不銹鋼焊管機組按其所加工的原料形式（帶鋼或鋼板）可分為不銹鋼帶鋼連續成型焊管機組和不銹鋼鋼板非連續焊管機組，即連續成型焊接機組和非連續焊管機組。帶鋼連續成型焊接機組根據焊縫狀態又可分為帶鋼連續成型直縫焊接機組和帶鋼連續成型螺旋縫焊接機組。這兩類機組各有特點，現分別加以介紹。

 一般帶鋼連續成型直縫焊管機組由開卷機、矯直機、剪機、對焊機、夾送輥、活套、立輥、成型段、焊接、輥軋（錘擊）、修磨、定徑、無損檢驗、鋸切和料槽組成，見圖6-1。

一、開卷機

 連續成型焊管機組需要有兩臺開卷機或有儲存帶鋼的活套。

  1. 開卷機的基本功能

  轉動自如的功能：  要求在生產中，可以自如地轉動，以便使帶卷打開并送料到夾送矯直輥處，又可在帶卷開卷前，能正、反轉轉動，以使帶鋼頭轉到合適的位置便于開卷。

  制動功能：  開卷時，應能防止因帶卷打開而造成的松、散卷，還應能調整施加在帶鋼上的張緊力。

  防松卷、防帶鋼頭部松彈功能： 應具有防止在鋼卷的捆帶打開之后，鋼卷松卷和頭部被夾送輥壓緊之前，鋼卷頭部發生松彈現象的功能。

  上述功能對每種開卷設備都是必需的，但是，對于較薄、較小的鋼卷，在容易實現手工操作時，也可適當簡化。

  2. 開卷機的結構形式

   根據開卷機的結構，可大致分為雙錐式開卷機、四連桿機構懸臂式開卷機和四棱錐式懸臂脹縮式開卷機幾種。各種開卷機示例分別見圖6-2和圖6-3。各種形式開卷機的機構及特點見表6-1。

二、夾送矯直輥

  夾送矯直輥的主要功能是夾送和矯直帶鋼的頭部，把帶鋼頭部送進到對焊機的位置，并使帶鋼的中心線與機組中心線及前卷帶鋼的中心線對中。因此，其功能包括帶鋼的夾送、矯直、對中及定位。

三、對焊機

  連續成型焊接時，需將前一卷帶鋼的尾端和后一卷帶鋼的首端焊接在一起，以便使成型與焊接連續進行。這就需要在矯直機后設置對焊機，如圖6-1所示。對焊機的基本組成有剪機、壓緊和焊接裝置。

   1. 剪切機 

    用于帶鋼的尾、頭部剪切。剪切機可以采用帶有左右兩片剪刀的雙刃剪，以保證剪切后兩端部平行，為前卷帶鋼頭與后卷帶鋼尾對接焊創造條件。為使帶鋼對接焊縫在成型過程中與成型輥的接觸是點接觸，剪切機和焊機應與機組作業線成一定角度（一般為7°)。

   2. 壓緊和焊接裝置 

    包括焊接機和焊接輔助機械設備，如帶鋼壓緊裝置和前后左右的調整裝置等。由于焊接的帶鋼是不銹鋼，所以焊接只能采用氬弧焊。不銹鋼焊管機組速度較慢，如果設有活套，也可以采用手工氬弧焊進行對焊。

   圖6-4是某型號可移動式窄帶鋼對焊機，可在帶鋼運行過程中焊接，是一比較理想的帶鋼對焊設備。

四、活套

  為了使帶鋼成型和焊接連續進行，在帶鋼與帶鋼頭尾對焊時，應預先有一定長度的帶鋼存儲在那里，以保證機組連續運轉。這個存儲帶鋼的地方為活套，建在焊管機組地面之下的稱之為活套坑，建在焊管機組地面之上的稱之為活套塔。不銹鋼焊管機組，由于焊接速度不是很快，如果采用自動對焊機時，可不設活套；但對大直徑焊管機組，由于帶鋼對焊時間較長，為不影響機組正常運行，應設活套。

五、成型段

  由于奧氏體不銹鋼的塑性和韌性都比較好，因此，對于奧氏體不銹鋼帶，成型為開口直縫管是比較容易的。但是，由于奧氏體不銹鋼具有強烈的加工硬化特性，為此，特別要求帶鋼的各部位成型只能經受一次就要達到成型尺寸。也就是說，一次成型到位，不能使其經受反復成型，否則成型將會惡化，影響成型效果。機組入口處，有對中立輥導向，使帶鋼縱向中心線確保在機組中心線上。

  1. 成型過程

    由于雙半徑成型具有變形均勻、成型穩定、邊緣延伸小的優點，所以當今焊管機組均采用此種成型方式。下面以雙半徑成型為例，介紹焊管機組的成型過程。

    帶鋼連續成型可分為三步。第一步在前四架開口式水平輥上完成。開始時，使帶鋼邊緣彎曲達到或接近成品鋼管的半徑，長度大約為帶寬的1/4,上輥的半徑接近成品管的內半徑。對于管徑相同、壁厚不同的上輥半徑是有所不同的。第二架以后的三架成型是由帶鋼的邊緣向中心線逐漸成形，而且保證不破壞前面已經成型了的部分，見圖6-5、圖6-6、圖6-7、圖6-8。

    第二步成型必須使用兩對立輥，以便保持已得到的“U”型，為帶鋼邊緣逐漸靠攏、進而為閉合創造條件，這一步是非常重要的一步。兩對立輥在第4架水平輥與5-1架水平輥之間（圖6-6)。

   第三步成型至少在三架水平輥上完成，其中前面兩架的上輥中間裝有導向片，以此保證帶鋼邊緣沿著機組中心線直線前進。當輥子迫使鋼管減徑時，導向片對帶鋼邊緣就相當于一個鐵砧子（圖6-5),起導向作用。水平輥之間的立輥，控制每道次的入口寬度，以防止因垂直方向的壓力對焊管表面造成劃傷。最終，平直、圓滑的開口鋼管就形成了，開口度的大小和成型的鋼管壁厚和管徑有關。第三步成型在第5-1架、第5-2架和第6架之間完成（圖6-6)。

   成型過程中，機組的中心線必須在同一條線上，這是保證成型質量和機組正常運行的必要條件。

  2. 成型輥下輥底線

   在連續成型焊管機組中，所有下成工能取于是相等的。鋼管連續成型，要求鋼管底線是一條水平線。由于輥子經常要修磨再用，輥子的直徑會發生變化，在重新安裝輥子時，必須對其底線進行調整。

  3. 輥子表面的速度

  由于各架次的成型輥表面是互不相同的凸凹形表面，所以，成型輥轉動時表面的線速度是不相同的。很明顯，只有下輥的凹陷最低處和上輥凸起最高處的線速度才是帶鋼的運行的速度，除此而外的其他各處的線速度都會高于這個速度。因此，可能會由于成型輥的表面線速度的差異，在鋼管的兩側表面引起擦劃傷，這一點對輥子的選材是非常重要的。

  4. 張力的形成

  在連續成型焊管機組上，使帶鋼前進的驅動力是通過驅動輥和帶鋼之間的摩擦力產生的。為了在成型過程中形成張力，成型輥的上輥直徑必須是逐架次地略有增加。當第一架上輥半徑為R1時，第二架則為：R2=R1+ΔR;第三架則為：R3=R2+ΔR;第四架則為：R4=R3+ΔR·····一般情況下，ΔR=0.8mm.當所有輥子以同一轉數運行時，由于輥子直徑增加，其線速度就會增加，因此，在各架次間對帶鋼（后部是鋼管）就會形成一定張力，起到拉伸矯直的用，從而使帶鋼能平直地運行。

  5. 成型輥材料的選擇

  成型輥材料的選擇既十分重要也是非常困難的事。因為帶鋼運行前進，要靠摩擦力，而摩擦力又會對不銹鋼焊管表面造成擦劃傷。采用潤滑劑可以防止擦劃傷，又會因為潤滑劑的碳化物對不銹鋼焊管焊接產生極為不利影響，而不能采用。所以，成型輥選用合適的材料來滿足不銹鋼焊管成型和焊接的要求，是十分重要也是非常困難的事。

    ①. 工具鋼輥

    成型輥最常用的鋼是工具鋼，成分為：C:1.6%，Cr:12%，Mo:0.80%，N:0.85%。這是一種耐磨性非常好的鋼。由于其碳含量高，對不銹鋼不會產生粘結，可以用在其他材料的輥子所不能使用的環境下。

    ②. 高速鋼輥

    當使用工具鋼成型輥的耐磨性不能滿足要求或有產生粘結趨勢時，可考慮采用高速鋼（C:0.8%，Cr:4.0%，Mo:5.0%，W:6.5%，V:1.0%;熱處理硬度：HBW650)輥。當生產直徑較細的鋼管時，采用高速鋼成型輥是非常合理的選擇。

    ③. 鋁青銅輥

   硬度為HB330的鋁青銅輥是具有多種用途的成型輥，當用其他材料的成型輥，在輥子和輥子深槽處，由于輥子和帶鋼之間產生的線速度差引起擦劃傷時，可以考慮選用鋁青銅組合輥子（焊縫處除外）。

    ④. 塑料、膠木輥

    在成型壓力不大時，如薄壁管、鐵素體鋼焊管和超低碳奧氏體鋼管的成型，可采用塑料、膠木輥，代替上述輥子。塑料、膠木輥的優點是不會對不銹鋼焊管表面造成擦劃傷。

  6. 焊接平臺及焊接擠壓輥

   焊接平臺是不銹鋼焊管機組的關鍵設備，上裝有焊接輥、焊接擠壓輥，開安放著用來觀察電弧的窗口（上裝有焊接護目鏡片）。焊接平臺的上還安裝著各種儀表、指示顯示裝置和控制開關。所以，焊接平臺也是焊接操作的主要場所。通過焊接平臺，可以將焊接輥及焊接擠壓輥調整到適宜焊接的最佳位置，如圖6-11所示。

  焊接平臺、焊接擠壓輥及擠壓輥是焊接的關鍵設備，高質量的焊縫就出自于此，它制造精密，調整靈活自如。為了適應不銹鋼焊管焊接，要求焊接輥、焊接擠壓輥的上下（高低）、進出（左右），可以單獨調整，也可以同時調整，如圖6-12、圖6-13、圖6-14、圖6-15所示。同時，焊接輥還有傳送焊接回路（焊接電流）的作用。

七、焊縫的滾軋與錘擊

  對用于火力發電、原子能發電裝置中熱交換器的冷凝器用不銹鋼焊管，石油精煉、石油化工的工藝管線的配管等，要求對其焊道表面進行平滑處理，使焊縫與鋼管本體有相同的性能。為了達到這種要求，過去曾采用焊后冷拉拔的方法來實現；現在采用焊縫的在線滾軋與錘擊的方式，完成焊道的平滑處理，從而減少了投資，既省時，又省力。

  經滾軋或錘擊的不銹鋼焊管和未經滾軋或錘擊的焊管在熱處理后顯微組織有明顯不同，經滾軋或錘擊的不銹鋼焊管，在熱處理后焊縫顯微組織和焊管基體（母材）基本相似，能夠得到所希望的延伸性能及耐腐蝕性能。可見焊縫的滾軋與錘擊，是提高焊縫性能的有效方法。

  食品、醫藥、衛生工業和熱交換器等不銹鋼焊管，也要求對焊縫進行滾軋或錘擊。因為食品、醫藥、衛生工業要求鋼管內表面必須清潔光滑，消除微生物藏身、繁殖生長的場所，同時還便于清洗；熱交換器也要求管內壁光滑，以防止結垢和便于清洗。

  所有焊接不銹鋼管在焊接過程中，都會產生內外焊縫（內外毛刺），普通鋼焊管內外毛刺通常是采用刨刀清除，但不銹鋼焊管的焊縫（內、外焊縫）由于強度高，韌性大，采用刨刀清除是非常困難的。所以，不銹鋼焊管的外焊縫采用滾軋或錘擊后用修磨的方式清除；內焊縫，通常采用滾軋或錘擊的方式將其碾平，以達到對內焊縫平滑處理的目的。實踐證明，滾軋或錘擊對焊縫組織的細化和外焊縫的修磨都有一定的好處，是對內焊縫進行整平處理一種行之有效的方法。焊縫滾軋（錘擊）前后的形貌比較見圖6-16。

  焊縫的滾軋或錘擊通常只能在連續線上采用，也就是說，一般情況下，只有直徑較小的薄壁焊管焊縫才實施滾軋或錘擊。對大直徑、厚壁管來說，內、外焊縫的滾軋與錘擊不是十分必要的，即使要是滾軋或錘擊，可以想象出其裝置是非常龐大的，并難以實施。

  1. 焊縫滾軋和錘擊的工作過程

   圖6-17、圖6-18是焊后滾軋和錘擊裝置結構示意圖。

   滾軋時上支承輥在壓下裝置的作用下，將壓力傳遞給焊管焊縫、內滾軋體和下支承輥上，焊縫在鋼管向前移動過程中便受到滾軋，并變形，迫使焊縫金屬向兩側延伸，使焊管直徑有所增加，達到平整、圓滑焊縫的目的，如圖6-16b所示。

   圖6-17a是不銹鋼焊管焊縫滾軋的內外滾軋體示意圖，它由內滾軋體外軋輥及一對支撐輥組成。焊縫滾軋裝置所以做成如此機構，一是了輥軋過程更穩定，另一個則是為了防止焊管焊縫對面的管壁減薄。因為，滾軋裝置的上輥為一組起滾軋作用，下輥為兩組起支撐作用，無疑，兩組支撐一組更穩定，同時從受力作用分析，焊縫對面的管壁所受的作用力，僅是焊縫受力的一半，可以有效地防止受力的管壁減薄。內滾軋體由一根固定在機組上的拉桿將其確定在準確的位置上。內外滾軋工作輥的滾軋壓力必須通過焊縫準確地施加到兩個支撐輥上。焊縫滾軋裝置的所有工作輥的形狀，必須是能夠滿足焊縫在滾軋過程中沿著焊管圓周方向延伸，焊管直徑會增加一定量，這是所希望的，如圖6-17b所示。由于內滾軋體比較復雜，外形尺寸較大，焊縫滾軋適用于較大直徑焊管焊縫的滾軋處理。內外滾軋體始終是壓制作用在焊縫上，使焊縫連續得到滾軋處理，所以，焊縫經滾軋后變得平滑整齊。

   錘擊和滾軋相似，是由上偏心錘擊輥、內錘擊體和下支承輥組成的。錘擊時，上偏心錘擊輥做快速偏心轉動，形成的錘擊力作用在焊管焊縫、內錘擊體和下支承輥上，焊縫在鋼管向前移動過程中便受到錘擊，并變形，焊縫金屬向兩側延伸，同樣可以達到平整、圓滑焊縫的目的。但與滾軋相比，錘擊的效果不是連續的，而是隨轉動的頻率成斷續狀。

   錘擊裝置是由鋼管內的芯棒、鋼管外上面的偏心錘擊輥和下面滾動的支撐輥（砧子）組成的，如圖6-18所示。由于錘擊芯棒結構比較簡單，外形尺寸可以做的比較細小（與滾軋相比），所以小直徑薄壁焊管的焊縫處理，采用錘擊是比較適合的。由于錘擊力是通過內錘擊芯棒作用到焊縫上的，所以錘擊芯棒與焊管內壁的間隙不能太大，但為了防止錘擊芯棒在焊管內壁造成擦劃傷，錘擊芯棒與焊管內壁的間隙又不能太小，這就要求錘擊芯棒的精度非常高。在錘擊開始時，應切取一小段錘擊過的焊管，檢測其實際壁厚、焊縫尺寸及焊管形狀是否合格。但焊縫不能像滾軋那樣，使焊縫得到連續處理。

  2. 焊后焊縫滾軋或錘擊的作用

   ①. 使外形平滑圓潤，有利于隨后修磨和以后使用。

   ②. 焊縫經過輥軋或錘擊以后，焊縫區縱向和橫向壓縮塑性變形都被充分延展，趨于均勻化，這必然會降低焊件焊后殘余應力和變形。

   ③. 輥軋和錘擊后的焊縫表面平整光滑，這會增大焊趾過渡半徑，降低幾何缺口效應的影響，緩解焊趾處的應力集中，有助于提高接頭的力學性能。

   ④. 焊后滾軋或錘擊可使焊縫晶粒明顯細化，焊縫區組織更加致密。

   ⑤. 內焊縫高度與母材一致，且均勻，可滿足特殊的使用要求。

 總之，輥軋或錘擊能夠同時提高接頭的強度和塑性，強化接頭原本薄弱的焊趾部位，提高了接頭的整體性能。

  輥軋（錘擊）要求，滾軋（錘擊）外軋輥（外錘擊體）的輥型外徑（D1)、鋼管外徑（D2)和內軋體輥型（錘擊芯棒）的外徑（D3)有如下的關系（圖6-19):D1>D2>D3。

  如此要求，為的是讓不銹鋼焊管焊縫在焊接擠壓過程中形成的凸起，在輥軋或錘擊時，由于內、外軋體外徑之差使得焊縫內外凸起有沿圓周方向延伸的空間，如圖6-17b所示，達到輥軋或錘擊焊縫的目的，使其變得平滑。

八、焊縫修磨

  外焊縫修磨的作用是磨削焊接時形成的焊縫余高，使焊縫向鋼管表面過渡更平滑，同時也為隨后的定徑、矯直創造條件，如圖6-20所示。但修磨量不得過大，以免使鋼管的壁厚減薄而造成強度下降。修磨用砂帶的粒度要小，因為粗糙的表面，在熱處理后的酸洗是非常困難的。

  焊縫修磨一般采用砂帶修磨，也可采用千葉輪修磨；在修磨過程中會有粉塵產生，所以焊縫修磨裝置要有除塵設施。圖6-21是焊縫砂帶修磨示意圖。

九、焊管定徑

  鋼管成型焊接以后，外徑一般要稍微大于成品要求的尺寸。為此，焊后必須對不銹鋼焊管進行定徑，使其達到焊管標準要求的圓度和尺寸公差。最常用的定徑方法是冷減徑。冷減徑的設備一般是由三對、并由單獨的直流電動機驅動的水平輥和水平輥之間裝有的兩組立輥組成的。當焊管通過時，受到滾動壓力的作用使焊管產生冷減徑。在連續成型焊接機組上，只有定徑輥是由單獨直流電動機驅動的。定徑輥的線速度要比成型焊接的線速度略快一些，為的是讓焊管受到拉力作用，以便對焊管起到拉伸矯直、定徑的作用。

十、焊管矯直

  在不銹鋼焊管機組上，通常都設有鋼管矯直裝置，俗稱“土耳其頭”，用來矯直嚴重彎曲的管子，即對焊管進行初矯。這時的矯直機是兩組“土耳其頭”矯直機與后一架成型機組成的三點式壓力矯直系統。通過“土耳其頭”矯直輥的不同位置，使鋼管彎曲的部位產生反向彎曲，從而消除或減輕原有的彎曲。“土耳其頭”矯直機的水平輥為主動輥，由直流電機驅動；立輥為被動輥，由鋼管帶動著轉動。焊管的精矯在焊管熱處理后進行。四輥式“土耳其頭”矯直機見圖6-22。

十一、渦流探傷

  渦流探傷作為在線檢測手段，被廣泛應用于不銹鋼焊管機組上。在現代鋼管生產中，渦流檢測是鋼管質量控制的重要手段。因為，渦流檢測特別適用于對鋼管缺陷的檢測，可使鋼管檢測實現高速、高效、準確、自動化及定位化。現在所有鋼管生產廠大都采用渦流檢測，對鋼管生產進行工序質量控制和成品檢驗。

十二、定尺鋸切

   定尺鋸切由定尺傳感器、鋸切小車和控制系統組成。其功能為：準確定位，并快速鋸截，不影響機組正常生產。定尺傳感器目前大都采用數字式傳感器。鋸切方式有下面幾種：

     1. 飛鋸    鋸截速度快，但噪音大，毛刺也大，適用高速焊管生產線，不銹鋼焊管一般不采用此鋸切方式。

     2. 帶鋸   鋸截速度較慢，噪音小，毛刺小，適用于小直徑低速不銹鋼焊管生產線。

     3. 對稱雙圓盤鋸   鋸截速度較慢，噪音小，毛刺小，機構復雜，適用于大直徑低速不銹鋼焊管生產線。