按用途又分为一般焊管、镀锌焊管、吹氧焊管、电线套管、公制焊管、托辊管、深井泵管、汽车用管、变压器管、电焊薄壁管、电焊异型管和螺旋焊管。
一般焊管：一般焊管用来输送低压流体。用Q195A、Q215A、Q235A钢制造。也可采用易于焊接的其它软钢制造。钢管要进行水压、弯曲、压扁等实验，对表面质量有一定要求，通常交货长度为4-10m，常要求定尺(或倍尺)交货。焊管的规格用公称口径表示(毫米或英寸)公称口径与实际不同，焊管按规定壁厚有普通钢管和加厚钢管两种，钢管按管端形式又分带螺纹和不带螺纹两种。
镀锌钢管：为提高钢管的耐腐蚀性能，对一般钢管(黑管)进行镀锌。镀锌钢管分热镀锌和电钢锌两种，热镀锌镀锌层厚，电镀锌成本低。