熱處理后的不銹鋼管，無論是平直度，還是橫截面的圓度都會變得十分差，不銹鋼管矯直和整圓就成為鋼管生產(chǎn)的一道必不可少的序。
1. 鋼管彎曲度的測量
國家標(biāo)準(zhǔn)對成品不銹鋼管平直度和圓度的質(zhì)量及交貨技術(shù)條件，都有明確的規(guī)定。但在國際間，由于國家之間的差異，焊管的類型和用途的不同，對成品管平直度和圓度的質(zhì)量及交貨的技術(shù)條件的要求也不盡相同。
在一般情況下，是按彎曲度的級別來控制不銹鋼管矯直的質(zhì)量。而常用的鋼管彎曲度（平直度）的測量方法，有下面兩種測量方法。
a. 鋼管相對彎曲度測量
將不銹鋼管置于寬一米的測量平臺上，測量焊管最高處到平臺的垂直距離（即弦高），如圖8-1所示，該距離就是此鋼管的相對彎曲度。因為這種測量方法簡單便捷，可以用于任何形式鋼管外形輪廓的測量，所以被廣泛采用。
b. 鋼管絕對彎曲度的測量
即將不銹鋼管置于寬一米的測量平臺上，轉(zhuǎn)動鋼管，用尺子測量焊管最高處到焊最低處的垂直距離，如圖8-2所示，該距離就是此不銹鋼管的絕對彎曲度。
2. 矯直的原理
a. 三點矯直
最早的矯直方法，可以在最原始的鍛工作坊里看到。使用一條類似長凳或一套典型的鐵砧，用人工的力量矯直原材料，用肉眼視覺觀察，檢查其彎曲度。我們從鐵匠那里，可以學(xué)到難得的經(jīng)驗，即“矯枉過正”，可以使工件在“過正”矯直后，經(jīng)回彈之后達(dá)到一個可以接受的彎曲度。
矯直類似于間支橫梁，兩端被支撐后，在壓力作用下，向下作“過正”彎曲，達(dá)到矯直的目的。當(dāng)彎曲不銹鋼管的兩端被支撐，彎曲向上，在彎曲處施加壓力向下彎曲時，如圖8-3所示，在管壁的中性層會引起大小相等方向相反的作用力。在中性層周圍，經(jīng)過了從屈服極限到塑性區(qū)的變化，引起管材永久性變形。當(dāng)彎曲壓力除去時，彎曲產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，仍然使管材保持平衡，管材的內(nèi)部平衡因此而實現(xiàn)，并得到矯直。
b. 旋轉(zhuǎn)矯直
不銹鋼管整圓和矯直同時進(jìn)行時，就要采用旋轉(zhuǎn)矯直的方式。因為旋轉(zhuǎn)矯直時，采用了幾對與鋼管成一定角度的輥子，雙曲線輥面與鋼管的徑向形成圓的輪廓。鋼管的轉(zhuǎn)動，是由鋼管和輥子成一定的角度所致，整圓和矯直是通過輥面和鋼管表面之間的接觸來實現(xiàn)的，如圖8-4所示。但每一對輥子與鋼管彎曲無任何關(guān)系，它起不到矯直鋼管的作用，只是起把不銹鋼管整圓的作用，它只有和相鄰的輥子一起，才能起到矯直不銹鋼管的作用。所以，這些都是非常重要的。另外，還因為每旋轉(zhuǎn)一圈，塑性變形在縱向方向上向前偏移一圈，這個過程還要消耗更多的能量，并與相鄰的輥子一起使鋼管得到矯直和達(dá)到整圓的目的。
不銹鋼管在矯直過程中的其他受力形式有：拉伸、壓縮和擴脹。當(dāng)超過它自己的屈服極限時，產(chǎn)生永久性變形，這些永久性變形包括拉伸變形、壓縮變形和擴脹變形。
不銹鋼管在旋轉(zhuǎn)矯直過程中，會有兩種變形，一個是一對交叉輥子為消除圓周的橢圓度進(jìn)行的橢圓變形；二是沿其長度上，相鄰輥子之間為消除鋼管彎曲進(jìn)行的彎曲變形。
①. 拉伸理論: 旋轉(zhuǎn)矯直時，必須有足夠的張力使被矯直的鋼管產(chǎn)生輕微的拉伸塑性變形，以達(dá)到矯直的目的；但張力太大，會產(chǎn)生加工硬化，使鋼管變硬（鋼管表面發(fā)熱）。
②. 線接觸理論: 理想的矯直狀態(tài)，應(yīng)該是調(diào)整所有的輥子，使鋼管產(chǎn)生的彎曲最小，受到的壓力也最小，輥子和鋼管的接觸是線接觸，而線接觸應(yīng)盡可能地長。
③. 送料: 送料輥的速度必須與矯直輥的速度相一致，以防鋼管端部損壞。
④. 出料口: 進(jìn)料口和接料槽必須帶有一定角度，以防碰壞鋼管表面。
為了防止矯直機震動和產(chǎn)生噪音，矯直機的輥子應(yīng)將鋼管抱緊。矯直后的鋼管管徑會變粗些，相應(yīng)長度會縮短約3%.所以焊管在連續(xù)成型焊接機組上鋸切時，長度應(yīng)控制為：成品管長度＋平頭余量＋矯直縮短量。即為1.03倍的成品管長度＋40mm(平頭余量）。
3. 矯直方式
a. 三點彎曲矯直
最早被用于矯直的原理是三點矯直原理，現(xiàn)如今仍然被廣泛地使用。三點矯直可以說是一種萬能的矯直方法，可以用來矯直不規(guī)則、非標(biāo)準(zhǔn)部件，其工具簡單易做，費用也比較便宜。然而，其操作技術(shù)要求很高，生產(chǎn)能力非常低。如圖8-5所示，在圖中顯示出三點彎曲的彎矩圖。
三點彎曲矯直一般用于大直徑、厚壁管的矯直。大直徑、厚壁管的矯直，通常是在液壓機上進(jìn)行。矯直用液壓機的壓力一般在500噸左右，前后設(shè)有用于輸送鋼管的輥道和儲料架。
b.“逐步”式矯直機
為解決三點彎曲矯直生產(chǎn)力低的問題，充分應(yīng)用現(xiàn)代的機械化技術(shù)，制造出生產(chǎn)高效率的“三點彎曲”矯直機，即連續(xù)式“三點彎曲”矯直機。所謂連續(xù)式“三點彎曲”矯直機就是將幾個三點彎曲連接起來，而且三點彎曲度由大逐步減小，所以又稱逐步矯直。如圖8-6a所示，彎曲度的逐漸減小，當(dāng)鋼管離開矯直機時就變得圓而平直。“三點彎曲”矯直機大多數(shù)為連續(xù)矯直，然而，把彎曲的管材矯直，必須預(yù)先設(shè)定彎曲力矩。在設(shè)定彎曲力矩時，并不考慮鋼管有多么彎曲，即不考慮鋼管的彎曲程度。這種輥式矯直機，當(dāng)鋼管的頭部通過矯直機后，就逐步減小彎曲力矩，如圖8-6b所示。這樣鋼管一進(jìn)入矯直機，就開始按設(shè)定的彎曲程度，由大逐步減小直到穩(wěn)定，并達(dá)到整圓和平直的目的。
通常，該矯直機的兩個凹面矯直輥與被矯直鋼管成90°角，使鋼管在水平和垂直方向上都起矯直作用。很明顯，這樣的矯直系統(tǒng)也非常適合于非圓形截面形材的矯直，如六方和矩形斷面等。另外也可用于細(xì)直徑盤管的矯直。
這種“逐步”矯直機是從不銹鋼焊管連續(xù)成型焊接機組中后部定徑矯直的“土耳其頭”演變發(fā)展形成的，并成為第一代鋼管連續(xù)矯直機，但它確實有不足之處，即被矯直的鋼管不能旋轉(zhuǎn)，而且一種矯直輥只能矯直一種規(guī)格的不銹鋼管。
c. 旋轉(zhuǎn)矯直
旋轉(zhuǎn)矯直有鋼管旋轉(zhuǎn)和矯直機旋轉(zhuǎn)兩種形式。矯直機旋轉(zhuǎn)矯直見圖8-7,鋼管旋轉(zhuǎn)矯直見圖8-8、圖8-9和圖8-10。
旋轉(zhuǎn)矯直是基于直輥矯直和交叉輥矯直兩者之間，隨后有的矯直機都采用了鋼管和輥子成一定角度的方式，并且使用了雙曲線輥，使交叉的雙曲線輥面在鋼管的徑向形成圓的輪廓。鋼管所以能夠轉(zhuǎn)動，是由于鋼管和輥子成一定的角度所致，矯直和整圓是通過輥面和鋼管表面之間的接觸來實現(xiàn)的。鋼管和輥子成一定角度，可以使鋼管和輥子的線接觸增長，因此，所產(chǎn)生的彎曲力沿著輥子長度被分散，大大地減少了表面變形的可能，由于輥子表面速度的不同，鋼管表面會有輕微的摩擦。
最普通的鋼管矯直機是不銹鋼管從交叉的矯直輥之間通過，交叉的矯直輥使鋼管轉(zhuǎn)動，并擠壓鋼管，同時完成鋼管的矯直和整圓。
經(jīng)過多年的研究開發(fā)，出現(xiàn)了各種各樣的矯直機。從最初的利用純彎曲和旋轉(zhuǎn)矯直，發(fā)展到以后的高精度壓力矯直。如：圖8-8、圖8-9和圖8-10,分別為五輥，七輥和九輥矯直機的示意圖和彎矩圖。
矯直輥輥距、矯直輥長和矯直輥腰部直徑，是斜輥式矯直機的基本參數(shù)。它們既影響著鋼管的矯直質(zhì)量，也決定著矯直機的尺寸。所謂輥距是指兩個相鄰輥座中心線之間的距離。
輥距取決于被矯直管材的直徑，管材直徑越小，為實現(xiàn)塑性變形的管材，在輥座之間的彎曲半徑也應(yīng)越小。因此，小直徑管材的矯直，應(yīng)盡量選擇較小輥距。同時，輥距又取決于矯直輥的結(jié)構(gòu)尺寸--矯直輥的腰徑和輥子的長度。而矯直輥的腰徑，是根據(jù)矯直輥本身強度來確定的；矯直輥的長度，則取決于管材和矯直輥之間接觸線，要求其達(dá)到足夠的長度。另外，輥長也取決于輥子的腰徑，腰徑大，輥長長，反之則短。
在一般情況下，矯直機的大直徑輥是驅(qū)動輥，小輥是被動輥。自從這類矯直機使用以來，轉(zhuǎn)動角度近似于35°,并且由于矯直面短，使鋼管表面有劃痕的可能性相當(dāng)大。五輥矯直機是最簡單的輥式矯直機，由于沒有壓力矯直及沒有末端矯直作用，通常用它來矯直鋼管，平直度難以達(dá)到：1:1000以上。
七輥矯直機具有可以調(diào)節(jié)矯直壓力的功能，所以，其矯直效果會好一些。一個有大轉(zhuǎn)動角度（55°)的九輥矯直機，設(shè)計的使用速度高達(dá)300m/min.在一臺純彎曲矯直機上，在完成4個截然不同彎曲時，產(chǎn)生的塑性彎曲段相當(dāng)短。在這種情況下，由于大轉(zhuǎn)動角度，縮短了有效轉(zhuǎn)動側(cè)面長度，從而使鋼管可以高速運轉(zhuǎn)。這樣的矯直機主要的優(yōu)勢是轉(zhuǎn)動中心距離相對短了許多，因此只要求較小的滾動偏轉(zhuǎn)就會引起塑性彎曲。這為那些大張力或壁厚相對厚的鋼管，在矯直時，使它們較好地吸收彎曲負(fù)載是有好處的。
新開發(fā)的六輥矯直機，它采用了3對相反交叉的主動輥子，轉(zhuǎn)動角度為30°,圖8-11是六輥矯直機的示意圖和彎矩圖，圖8-12是六輥矯直機實物照片。焊管行業(yè)非常歡迎這種機器，對薄壁管或高強度厚壁管，在各種情況下，六輥矯直機都會有較好的矯直效果。盡管六輥矯直機僅僅產(chǎn)生單一彎曲，但轉(zhuǎn)動側(cè)面的有效長度使得塑性區(qū)域的長度也變長了，在壓扁和彎曲的聯(lián)合作用下，使鋼管的平直度達(dá)到1:3000的效果，包括鋼管的末端。值得注意的還有，六輥矯直機對鋼管的圓度和表面光潔度也有明顯改進(jìn)。
十輥矯直機是在六輥矯直機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它具有多種形式的彎曲力矩，這些彎曲力矩是六輥、七輥矯直機的彎曲力矩的組合。所以，十輥矯直機通過調(diào)整輥組的高度和輥組輥子之間的間距，就可以得到不同的彎曲力矩，以適應(yīng)不同規(guī)格的鋼管矯直，達(dá)到擴大矯直范圍、提高矯直質(zhì)量的目的，如圖8-13、圖8-15、圖8-16、圖8-17所示。
圖8-14是十輥矯直機的實物照片。
圖8-13是通過對十輥矯直機的調(diào)整，使之具有三個彎曲力矩，由于彎曲次數(shù)多，矯直質(zhì)量會更好。
圖8-15是通過對十輥矯直機的調(diào)整，使之具有兩個彎曲力矩，由于彎曲間隔增長，適宜于薄壁管的矯直。
圖8-16是通過對十輥矯直機的調(diào)整，加大了第二、第四輥組的輥子之間的間距，使第二、第四輥組在超范圍大直徑鋼管矯直時，只起導(dǎo)向作用。
圖8-17是通過對十輥矯直機的調(diào)整，使第二、第三和第四輥組偏移，可使其矯直范圍擴大許多。
d. 矯直輥的角度調(diào)整
矯直輥的角度調(diào)整，如圖8-18所示，α為調(diào)整的角度。
4. 大直徑、厚壁管的矯直
a. 三點彎曲矯直
這是一種最原始的矯直方式，但對于大直徑、厚壁管的矯直是非常實用的，現(xiàn)在還廣泛地應(yīng)用（圖8-19).采用該方式進(jìn)行矯直，操作起來勞動強度大，有一定難度，需要豐富的實際經(jīng)驗和熟練的操作技術(shù)。正確地選擇支點和作用力點，合理地施加壓力是三點彎曲矯直的關(guān)鍵。
b. 圓周徑向定徑、矯直
大直徑、厚壁管通常采用模具強迫壓制的方式進(jìn)行定徑、矯直，見圖8-20所示。定徑、矯直的過程是在壓力的作用下，分段強制使鋼管在徑向的圓度上和軸向的平直度上與模具相似，從而達(dá)到整圓、矯直的目的。大直徑、厚壁管的定徑、矯直是在逐段并不斷的旋轉(zhuǎn)中進(jìn)行和完成的。
這種矯直方式確定了，一種規(guī)格的鋼管就需要一種模具，從而限制了其使用范圍。在模具強迫壓制定徑、矯直的基礎(chǔ)上，如果將上、下兩個模具分成多塊環(huán)抱在鋼管周圍，就克服了上、下兩個模具的單一性的不足，使定徑、矯直的范圍擴大了許多，見圖8-21.這就出現(xiàn)了圖8-22所示的大直徑、厚壁管液壓定徑、矯直機。
圖8-22所示是一種非常先進(jìn)的大直徑、厚壁管液壓定徑、矯直機。該設(shè)備可將定徑、矯直一并進(jìn)行，而且定徑、矯直精度高，能力強，適應(yīng)規(guī)格范圍大，操作方便可靠，勞動強度小，但設(shè)備昂貴，是大直徑、厚壁不銹鋼管生產(chǎn)的專用設(shè)備。
5. 鋼管的矯直、平頭、去毛刺
a. 矯直→平頭
熱處理后的不銹鋼管當(dāng)批量較大時，一般是采用矯直、平頭連續(xù)進(jìn)行的方式，這種方式生產(chǎn)效率高，便于實施管理，如圖8-23所示。其程序為：矯直→首端平頭→首端去毛刺→末端平頭→末端去毛刺。
b. 平頭→去毛刺
當(dāng)不銹鋼管已經(jīng)矯直，焊管可按單獨進(jìn)行平頭、去毛刺方式進(jìn)行，如圖8-24所示。其程序為：已矯直的管子→平頭（兩端可同時進(jìn)行）→去毛刺（兩端可同時進(jìn)行）。
c. 鋼管端部去毛刺
矯直、平頭后的不銹鋼管單獨去毛刺，如圖8-25所示。
