無縫鋼管是由整支圓鋼穿孔而成的,表面上沒有焊縫的鋼管,稱之為無縫鋼管。根據(jù)生產(chǎn)方法,無縫鋼管可分熱軋無縫鋼管、冷軋無縫鋼管、冷拔無縫鋼管、擠壓無縫鋼管、頂管等。
在無縫鋼管定制軋制生產(chǎn)中,無縫鋼管直徑被壓縮的同時,其壁厚也將發(fā)生變化,管體的直徑和橢圓度的變化主要取決于定徑的壓下量,如果適當(dāng)調(diào)整定徑的壓下量和溫度,就既能消除無縫鋼管的橢圓度,又能達到規(guī)定的直徑尺寸,從而也可使無縫鋼管的力學(xué)性能有所提高。但是,在進行無縫鋼管定徑的同時,也會使管體產(chǎn)生殘余應(yīng)力,降低其機械強度。因此,為保證管體的幾何形狀和提高其機械強度,需要在滿足規(guī)定的幾何形狀前提下,研究定徑軋制的壓下量和溫度與殘余應(yīng)力分布的關(guān)系,以獲得最佳的定徑效果。
其中的殘余應(yīng)力、也稱內(nèi)應(yīng)力,是指當(dāng)管道加工制造外部載荷去掉以后,仍存留在管道內(nèi)部的應(yīng)力。殘余應(yīng)力是由于管道的金屬內(nèi)部組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的。其外界因素來自熱加工和冷加工。
具有內(nèi)應(yīng)力的管道,是處在一種不穩(wěn)定狀態(tài)之中,其內(nèi)部的組織有強烈地恢復(fù)到?jīng)]有內(nèi)應(yīng)力的穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。即使在常溫下管道的內(nèi)部組織,也在不斷發(fā)生變化,直到內(nèi)應(yīng)力完全消失為止在這一過程中,管道的形狀逐漸改變(如翹曲變形)從而喪失其原有精度。因此,在管道切割施工作業(yè)過程中,應(yīng)當(dāng)了解殘余應(yīng)力的“緩釋”特點,熟悉殘余應(yīng)力產(chǎn)生原因,掌握減小或消除殘余應(yīng)力的技術(shù)手段,從而達到較好的管道切削效果及切削精度。
在進行無縫鋼管切割前,不僅要考慮無縫鋼管的尺寸及許用應(yīng)力,并查看鋼管所處位置以及其受地形、重力因素對管道切割作業(yè)的影響,還要對管道切割速度、刀具的選擇進行初步定制切割方案。
管道在切割過程中,局部會產(chǎn)生較高的溫度,在這種溫度下,材料的屈服強度隨著溫度的升高而降低,而材料內(nèi)部的殘條拉應(yīng)力一個重要的特點是材料本身屈服度存在一個平衡,因此屈服強度的降降導(dǎo)致與殘條拉應(yīng)力的平衡被打破,此時管道材料內(nèi)部焊接殘條應(yīng)力隨之下降,下降程度取決于屈服強度、管道所受重力以及地形的變化影響,造成管道切割過程中,管道還未切斷,管道自身突然發(fā)生變形、斷裂,從微觀的角度分析來看是由于應(yīng)力峰值已降到管道屈服強度水平后,應(yīng)力下降,隨后是蠕變引起應(yīng)力松馳過程。表象上來看,造成管道切管機夾刀和未切斷。
管道切割實質(zhì)上是對管道壁金屬的切削,是管道受管道切管機刀具的擠壓和摩擦,使管道表面產(chǎn)生彈性變形和塑性變形,切屑從管道壁分離的過程。在管道進行切削過程中,管道受到切削力,產(chǎn)生切削熱而使切削溫度上升,切削完成后,管道壁的表面消除了殘余應(yīng)力,而管道整體拉力增強,造成管道壁切割后發(fā)生收縮或膨脹的應(yīng)力。
因此,在進行無縫鋼管道切割作業(yè)中,除了應(yīng)按《先鋒管道切割作業(yè)流程》中規(guī)定的操作方法,還應(yīng)做好以下幾點:
a.根據(jù)準備切割作業(yè)的管道直徑和壁厚選擇適當(dāng)?shù)那泄軝C刀具,并計算切割后應(yīng)力對刀片的影響,加強切割作業(yè)的觀察;
b.適當(dāng)降低液壓泵站轉(zhuǎn)速,以減緩管道切割速度,減少管道切割作業(yè)中局部熱量;
c.測量管道的橢圓度,分析并預(yù)測在管道切割作業(yè)中重點部位。在管道切割作業(yè)中查看關(guān)鍵點位的切割狀態(tài)及切割效果;
d.當(dāng)管道應(yīng)力較大或管道切管機在切割作業(yè)中速度及功率表現(xiàn)較為吃力時,旋轉(zhuǎn)進刀絲杠使刀具上調(diào);或者可以停止切管機的切割作業(yè),使用三角形楔子插入已完成切割的管道切割縫中,用以減少對刀具及切管機的應(yīng)力后,再繼續(xù)切割。
e.在進行管道切割前,可使用吊車等工具,提拉管道,減小管道自重或因地形原因造成的重力不平衡,抵消管道在進行管道切割作業(yè)中的應(yīng)力作用;
f.管道即將切割完成后的3mm左右處,可適當(dāng)提高刀片切割深度,使管道切割保持1-1.5mm的管道壁薄層,使這部分薄層繼續(xù)對應(yīng)力起到抵消作用。待切管機拆除完成后,使用吊車拉拽的作用,使切斷的管道斷脫離。
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