淺談螺旋焊管的螺旋線

螺旋線是在工程技術(shù)等許多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用的空間曲線，根據(jù)它是在何種曲面上生成，可分為圓柱螺旋線、圓錐螺旋線和球面螺旋線三種。螺旋焊管的螺旋線屬于圓柱螺旋螺旋線。

某些飛蛾在躲避天敵捕殺時(shí)，飛行路線是螺旋線，因?yàn)檫@樣它的飛行方向時(shí)刻都在變化。軍人熟悉螺旋線，因?yàn)闃尮芾锇枷氯サ臏虾屯蛊鸬睦饩€總稱為膛線就是螺旋線。車工熟悉螺旋線，因?yàn)槌Ｒ姷穆輻U上密布螺旋線。而我來到PC公司后，印象最深刻的螺旋線就是螺旋焊管的焊縫。

螺旋焊管生產(chǎn)的原則是一定寬度均勻厚度的帶鋼，在外力作用下發(fā)生彈性塑性彎曲變形，并沿一定的螺旋線而成一定直徑的鋼管。螺旋線的重要意義是不言而喻的，PC公司廣大員工日夜奮戰(zhàn)在生產(chǎn)一線，就是為實(shí)現(xiàn)這三個(gè)一定而努力奮斗。

從數(shù)學(xué)角度分析螺旋線，它的正面投影是正弦曲線，描述它的參數(shù)方程是 X=a cosθ， Y=a sinθ，Z=bθ。鋼管表面平行鋼管中心線即軸線的直徑稱為母線。焊縫上一定點(diǎn)沿鋼管的母線做等速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)鋼管又沿軸線作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡就是螺旋線。

確定鋼管螺旋線有三個(gè)要素：其一是鋼管標(biāo)稱外徑；二是螺旋線上一定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)前進(jìn)的距離，稱為導(dǎo)程，用P表示；三是旋向。按鋼管旋轉(zhuǎn)方向不同，可分為左螺旋線和右螺旋線兩種。線上定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分別遵循左手定則和右手定則。 PC公司螺旋焊管生產(chǎn)線采用左旋上卷。

       螺旋線用字母L表示，鋼管直徑用字母D表示。把上式兩端開平方就得到了螺旋線的長度。

焊縫上任意一點(diǎn)的切線與母線的夾角叫做螺旋升角，螺旋升角的余角叫螺旋角。螺旋升角的值為tan A=P:πD。直角三角形斜邊AC上的高度就是板寬。令板寬為F，斜邊長度為M，則有 F= PπD:M。就板寬直徑和螺旋角三者的關(guān)系而言，確定了任意兩者也就確定了第三者。

螺旋焊管與直縫焊管相比，優(yōu)點(diǎn)在于焊縫是斜向，可分散應(yīng)力，并且一種管徑的鋼管，可用不同板寬的帶鋼生產(chǎn)；或者可用一種板寬的帶鋼，生產(chǎn)各種管徑的鋼管。缺點(diǎn)在于焊縫較直縫焊管更長。但在調(diào)型時(shí)，應(yīng)充分考慮成型和寬徑比，即板寬:管徑。一般而言，寬徑比在1.6~2.1之間為好。原因有二：一是鋼管質(zhì)量主要在于焊縫及兩側(cè)的熱影響區(qū)，所以焊縫不能太密；二是帶鋼扭曲程度和扭矩過大，對(duì)焊接質(zhì)量和鋼管質(zhì)量均有一定不良影響。

研究螺旋線，還有一種很直觀的方法，就是折紙條實(shí)驗(yàn)。將紙條纏繞在酒瓶上，不留間隙也不重疊，再用透明膠沿螺旋線粘貼好后將紙條從酒瓶上退出。

以上的討論還相當(dāng)粗淺，忽略了許多生產(chǎn)中的復(fù)雜因素。理論與實(shí)際是有距離的。需要從理論到實(shí)踐，再回到理論再實(shí)踐，在這樣不斷深化發(fā)展的螺旋式上升過程中，不斷摸索總結(jié)提煉，才能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝水平的不斷提高。