扩径

依靠材料的拉伸，将直径较小的空心零件或管毛坯，在半径方向上向外扩张的加工方法

扩径（胀形）工序，是一种依靠材料的拉伸，将直径较小的空心零件或管毛坯，在半径方向上向外扩张的加工方法。扩径是冶金术语之一，是一种利用液压或机械方式从钢管内壁加力使钢管沿着径向向外扩胀成型的压力加工工艺，有热扩径和冷扩径两种方式。

分类

热扩径

钢管热扩径主要有斜轧扩径，拉拔扩径和顶推扩径三种方法。从它的发展历史来看，首先得到发扬的是斜轧扩径，其后是拉拔式扩径，最后才是顶推式扩径。

随着工业技术尤其是石油与化学工业的发展，大直径无缝钢管需求量逐年增加，尽管大型周期式轧管机组与顶管机组可以生产一部分大直径，但其设备庞大，一次性投资高，且生产大直径薄壁管在技术上还有一定困难。管材热扩径方法主要有以下几种：

(1)斜轧热扩径在斜轧扩管机上进行。斜轧扩管机有两个装在箱形机架内的悬臂式锥形轧辊。轧辊中心线与轧制中心线在水平面上相交成60° ～80°角，两个轧辊由直流电机驱动，其旋转方向相同。锥形轧辊工作锥之前有一个人口锥使管子在咬人后受到一定程度的减径，以改善咬人条件，然后辗轧管壁扩径。机组中一般设有均整机与定径机，以消除钢管内外螺纹和改善外径与壁厚的尺寸精度，相对扩径量可达70%～130%。斜轧扩管的特点是一次变形量大、变形速度快、产量高，适于生产各种钢种的大直径和尺寸精度较高的中、薄壁厚无缝钢管；但其缺点是机组设备庞大，投资高，且不能生产异型及变截面管。

(2)拉拔热扩径在热拉扩管机上进行。先在管端扩一个喇叭口，其扩口直径比热扩后管直径大100mm左右，以利热扩管时内外卡环卡住管端进行水冷，然后由链条牵引拉杆并带动顶头从荒管内部通过以实现扩径减壁及长度缩短的变形过程。拉拔式扩管一般加热3次，每次加热后扩径1～4个道次，总相对扩径量不大于45%。拉拔扩径的特点是，扩管机既能热扩又能热拔，既能热扩圆管，又能热拔异型及变截面管；拉拔扩管机设备重量轻，投资少，更换工具简便；但因拉拔扩管为自由变形，扩管产品的表面缺陷易暴露和扩大，壁厚精度和外径精度不高。

(3)还有一种区别于传统拉拔扩管工艺的中频感应加热液压二步推进式热扩管新工艺，用来生产大口径钢管。其基本原理是：置于中频线圈中的原料钢管，经中频感应加热后，靠液压缸活塞运动，推过尾部固定于油缸固定架上的锥形内模芯棒，达到扩径的目的。该工艺设备简单，每个机组仅有数十吨。稳定的钢管快速中频感应跟踪加热和稳定的液压推进速度相匹配，可较好地解决了原料变形温度的可调、恒定的基本条件，达到了节能目的和产品性能稳定效果。变拉动芯棒扩管为推动原料管扩径，使变形后的钢管不再受轴向力，且具有极短应力线。钢管经中频加热扩径，相当于对管体进行正火处理，经检验分析，金相组织均匀、晶粒更加细化，力学性能好。

冷扩径

冷扩径后，钢管的力学性能有如下变化趋势：钢管管体的屈服强度有上升趋势，抗拉强度略有上升，管体的屈强比有所升高；管体内部残余应力的峰值下降，分布趋于均匀，管体应力状况大大改善；

冷扩径后，钢管管体和管端的直径将增加1%左右，直径、圆度以及钢管两端的直径差均大大改善，钢管的直度也有很大提高，钢管的长度约缩短0．5%，壁厚约减小0．8%。在制订工艺时应充分考虑这些变化，确定制管用板材的宽度、长度和厚度，以及扩径前的钢管外径，以免在扩径后钢管的几何尺寸达不到最终的要求而造成不合格。

初期的UOE直缝埋弧焊管机组采用水压扩径工艺，后来机械扩径逐渐替代了水压扩径。机械扩径比水压扩径有如下优点：

(1)水压扩径后钢管的外径与模具的内径一致，因钢管壁厚偏差造成钢管内径的偏差。一般管线尤其是海洋管线要求以钢管内径为基准，因为内径的不一致不利于现场环焊对接，而采用机械扩径正好可以满足以内径为基准的要求。

(2)机械扩径的效果便于直接测量，钢管的最终尺寸可通过调节拉杆行程精确调整。而水压扩径的效果只能在扩径后测量，几乎无法调整。

(3)由于钢管外焊缝有一定高度，水压扩径时无法避免外焊缝与模具内壁接触，容易造成近焊缝区的不均匀变形，机械扩径时模具上开有凹槽，可以避免模具与焊缝接触。

应用

铝合金管材很少使用扩径法生产，但有时为了解决品种问题或挽救管材尺寸超差，也采用扩径的方法。扩径的方法有两种，即压入扩径和拉伸扩径。

压入扩径法适用于直径大、壁厚较厚和长度与直径的比值小于10的管材，以免在扩径时产生失稳。为了扩径后较容易地将芯头由管材中取出，芯头带有不大的锥度。用压入扩径方式生产的管材基本上不产生几何废料，而用拉伸扩径的管材必须要切掉夹头。但是拉伸扩径可以生产壁厚较薄和较长的管材。压入扩径加工率较大，而拉伸扩径加工率较小。扩径拉伸的变形方式是两向压缩，一向伸长，所以扩径后的管材一般长度缩短，壁厚减薄，直径增大，但也造成壁厚不均匀度增加。

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