一种钢管全长扩径时的在线整圆方法及扩径模具

摘要

本发明公开了一种钢管全长扩径时的在线整圆方法，其根据来料钢管的钢级、目标内半径、壁厚等确定扩径模具的尺寸，同时还根据来料钢管确定钢管在线扩径设备的控制参数，从而在钢管在线扩径的同时完成整圆。相应地，本发明还公开了用于钢管全长扩径时的在线整圆方法的一种扩径模具。

主权项

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。