卷板常见问题原因分析及处理方式

卷板常见问题原因分析及处理方式
【摘要】本篇论文介绍了卷板机在卷制钢管瓦片或管节时，所使用的卷板机发生的常见问题。

介绍了怎么避免出现这些问题的措施以及在卷板机选型规格时考虑的哪些要素。

通过选定的卷板机计算其最大压头厚度和最大卷弧的能力，以供同行参考。

【关键词】卷板机；钢管；瓦片；管节；厚度；屈强比；压头；卷板能力；计算
1 引言
压力钢管的加工成形，在水电水利工程中，鲜见采用压力机来压制瓦片（或管节），通常采用卷板机卷制。

卷板机型式通常选用四辊卷板机、三辊水平下调式卷板机、三辊横竖上调式（俗称：万能式）卷板机等来卷制钢管。

瓦片（或管节）卷制为压力钢管制作的关键工序，瓦片卷制包括板料对中、压头（亦称板端预弯）、卷弧和修弧四道工序。

对中，就是使板料垂直棍子轴线，以免防止钢管纵向焊缝、环向焊缝错边。

压头，就是在卷弧前，先对板料两端分别进行滚压预弯，确保钢管纵向焊缝的弧度要求和防止其错边。

压头结束后进行卷弧。

卷弧，就是进行多次下压往复滚卷，使其达到所需要的瓦片半径或管节直径。

修弧，就是瓦片弧度（半径）或管节直径未达到所需要求时，采用卷板机滚压进行修正。

注意，在进行卷板机计算卷制能力时，不得按板料的标准屈服强度下限值进行计算，而应按板料的真实的屈服强度（通常是按《板料质保书》上的屈服强度）计算确定。

2 卷板机使用常见问题
卷板机使用常见问题如下：
（1）板料拼接后再进行卷制瓦片（管节）。

或卷制之后纵向焊缝焊接完后，再用卷板机进行滚压矫正修弧。

（2）由于卷板机卷制能力额定容量达不到板料厚度压头所需力量，导致压头出现超标直边，为此，为了防止超标直边的出现，被动的加长板料长度，即在板料两端头各自延长预留长度50mm及以上，瓦片卷制成形后，再在其两端切去多余长度余量。

（3）由于卷板机额定容量不够或操作不当，导致瓦片或管节，在纵向焊缝出现超标直边。

（4）当板料压头时，由于上辊下压力很大，压头往往是确定卷板机额定容量的主要指标。

当上辊下压力超出卷板机的额定容量时，加之存在液压系统故障
并操作不当，从而会导致减速器的万向节崩裂脱落，甚至导致断棍等损坏卷板机设备现象的发生。

（5）钢管径厚比超出冷卷要求，而卷制后又不进行退火处理，直接就进行安装导致瓦片或管节的塑韧性下降。

3 卷板常见问题原因分析及处理方式
问题（1），这种制作方式为倒工序。

因为焊接接头与母材比较，往往晶粒度均匀性差、残余应力高和应力集中、强度硬度高而不均匀、塑性韧性差、焊缝厚度处又有余高或不匀、焊趾咬边等。

当拼焊后再卷板滚圆或焊接后再上卷板机对纵向焊缝进行矫形修弧时，由于冷作硬化的作用，将会使焊接接头及其附近有劣化力学性能的倾向，产生新的缺陷甚至出现裂纹。

从而为今后电站运行埋下质量隐患。

所以按这种倒工序制作钢管瓦片或管节是不允许的。

问题（2）和（3），主要是卷板机额定容量达不到钢管材质、屈强比、板厚、曲率、板宽和锥度所需成形的力量要求。

为了防止超标直边，从而被迫延长板料长度的预留量来满足钢管的板料板端弧度和板端直边的要求，这样将会导致板料的浪费，随着钢管工程量增大，浪费的板料将会越来越大。

问题（4），主要原因是液压控制系统带病运行、钢板屈强比偏高、厚度过厚、曲率过大、板宽较大等原因，其次是操作失误，继续通过上辊施加下压力进行板料压头导致的。

问题（5），为了避免这种情况发生，在设计钢管，尤其是高水头、小直径厚壁钢管时，不仅仅要考虑水能储力，还得考虑钢管所需材质、屈强比、板宽、板厚、曲率和锥度等加工工艺对钢管力学性能的影响。

若设计时达不到对钢管径厚比值的规定冷卷要求，那么在钢管瓦片或管节加工时，应采用对板料进行热卷或冷卷后进行退火热处理。

这样可使冷卷时导致的钢管的塑韧性降低得以回升进而降低脆性。

4 卷板机卷制能力确定要素
为了避免钢管制作过程中，由于卷板机选型额定容量不足，导致钢管出现板料端头直边、瓦片纵缝处出现弧度超差和错边、减速箱传动轴万向节崩裂脱落、棍子断裂甚至板料压头时压不动。

或者是卷板机卷板能力虽然足够了，但由于上棍直径偏大等设备构造原因，导致无法卷制管节，尤其是小直径厚壁管卷制选型时，更要侧重卷板机上辊直径和下辊中心距是否满足其卷制的管节直径要求。

若卷板机型号选择不当，使得制作瓦片或管节时，不得不外协加工或重新选择卷板机进场，势必影响钢管制作的工期和成本。

为此，在选择卷板机时，不能只评经验确定，而应从钢管的材质、屈强比、最大厚度、最大板宽、最小曲率半径以及锥度加以计算确定卷板机型号。

5 卷板机卷板能力换算和压头能力
卷板机卷制能力换算见图一，并按表一内的计算公式进行换算。

卷板机的压头厚度能力为其卷板厚度最大能力的80%～90%（小直径大厚度钢管取下限值，大直径薄壁管取上限值）。

若卷制锥管，其卷制厚度比卷直管厚度要薄。

随着锥管的锥度增加，其卷板板厚减小，通常为直管卷板厚度能力的70%左右。

若采用垫板压头，只能使用其最大能力的60%～70%（取值由卷板机的设计构造确定）。

图一卷板机能力换算符号含义
表一卷板能力换算公式
序号假设条件换算公式
1 弯曲曲率不同，其余条件相同
为离上辊最近的工作辊的直径
S2=S1[
2 板料尺寸不同，其余条件相同≠ ，≠
S2=S1[
= ，= ，≈L S2=S1[
≈2L-
S2=S1
3 板料材质不同，且忽约材料的
硬化差别，其余条件相同S2=S14 当材质、板宽、曲率等
因素同时改变时S2=S1 [ [
6 W11S-120×3500卷板机卷制能力计算
W11S-120×3500卷板机主要技术参数见表二。

表二W11S-120×3500卷板机主要技术参数
序号名称单位数据
1 机器规格mm 120×35000
2 板料屈服强度MPa 250
3 卷板最大厚度mm 120
4 卷板最大宽度mm 3500
5 满载最小钢管直径mm 4800
6 压头最大厚度mm 95
7 压头剩余直边mm 1.5倍板厚
8 上辊直径mm φ980
9 下辊直径mm φ515
10 下辊中心距 mm 1000
已知：
610MPa级高强钢标准屈服强度下限值为MPa；标准抗拉强度为610MPa～730MPa。

压头（板头预弯）折减系数取80%。

卷弧厚度换算公式为
6.1当钢板真实的屈服强度为：
6.1.1当板宽=3m，钢管直径φ13m时：
卷弧厚度
=120×1.0651×0.8660×0.6003
=66mm
压头厚度mm
6.1.2当板宽=3m，钢管直径φ
7.5m时：卷弧厚度
=120×1.0179×0.8660×0.6003
=64mm
压头厚度S1=64×0.85=55mm
6.1.3当板宽=2.5m钢管直径φ
7.5m时：卷弧厚度
mm
压头厚度mm。

6.1.4当板宽=2m，钢管直径φ
7.5m时：卷弧厚度
mm。

压头厚度mm。

6.1.5当板宽=1.5m，钢管直径φ
7.5m时：卷弧厚度
mm。

压头厚度mm。

6.2钢板真实的屈服强度为：
6.2.1当板宽=3m，钢管直径φ13m时：卷弧厚度
mm。

压头厚度mm。

6.2.2当板宽=3m，钢管直径φ
7.5m时：
卷弧厚度
mm。

压头厚度mm
6.2.3当板宽=2.5m，钢管直径φ
7.5m时：
卷弧厚度
mm
压头厚度mm。

6.2.4当板宽=2m，钢管直径φ
7.5m时：
卷弧厚度
mm。

压头厚度mm。

6.2.5当板宽=1.5m，钢管直径φ
7.5m时：
卷弧厚度
mm。

压头厚度mm。

7 结束语
本篇论文阐述了，在制作钢管过程中，为什么不能“先焊接后卷板”的原因。

从而防止此类现象再次发生，杜绝钢管制作导致的质量隐患具有一定的现实意义。

通过钢管的材质、屈强比、最大卷弧厚度、最大压头厚度、最大板宽、最小曲率半径等要素来确定卷板机卷制能力的大小。

以免由于卷板机型号选择小了，导致板料压卷不动，从而导致瓦片或管节外协加工或重新购置卷板机，这样既影响了工期又增加了制作成本；卷板机型号选大了，又增加购置、运输、基础处理和能耗等成本。

对于高强钢钢板，按我国的钢板规范标准计算屈强比左右，按这一屈强比数值提供的钢管用板料，其塑韧性与强度匹配是较为理想的。

但若按标准规定的屈服强度下限值来确定卷板机的卷板能力，那就会导致厚板卷不动的失误。

因为我国规范标准只给出了屈服强度下限值，而上限值没做限制。

我国部分钢厂往往出产的这类钢板的屈强比。

当要求钢厂降低屈强比时，就会增加钢厂的制造成本。

为此，我们在计算卷板机的卷制能力时，应采用板料的真实屈服强度来计算。

而真实的屈服强度通常采用板料质保书写出的屈服强度即可。

从事水电站施工17年。