Richten von nahtlosen Stahlrohren

Die Biegeverformung nahtloser Stahlrohre (ERW-Hochfrequenzschweißen, LSAW-Unterpulverschweißen usw.) wird im Wesentlichen durch die ungleichmäßige Verteilung der inneren Spannung + Asymmetrie der äußeren Kraft/thermischen Effekte verursacht. Die wesentlichen Einflussfaktoren lassen sich in vier Kategorien einteilen:

1. Rohstoffe und inhärente Stressfaktoren

• Eigenspannung des Stahlbandes beim Walzen: Ungleichmäßige Abkühlung und Verformung beim Walzen führen zu Eigenspannungen im Stahlband/Blech. Nach dem Einrollen in ein Rohr wird die Spannung abgebaut, wodurch sich das Rohr spontan biegt.
• Inhomogenität der Materialleistung:Die Entmischung von Kohlenstoff-, Mangan- usw. Elementen im Knüppel oder eine ungleichmäßige Dicke des Stahlbandes (Querwanddickenunterschied) führt zu Unterschieden in der lokalen Festigkeit und dem Verformungswiderstand, was zu einer asymmetrischen Verformung nach der Verarbeitung führt.
• Materialanisotropie:Beim Walzen des Blechs gibt es Unterschiede in der Faserflussrichtung und die mechanischen Eigenschaften in Quer- und Längsrichtung sind unterschiedlich. Nach der Umformung ist die Spannungsverteilung entlang der Umfangsrichtung asymmetrisch.

2. Abweichungen in den Umformprozessen

• Rollsystem und Formabweichung:Abweichungen im Verschleiß der Formwalzen, ungleichmäßige Anpresskraft oder Abweichungen in der Mittellinie der Form führen zu einer inkonsistenten Krümmung des Rohrbarrens und zu unterschiedlichen Dehnungsbeträgen auf beiden Seiten. In schweren Fällen kann es zu einer spiralförmigen Verdrehung des Rohrkörpers kommen.
• Spannung und Futterabweichung:Unzureichende Spannung in der Abwickelstrecke, Schiefstellung der Einlaufführungsplatte und die schräge Zuführung des Stahlbandes in die Formstrecke führen ab dem ersten Durchgang zu kumulierten Biegeabweichungen.
• Falsche Vorbiege- und Umformparameter:Unzureichende Kantenvorbiegung, unangemessener JCO-Formschrittabstand/Formöffnungsgrad, was zu einer Spannungskonzentration im Rohrabschnitt und einer Gesamtgeradheit führt, die nach dem Formen den Standard überschreitet.

3. Thermische Verformung beim Schweißen (die wichtigste Sonderursache für nahtlose Stahlrohre)

• Asymmetrischer Schweißwärmeeintrag: Beim einseitigen Schweißen wird die Schweißseite konzentriert erhitzt und die Abkühlungskontraktion ist deutlich größer als die des Grundmaterials, wodurch sich der Rohrkörper zur Schweißseite hin biegt (allgemein als „Schweißbiegung“ bekannt); Wenn der innere und äußere Wärmeeintrag beim doppelseitigen Schweißen nicht gleichmäßig ist, tritt das gleiche Problem auf.
• Der „Rippeneffekt“ der Schweißnahtüberhöhe:Ungleichmäßige Überhöhe an der Innen- und Außenseite der Schweißnaht, gleichbedeutend mit der Bildung einer Verstärkung auf einer Seite des Rohrkörpers, die die Verformung auf dieser Seite einschränkt und zu einer Gesamtkrümmungsabweichung führt.
• Defekt am Rohrende:Die Verarbeitung und die Schweißverformung an beiden Enden der Schweißnaht stimmen nicht überein, was zu lokalen Verwerfungen am Rohrende führt, die nicht nur die Rechtwinkligkeit der Endfläche beeinträchtigen, sondern auch die Gesamtgeradheitsabweichung verstärken.

4. Nachfolgende Prozesse und äußere Kraftfaktoren

• Ungleichmäßige Kühlung:Nach dem Schweißen gibt es Temperaturunterschiede zwischen der Ober- und Unterseite sowie der linken und rechten Seite des Rohrs sowie unterschiedliche Kontraktionsraten an jedem Teil, was zu einer Biegung durch thermische Spannung führt.
• Ausdehnungs- und Wasserdruckprozesse:Ungeeignete Ausdehnungsparameter, eine ungleichmäßige Dehnungsrate entlang der axialen Richtung oder eine Umverteilung der Restspannung nach Wasserdrucktests machen mögliche Biegungen sichtbar und verursachen sogar neue Verformungen.
• Heben und Stapeln:Unzureichende Hebepunkte für lange Rohre oder übermäßige Stapelschichten führen zu einer plastischen Biegung aufgrund der Schwerkraft, bei der es sich um eine durch äußere Kräfte verursachte Verformung nach dem Guss handelt.

Das Richten ist ein Schlüsselprozess bei der Herstellung nahtloser Stahlrohre, um Maßgenauigkeit und Leistung sicherzustellen. Die Kernnotwendigkeit liegt in folgenden Aspekten:
1. Erfüllung der Anforderungen an die Montage- und Konstruktionsgenauigkeit

• Anforderungen an die Rohrendenbearbeitung:Für Ölleitungen und mechanische Rohre ist ein Gewindeschneiden erforderlich, und die meisten Gewindeschneidprozesse basieren auf der Rohrrotation-. Eine übermäßige Geradheitsabweichung führt zu einer Exzentrizität der Gewinde und zu einem Versagen der Verbindungsdichtung. Eine Abweichung der Geradheit führt außerdem zu einer ungleichmäßigen Bearbeitung der Rohrendnut und zu übermäßigen Schnittabweichungen. 
• Effizienz der -Verbindung vor Ort:Beim Bau von Fernrohrleitungen und strukturellen Rohrnetzen können gebogene Stahlrohre nicht präzise ausgerichtet werden und müssen vor Ort nachträglich korrigiert oder geschnitten werden, was die Baukosten und Bauzeiten erheblich erhöht. Bei der Verlegung über große Entfernungen können sich kleine Abweichungen einzelner Teile zu großen Gesamtversätzen summieren.

2. Gewährleistung von Sicherheit und Lebensdauer

• Bauliche Sicherheit:Bei strukturellen Stützen oder mechanischen Wellen führt die Biegung zu einer lokalen Spannungskonzentration, und im Langzeitbetrieb besteht die Gefahr von Ermüdungsbrüchen.
• Transportleistung:Die gekrümmte Innenwand des Flüssigkeitstransportrohrs führt zu Turbulenzen, die den Transportwiderstand erhöhen und die lokale Korrosion beschleunigen, was die Lebensdauer des Rohrs verkürzt.
• Beschichtungsqualität:Bei 3PE- und anderen Beschichtungsvorgängen führt das Biegen von Rohren zu einer ungleichmäßigen Beschichtungsdicke und zum Versagen der dünnen Bereiche der Beschichtung, was zu Korrosionsrisiken in der Rohrleitung führt.

3. Eigenspannungen beseitigen und homogenisieren

• Das Richten wird durch eine kontrollierte umgekehrte plastische Verformung erreicht, die die Verformungs- und Schweißeigenspannung innerhalb des Rohrkörpers neu verteilt, die Spannungsspitze reduziert und verhindert, dass sich das Rohr während der nachfolgenden Verarbeitung, Lagerung oder Verwendung spontan verformt, wodurch die Maßhaltigkeit stabilisiert wird.

4. Beachten Sie die Standardtoleranzen des Produkts

• Gängige Standards wie API 5L, GB/T 3091 und GB/T 9711 stellen alle klare Anforderungen an die Geradheit von Stahlrohren (typischerweise kleiner oder gleich 0,15 % L, wobei hohe Präzisionsanforderungen weniger als oder gleich 0,05 % L erreichen). Das Richten ist ein notwendiger Prozess zur Einhaltung der Standards und zur Erreichung der Werkslieferung.

Bei der Herstellung von geraden Stahlrohren ist das mechanische Kaltrichten das Hauptverfahren, ergänzt durch das Warmrichten. Gleichzeitig wird eine Vorverarbeitung durchgeführt, um die Reduzierung der Biegung zu kontrollieren, wodurch ein vollständiges System aus „Vorbeugung + grobem Richten + feinem Richten + ergänzendem Richten“ entsteht.

1. Mainstream-Kaltrichtverfahren und -ausrüstung
(1) Mehrwalzen-Schrägwalzenrichtmaschine (Kernausrüstung zum Feinrichten)

• Funktionsprinzip: Es werden mehrere Sätze verschachtelter, geneigter, gekrümmter Richtwalzen (üblicherweise sechs oder sieben Walzenstrukturen) verwendet, wobei die Walzenachse einen Neigungswinkel von 25 bis 35 Grad relativ zur Rohrachse aufweist. Die untere Rolle treibt das Rohr in Rotation und axiales Vorschieben an, während die obere Rolle eine Druckkraft ausübt, wodurch das Rohr durch elastische -plastische Verformung wiederholt um den Umfang herum gebogen wird, wodurch alle Krümmungsrichtungen allmählich beseitigt werden.
• Anwendbare Szenarien: Feinrichten von ERW-geschweißten Rohren mit mittlerem und kleinem Durchmesser oder zusätzliches Feinrichten von Rohren mit großem -Durchmesser, wobei die Richtgenauigkeit innerhalb von 0,2 mm/m liegt.
• Steuerung wichtiger Parameter:Der Rollenabstand beträgt das 0,8- bis 1,2-fache des Rohrdurchmessers; Der Reduktionsbetrag sollte die Streckgrenze des Materials übersteigen, jedoch geringer als die Zugfestigkeit sein, um Risse oder Schrumpfung zu vermeiden. Die Richtgeschwindigkeit für Kohlenstoffstahl beträgt normalerweise 20 bis 40 m/min.

(2) Druckrichtmaschine (lokales Richten für Rohre mit großem-Durchmesser)

• Funktionsprinzip: Basierend auf dem Prinzip der Dreipunkt-Biegemechanik halten zwei Stützen den Rohrkörper in einer gebogenen Form, und ein konzentrierter Druck wird auf den höchsten Punkt der konkaven Seite des Rohrs ausgeübt, wodurch das Rohr eine umgekehrte plastische Verformung erfährt und nach dem Zurückfedern die Geradheitsanforderung erfüllt.
• Anwendbare Szenarien: Lokales zusätzliches Richten für LSAW-geschweißte Rohre mit großem -Durchmesser-dicker Wand oder für Rohre mit lokalen harten Biegungen, oft in Verbindung mit dem Rollenrichten verwendet.
• Prozesseigenschaften: Es kann die Durchbiegung in Echtzeit überwachen und den Reduzierungsbetrag nach Bedarf anpassen; Moderne intelligente Systeme können die Reduzierungsparameter automatisch auf der Grundlage der anfänglichen Durchbiegungsmessung berechnen und ersetzen so manuelle Erfahrung.

(3) Koordiniertes Richten im Expansionsprozess

• Die Kaltaufweitung ist ein Standardverfahren für unterpulvergeschweißte Rohre mit gerader Naht und großem-Durchmesser. Dabei werden Formen verwendet, um das Rohr gleichmäßig über den Umfang auszudehnen. Dabei werden nicht nur Schweißeigenspannungen beseitigt und die Rundheit verbessert, sondern auch die Ausdehnungsdehnungsrate angemessen gesteuert, wodurch die Gesamtgeradheit erheblich verbessert werden kann, indem die Geradheit innerhalb von 0,15 % L kontrolliert wird, was ein wichtiges Mittel zur „Verhinderung des Richtens im Voraus“ darstellt.

2. Heißrichtverfahren (zusätzlich zu mir thod)
Am häufigsten wird das Flammrichten eingesetzt:

• Operationsmethode:Verwenden Sie auf der konvexen Seite des Rohrbogens eine Sauerstoff-{0}}Ethanflamme für die Band- oder Punkterwärmung, wobei die Temperatur auf 700 bis 850 Grad eingestellt wird (der Stahl wird dunkelrot), und kühlen Sie dann auf natürliche Weise oder mit Wasser ab, wobei Sie die Kontraktionsverformung des Heizbereichs nutzen, um die ursprüngliche Biegung aufzuheben.
• Anwendbare Szenarien: Lokale Korrektur großer Verformungen in Produktionslinien, Reparatur vor Ort, die Heizbreite beträgt normalerweise nicht mehr als das Doppelte der Rohrwandstärke und eine strenge Temperaturkontrolle ist erforderlich, um Überhitzung oder Materialverschlechterung zu vermeiden.

3. Richtanordnung im Produktionsprozess
Typische Anordnung des Richtprozesses in einer Produktionslinie für gerade nahtgeschweißte Rohre:
Umformen und Schweißen → Schweißnahtrichten → Kaltaufweitung → Grobrichten (Parallelrollen / großer Rollenabstand) → Feinrichten (Schrägrollenrichtmaschine) → Hydraulische Prüfung → (örtliches Nachrichten) → Rohrendenbearbeitung → Fertigproduktprüfung