[发明专利]一种端部加厚钢管的矫直方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金工业中金属管材的加工技术领域。

背景技术

随着世界工业的发展，特别是采油工业的发展，油井管制造行业也得到了迅猛的发展。但随着油井开采难度的不断加大，地质条件的不断恶劣。由于高钢级加厚油管具有优良的密封性、可靠的连接性、简易的操作性等优点，因此高钢级加厚油管的市场迅速发展状大起来。所谓加厚油管即在钢管生产加工过程中需要将钢管两端加厚，形成两头粗、中间细的哑铃状，这样使得加厚油管在通常矫直机上进行矫直时会存在不可避免的两端矫直盲区。因此，为了保证加厚油管全长直线度满足API 5CT规定要求，钢管在通常矫直后还必须进行管端盲区的局部矫直。但加厚油管端部的矫直一直是个难以解决问题。

现有技术的钢管矫直机一般采用斜辊矫直机，由于矫直辊倾斜布置，故钢管在矫直过程中始终作螺旋线运动，钢管在矫直辊间进行多次反复弯曲，来完成钢管的矫直。但对于加厚油管端部的矫直，斜辊矫直机也无能为力。国外也有研究机构，利用光电传感器技术，在钢管的矫直过程中，随着管径的变化，利用传感器来实现矫直机上下辊的距离的调整，端部通过时，将上下辊距离加大，让头部通过，通过后再压下矫直辊。但这种情况实际上末能达到精整钢管端部的目的，只能矫直管体部分。因此加厚油管的端部矫直问题，一直是个技术难题。

发明内容

本发明目的在于提供针对两端外径与管体外径不等的钢管的矫直方法。

本发明将钢管自由支撑在托辊上，在弯曲段的两端分别设置两个支撑点，在弯曲段的最大弯曲面的外侧向钢管中轴施加压力。

所述两个支撑点之间的间距可调。

将需要精整矫直的钢管通过上料机构进入到托辊上，通过旋转找到钢管弯曲部位，通过电控使托辊转动带动钢管在托辊上前后移动。根据弯曲的长度，任意调整两个支撑点之间的距离，固定后，再使弯曲段的最大弯曲面的外侧与外力相对，通过施加压力达到矫直钢管的目的。在整个压力矫直过程中，加厚油管两端处于自由状态，没有任何轴向的约束，因此油管会发生明显的轴向拉伸现象。满足了下道工序车丝扣的要求，克服了过去人工压力矫直机劳动强度大，效率低，质量差，偏差大的缺点，本发明具有投资少、操作简单、效率高、矫直精度高等特点。

具体实施方式

将钢管自由支撑在托辊上，在弯曲段的两端分别设置间距可调的两个支撑点，在弯曲段的最大弯曲面的外侧向施加径向压力。

其矫直原理及力学依据：

将钢管的弯曲部份放在两个固定的支点上，当向钢管施加径向外力时，钢管弯曲部分就产生适量的弹塑性变形而得到矫直。

矫直时顶头对弯曲钢管施加的矫直力应符合力学公式(1)：

P/2×L/2>σ_S×S

P>4σ_S×S/L(N)      (1)

式中：σ_S-被矫钢管的屈服强度(Pa)

S—被矫钢管的塑性断面系数(m³)

L—同侧两固定支点之间的距离(m)

钢管矫直的力学参数的计算：

被矫直钢管在液压缸的顶头和两支点间施加的矫直力作用下，使被矫钢管成为一受力简支梁，由于受迫弯曲产生的最大正应力位于最大弯矩所在截面上距中性轴最远的地方。

要使钢管发生塑性变形而被矫直，且钢管不被折断，由弯距M在整个截面上形成的正应力P，必须全部或大部份处于材料的塑性变形范围，达到塑性变形条件。

即：

σ_S×S<M<σ_b×S               (1)

或

4σ_S×S_圆/L<P<4σ_b×S_圆/L     (2)

4σ_S×S_方/L<P<4σ_S×S_方/L     (3)

式中：

S—钢管的塑性断面系数

对于圆管：S_圆＝4/3(R³-r³)(D₀和d₀分别为钢管的内外半径)

对于方管：S_方＝1/4(A³-a³)(A和a分别为方管的外内边长)

L—同侧两受力点间的距离