[发明专利]一种钢管全长扩径时的在线整圆方法及扩径模具

权利要求书

1.一种钢管全长扩径时的在线整圆方法，其包括：

（1）在钢管内设置若干弧形块，各弧形块紧贴钢管内半径地在圆周方向上布置以形成一圆柱管，所述圆柱管内设置有扩径用的锥体，钢管焊缝对应的弧形块上设置有容置焊缝的凹槽，其中

弧形块的轴向长度L符合：式中k为经验系数，取值范围为0.3-0.6；F为扩径设备力能设置值，单位为N；σ_b为钢管屈服强度，单位为MPa；β为锥体的斜度：μ为弧形块与钢管之间的摩擦系数；T为钢管壁厚，单位为mm；L的单位为mm；

弧形块的外圆曲率C符合：式中R为钢管扩径后的目标内半径，单位为mm；δ_t为管径回弹系数；T为钢管壁厚，单位为mm；

（2）根据钢管壁厚T和弧形块的轴向长度L调整扩径变形影响区距离Lab：所述扩径变形影响区距离Lab为沿钢管轴向方向从圆柱管尾端到矫正辊组中心的距离；

调整扩径变形影响区矫正辊组定位尺寸Rb符合：式中R为钢管扩径后的目标内半径，单位为mm；T为钢管壁厚，单位为mm；δ_t为管径回弹系数；所述扩径变形影响区矫正辊组定位尺寸Rb为矫正辊组的上辊圆周面顶端与钢管中心线之间的距离；

调整后支撑辊组定位尺寸Rcd与钢管扩径后的目标内半径R相同，所述后支撑辊组定位尺寸Rcd为从后支撑辊组的上辊圆周面顶端到钢管中心线的距离；

（3）扩径设备向锥体施加轴向拉力以在轴向方向上拉动锥体，依次完成钢管的管首、管体、管尾的扩径，其中

控制所述锥体在管首和管尾扩径时的轴向行程H1为：式中R为钢管扩径后的目标内半径，T为钢管壁厚，Dwin为圆柱管可收缩到的最小外径，单位均为mm；δ_t为管径回弹系数；β为锥体的斜度；

控制所述锥体在管体扩径时的轴向行程H2为：式中H1为锥体在管首和管尾扩径时的轴向行程H1，R为钢管扩径后的目标内半径，单位均为mm；β为锥体的斜度；e₁为设定的管首和管尾的扩径率，e₂为管体的扩径率；

完成轴向行程H1和H2后，保持锥体在轴向方向上不动，扩径设备仍然保持施加轴向拉力一时间后，再撤去轴向拉力。

2.如权利要求1所述的钢管全长扩径时的在线整圆方法，其特征在于，所述圆柱管可收缩到的最小外径Dwin满足Dwin≤2R-50。

3.如权利要求1所述的钢管全长扩径时的在线整圆方法，其特征在于，在完成所述轴向行程H1和H2后，扩径设备保持施加轴向拉力的时间t为：

t=T·σb5R]]>

式中，T为钢管壁厚，R为钢管扩径后的目标内半径，单位均为mm；σ_b为钢管屈服强度，单位为MPa；t的单位为s。

4.如权利要求1所述的钢管全长扩径时的在线整圆方法，其特征在于，管首和管尾的扩径次数分别为1-3次。

5.如权利要求1所述的钢管全长扩径时的在线整圆方法，其特征在于，管径回弹系数δ_t的取值范围为0.2-0.5%。

6.一种用于钢管全长扩径时的在线整圆方法的扩径模具，其包括若干个共同围成圆柱管的弧形块，其特征在于：

钢管焊缝位置对应的弧形块上设置有容置焊缝的凹槽，且

弧形块的轴向长度L符合：式中k为经验系数，取值范围为0.3-0.6；F为扩径设备力能设置值，单位为N；σ_b为钢管屈服强度，单位为MPa；β为锥体的斜度；μ为弧形块与钢管之间的摩擦系数；T为钢管壁厚，单位为mm；L的单位为mm；

弧形块的外圆曲率C符合：式中R为钢管扩径后的目标内半径，单位为mm；δ_t为管径回弹系数；T为钢管壁厚，单位为mm。