Процесс формования JCO для сварных стальных труб из нержавеющей стали

Процесс формования JCO - это процесс формования большегабаритных прямосварных труб с погружным дуговым швом, разработанный немецкой компанией SMS MEER в 1990 - х годах. Это относительно передовой способ формования стальных труб. Производственная линия JCO имеет меньшие единовременные инвестиции и ниже стоимость форм по сравнению с производственной линией UOE. Особенно при производстве малых партий и множества марок стальных труб она обладает высокой гибкостью, коротким временем настройки и низкой стоимостью. Этот способ формования очень подходит для средних предприятий. В последние годы он широко признан во всем мире и стал основным технологическим процессом формования современных прямосварных труб в Китае.

Обзор процесса формования JCO

Формование прямосварных труб из нержавеющей стали методом JCO - это способ изготовления прямосварных труб с помощью процесса постепенного изгибания. Процесс формования JCO делится на три этапа, последовательно формируя трубные заготовки в форме "J", "C" и "O". Конкретные шаги следующие:

Этап формирования в форме "J": Предварительно изогнутая стальная плита входит в формовочную машину поперечно и изгибается по частям согласно заданной длине шага, начиная с одной стороны. Когда верхняя матрица опускается, половина стальной плиты прессуется в лежачую форму "J", и на этом этапе завершается изгиб только передней половины стальной плиты.

Этап формирования в форме "C": Стальная плита быстро перемещается поперечно на другую сторону, и неизгибанная часть изгибается по частям с той же длиной шага для формирования лежачей трубной заготовки в форме "C".

Этап формирования в форме "O": Последний изгиб выполняется в середине трубной заготовки в форме "C" для уменьшения отверстия до примерно 120 мм, и в конце концов формируется открытая трубная заготовка в форме "O", затем шов закрывается и сваривается.

       (a) J-shaped stage                            (b) C-shaped stage                        (c)O-shaped stage

Весь процесс контролируется компьютером для автоматической регулировки таких параметров, как длина шага и величина прессования, чтобы обеспечить точность формования.

Основные факторы, влияющие на формование

(1) Свойства материала

• Высокое предел прочности при сжатии и закалка при деформации: Предел прочности при сжатии нержавеющей стали (например, 304, 316) выше, чем у углеродистой стали, и для формования требуется большее давление; закалка при деформации значительна, и необходимо контролировать величину деформации, чтобы избежать растрескивания.
• Эффект отскока: У нержавеющей стали меньший модуль упругости и больший отскок, и для оптимизации конструкции формы необходимо компенсировать избыточный изгиб или провести многократную калибровку.
• Анизотропия: В прокатных листах имеются направленные различия, и необходимо учитывать влияние направления потока волокон на изгибаемость.

(2) Распределение напряжений и деформаций

• Этапы "J"/"C": Крайняя область испытывает максимальное изгибное напряжение и подвержена закалке при деформации; средняя часть начинает пластическую деформацию на этапе "C".
• Этап "O": Когда форма закрывается, сечение подвергается радиальному давлению, и в области шва может возникнуть локальная концентрация деформации из - за потока материала.

(3) Основные параметры формования

• Основные параметры формования JCO напрямую влияют на круглость, прямоту и качество сварки труб, в основном включают следующие:

1. ​​Расстояние шага (L₂)​​

   • Определение: Поперечное подачное расстояние стальной плиты при каждом изгибе.
   • Диапазон: Обычно от 80 до 170 мм, необходимо регулировать в зависимости от конструкции формы и коэффициента расширения.

2. ​​Число шагов (N)​​

   • Формула расчета: K=, где C - окружность трубы, L1​ - длина предварительно изогнутого края, L2​ - расстояние шага.

3. ​​Открытие нижней матрицы​​

   • Принцип: Оно должно быть меньше двойной длины предварительно изогнутого края и не превышать половины (D/2) диаметра трубы, чтобы избежать повреждения стальной плиты.

4. ​​Радиус верхней матрицы (Rp​)​​

   • Расчет: Необходимо учитывать отскок, и формула: Rp​=, где R′ - внутренний радиус после отскока, K=3.5, σs​ - предел прочности материала при сжатии, E - модуль упругости, t - толщина плиты.

5. ​​Значение Y нижней мертвой точки​​

   • Определение: Путем геометрического расчета и экспериментальной регулировки, необходимо учитывать отверстие трубы (обычно 100 мм) и положение формы, чтобы обеспечить, что ошибка между глубиной прессования и теоретическим значением была меньше 1 мм.

6. ​​Компенсация отскока​​

   • Фактический изгибной эффект меньше теоретического из - за упругого отскока материала. Величина отскока составляет около 0.8% от толщины плиты, и необходимо предварительно скорректировать ее в величине прессования.

Взаимосвязь с последующими процессами

• ​​Сварка​​: После формования требуется плазменная сварка, аргонодуговая сварка или погружной дуговой сваркой, и необходимо обеспечить, чтобы зазор закрытия шва был равномерным (обычно ≤ 1 мм).
• ​​Центровка и выпрямление​​: Улучшить круглость с помощью механической круглой коррекции (например, ошибка круглости ≤ 0.5% * D).

Заключение

Формование прямосварных труб из нержавеющей стали методом JCO позволяет производить прямосварные трубы с высокой точностью и низкой стоимостью посредством пошагового изгибания и точного контроля параметров, особенно подходит для изготовления прямосварных труб из нержавеющей стали с множеством марок и толстыми стенками. Его суть заключается в оптимизации расстояния шага, конструкции формы и компенсации отскока, а сочетание с автоматизированной системой улучшает стабильность процесса и достигает высокой точности формования. В будущем, по мере непрерывного прогресса материаловедения и производственной технологии, процесс формования JCO будет развиваться в более эффективном и интеллектуальном направлении, внося вклад в высококачественное развитие отрасли производства труб из нержавеющей стали.