Как производятся и формируются квадратные и прямоугольные трубы большого-диаметра? Что следует учитывать в процессе производства?

Для квадратных и прямоугольных труб большого-диаметра (обычно это трубы с размером одной стороны больше или равным 200 мм) основными процессами являются либо преобразование круглых-в-квадратные трубы (экструзия/прокатка труб), либо прямая формовка (прокатка стальной полосы + высокочастотная-сварка).

Основой производства является прогрессивная формовка, контроль температуры и формы, качество сварного шва/пленки и контроль остаточных напряжений. Для труб с толстыми-стенными стенками/высокими-размерами предпочтительна трансформация из круглой-в-квадратную форму; тогда как для тонкостенного-/крупносерийного-производства применяется прямая формовка.

(1) Метод круглой---прямоугольной формы (предпочтительно бесшовный/толстый-стенный)
Используя в качестве сырья бесшовные круглые трубы или сварные круглые трубы, через несколько проходов прокатных штампов или форм, от круглых → эллиптических → удлиненных круглых → квадратных / прямоугольных, периметр остается практически неизменным, а пластическая деформация металла завершает преобразование сечения.

- Процесс процесса:

1. Подготовка сырья: Выберите квалифицированный наборнержавеющие круглые трубы (например, 20#, Q355B) или сварные трубы большого-диаметра, проведите дефектоскопию, удаление ржавчины и выпрямление.
2. Отопление (опционально): Нагрейте толстостенные-трубы до 800–950 градусов (улучшите пластичность, предотвратите растрескивание).
3. Предварительное-формирование:Прогрессивное сжатие с помощью нескольких наборов прокатных штампов, круглая труба меняется на эллиптическую, удлиненную круглую, с равномерным утончением стенок и предварительным-прессованием углов.
4. Квадратная прямоугольная форма:Специальные штампы или формы для прокатки-типа отверстий, постепенно нажимайте на 4 угла до 90 градусов, равномерно контролируйте длину кромки, диагональ и толщину стенки.
5. Контроль диаметра и формирование:Машина для тонкой прокатки/выпрямления, правильный размер, прямолинейность, искажение, контроль закругления угла R (обычно R меньше или равно 1,5 × толщине стенки).
6. Охлаждение:Воздушное или водяное охлаждение (контролируйте скорость охлаждения, предотвращайте растрескивание под напряжением).
7. Отделка и дефектоскопия:Отрезать до фиксированной длины, выровнять, отполировать; Дефектоскопия UT/MT, измерение размера, толщины стенки, твердости.

- Возможности:

Отсутствие сварного шва, высокая прочность, равномерная толщина стенок, хорошее качество углов; подходит для толстостенных-труб размерами 200×200–400×400 мм и толщиной стенки 10–40 мм; эффективность ниже, чем при прямой формовке.

(2) Метод прямой формовки (прокатка стальной полосы + высокочастотная сварка, предпочтительно тонкостенное/серийное производство)

Горячекатаные/холоднокатаные стальные полосы подвергаются процессам намотки, правки и многократной прокатки с образованием U→O→квадратных/прямоугольных форм. Затем их сваривают друг с другом с помощью высокочастотной индукционной сварки, и этот процесс выполняется непрерывно.

- Процесс процесса:

1. Раскручивание и выпрямление:Размотайте стальную полосу, разрежьте и сварите ее, а также выпрямите для устранения волн/ножевых изгибов.
2. Предварительная-формовка:  Несколько формовочных роликов постепенно сгибают стальную полосу в заготовки U-образной формы → O-образной с точным выравниванием краев.
3. Высокочастотная сварка:Подайте-ток высокой частоты (200–450 кГц), чтобы нагреть края до плавления, и сварите их вместе с помощью экструзионных роликов. Удалите все внешние заусенцы (внутренние заусенцы могут быть удалены в соответствии с требованиями).
4. Охлаждение:Сварочная секция охлаждается водой, снижая температуру примерно до уровня ниже 100 градусов.
5. Квадратная прямоугольная форма:Заготовки формы O- поступают в группу формовочных роликов квадратной/прямоугольной формы, где четыре угла постепенно сгибаются на 90 градусов, контролируя длину, диагональ и вертикальность.
6. Контроль диаметра и выпрямление:Ролики тонкой прокатки контролируют диаметр, а правильная машина корректирует прямолинейность и скручивание, контролируя плоскостность и вертикальность.
7. Автоматическая резка по длине:Отрежьте по длине, с плоскими головками и зачисткой.
8. Точный контроль:Обработка поверхности, дефектоскопия, проверка размеров/механических свойств.

- Возможности:

Непрерывно и эффективно, низкая стоимость, хорошее качество поверхности, высокая точность размеров; подходит для тонкостенных-труб размером 200×200–500×500 мм и толщиной стенок 3–12 мм; имеет сварные швы и требует строгой дефектоскопии.

(3) Другие вспомогательные процессы (специальные спецификации/мелкосерийное производство)
- Горячая экструзия:

Заготовку круглой трубы нагревают до 1100–1200 градусов, а затем придают ей квадратную/прямоугольную форму посредством одной экструзии в матрице; подходит для очень больших диаметров/толстых стенок/специальных материалов (таких как легированная сталь, нержавеющая сталь), с высокой стоимостью и небольшим размером партии.

- Холодная вытяжка/холодная прокатка:

Бесшовные круглые трубы постепенно уменьшаются в диаметре и приобретают квадратную/прямоугольную форму с помощью нескольких штампов холодной вытяжки или валков холодной прокатки; высокая точность, хорошая поверхность, подходит для труб среднего и малого диаметра с высокоточными трубками.

1. Контроль качества сырья (предотвращение дефектов у источника)

• Соответствие материалов:Q235B/Q355B/20# и т. д., с полными сертификатами качества, а состав и механические свойства соответствуют стандартам.
• Поверхность без дефектов:отсутствие трещин, складок, рубцов, наслоений, ржавых ямок; стальная полоса не имеет серповидных изгибов, волнистых краев и заусенцев.
• Стабильность размеров:эллиптичность круглой трубной заготовки меньше или равна 1,5%, допуск по толщине стальной полосы меньше или равен ±0,1 мм; производительность одной и той же партии материалов является однородной.

2. Контроль процесса формовки (предотвращение деформации, растрескивания, сохранение размеров)
- Прогрессивная формовка:деформация за проход Меньше или равна 10 %, углы медленно сгибаются (R Больше или равна 1,2 × толщина стенки), никогда не повышайте давление сразу до 90 градусов (предотвращает образование микротрещин в углах и концентрацию внутренних напряжений).

- Контроль температуры:

• Нагрев для преобразования круглой-в-квадратной формы: 800–950 градусов, равномерный нагрев (разница температур меньше или равна 50 градусам), предотвращает локальный перегрев и перегорание.
• Высокочастотная-сварка: температура сварки 1350–1450 градусов, согласование тока и напряжения, скорость сварки, сбалансированная по нагреву (предотвращение ложной сварки, прожога-и чрезмерных заусенцев).
• Охлаждение: сегментированный контроль температуры, водяное охлаждение после сварки. Меньше или равно 100 градусам, в основном воздушное охлаждение для толстостенных-труб (предотвращение внезапного охлаждения и растрескивания).

- Точность измерения:
- Допуск на длину кромки: ±0,5–1,0 мм (в зависимости от спецификации), разница по диагонали менее или равна 1,5 мм, перпендикулярность менее или равна 0,5 градуса.
- Однородность толщины стенки: отклонение меньше или равно ±8 %, толщина угловой стенки больше или равна 90 % стороны (предотвращает недостаточную прочность в углах).
- Прямолинейность: меньше или равна 1,5 мм/м, степень скручивания меньше или равна 1 градусу/м (точная регулировка с помощью выпрямляющего устройства).

3. Контроль качества сварных швов (основной метод прямой штамповки)
- Параметры сварки: соответствие мощности высокой-частоты, частоты и скорости сварки, достаточное плавление кромок, правильная экструзия, отсутствие ложной сварки, включений шлака, пор или прожогов-.
- Обработка кромок: полное удаление внешних заусенцев (плавный переход), внутренних заусенцев менее или равных 0,5 мм (заусенцы на трубе высокого-напора/потока необходимо удалить).
- Контроль сварных швов: 100 % вихретоковый контроль + ультразвуковой контроль в соответствии со стандартами GB/T 11345, уровень II или API 5L.

4. Контроль качества поверхности (против-задира, защиты-окисления, сохранения внешнего вида)
- Состояние поверхности ролика: формовочный и направляющие ролики гладкие (Ra меньше или равен 1,6), без трещин, без прилипания стали и регулярно полируются во избежание сильных царапин и вмятин.
- Смазка и охлаждение: в зоне формования используются эмульсии/специализированные смазочные материалы для охлаждения, снижения трения и предотвращения окисления; зона сварки защищается защитными газами (аргон/азот) для предотвращения окисления сварного шва.
- Очистка поверхности: удаление оксидной окалины, сварочного шлака, масляных пятен и заусенцев; трубы из нержавеющей стали необходимо-промыть кислотой для пассивации, а трубы из углеродистой стали можно подвергнуть дробеструйной-струйной или пескоструйной обработке.

5. Остаточное напряжение и контроль выпрямления (предотвращение последующей деформации/растрескивания)
- Снятие напряжений: для толстостенной-высокопрочной-стали (Q355 и выше) после-формовочный отжиг для снятия напряжений (выдержка при 550–650 градусах в течение 2–4 часов, охлаждение на воздухе) выполняется для устранения остаточных напряжений от формовки и сварки, предотвращения последующей деформации, растрескивания и коррозии под напряжением.
- Процесс правки. Основным методом является правка роликами, дополняемая правкой давлением; расстояние, угол и давление правильных роликов точно подобраны (слишком маленькое вызывает повреждение поверхности, слишком большое оставляет остаточное напряжение); локальная деформация точно корректируется с помощью пресса во избежание чрезмерного выпрямления.

6. Проверка и заводской контроль (замкнутый контур качества)
- Проверка размеров: измерьте длину кромки, толщину стенки, диагональ, прямолинейность и искривление каждой трубы. Используйте лазерный измеритель диаметра/штангенциркуль/уровень.
- Не-неразрушающий контроль: 100 % UT/ET для сварных швов, UT/MT для основного материала (для толстостенных-труб).
- Механические свойства: отберите образцы из каждой партии для испытаний на растяжение, изгиб и удар в соответствии со стандартом GB/T 6728/GB/T 17200.
- Осмотр поверхности: визуальный осмотр + магнитопорошковый контроль (для критически важных применений). Без трещин, царапин, ржавчины и деформаций.

• Угловое растрескивание:Причины → Чрезмерная деформация за один раз, слишком маленькое значение R, низкая температура, твердый материал; Профилактика → Прогрессивная формовка, R Не менее 1,2 × толщины стенки, нагрев толстостенных стенок, отжиг для снятия напряжений.
• Дефекты сварки (сварка не полностью проплавлена ​​или прожжена-):Причины → Недостаточная/высокочастотная мощность, слишком высокая/медленная скорость сварки, неточное выравнивание кромок; Профилактика → Согласование параметров, точное выравнивание, стабильная скорость сварки.
• Отклонения размеров (длина стороны/угол диагонали/прямолинейность):Причины → Износ/смещение формовочных валков, неправильные параметры правки, неравномерное охлаждение; Профилактика → Регулярная калибровка комплектов валков, точная регулировка правки, равномерное охлаждение.
• Sцарапины на поверхности/углубления:Причины → Неровная поверхность валка/слипание стали, попадание посторонних предметов, заклинивание направляющего ролика; Профилактика → Полировка поверхности валков, чистая производственная линия, регулярный осмотр направляющих роликов.
• Остаточная деформация напряжения:Причины → Неотожженное, слишком быстрое охлаждение, чрезмерная правка; Профилактика → Отжиг для снятия напряжений, сегментный контроль температуры, точная правка.

Основой производства квадратных и прямоугольных труб большого-диаметра является «постепенная формовка, контроль температуры и формы, надежные сварные швы, чистая поверхность, снятие напряжений и точный контроль». Переход от круглого к квадратному подходит для толстостенных/бесшовных изделий с высокими-спросами, а прямая формовка подходит для тонкостенных/высокообъемных/высокоэффективных-производств.

В ходе производственного процесса требуется строгий контроль над всем процессом, включая сырье, формовку, сварку, охлаждение, правку и дефектоскопию, чтобы избежать угловых трещин, неполной сварки, отклонений размеров, дефектов поверхности и проблем с остаточными напряжениями.