大口径钢卷管现场制作工艺

1、大口径钢卷管现场制作工艺第3期(总第122期)生产技术一大口径钢卷管现场制作工艺黄飙(福建省工业设备安装有限公司,福建福州3亏m1)摘要某大型跨海工程需大量栗用大口径非定型铜卷管,所用铜卷管几何尺寸和体积大,难以制作和运输.项目采取现场钢管卷制制作生产方式,解决了大型工程对大1:7径非定型钢卷管的需求.文章对现场钢卷管制作工艺和质量控制措施进行了总结,可供业内同行借鉴.关键词钢卷管;现场卷制;非标准尺寸;自动焊接1工程概况某大型跨海工程采用大口径非定型钢卷管,钢卷管口径qb4200mm.管壁厚40ram,材质为16mn钢,每根钢卷管成品现场制作长69m,重量2436t.工程用钢卷管总长约520

2、0m.总量2万多.业主要求每目应提供30m长的钢卷管.13产需达12o以上才能满足要求.由于该工程所用钢卷管单段几何尺寸和体积大,制作,吊装和贮运难度大.同时,工程对所用钢卷管技术质量要求较高.成品钢卷管纵轴线的偏差矢高不大于管长的o.1%,且不得大于10mm,钢卷管椭圆度偏差不大于5ram.为此,工程配套了钢卷管项目工程,广泛采取现场钢管卷制制作生产方式,计算机辅助材料放样,数控切割,程控卷板,手工焊和气护焊结合使用等工艺措施,获得了高的生产效率,保证了产品质量,同时改善了焊工的作业条件,降低了工人的劳动强度.2车间施工及技术装备2.1场地选择根据工程特点,综合考虑单体成品钢卷管体积大,吊装

3、贮运难度大,技术质量要求较高.加以工程造价和成本等多项因素,在工程附近租赁一空旷场地建设生产车间.用于制作,生产,贮放,吊装运输等.该车间应设置一条生产流水线,共计宽24m.长150m.各项生产设备应配套齐全.并相应分隔出焊接检验区,喷砂防腐区,钢卷管停放待运区.并应有道路.方便交通运输.生产线布局如图l所示.表1主要工装设备配备工装设备名称数量5o320o三辊卷板机5.5x9伸缩臂式埋弧自动焊机20t单梁龙门吊变压器5ookva50t吊车20t吊车1ot叉车26kw电焊机14kw电焊机40kw空压机50kg/m钢轨焊条烘干箱总控制柜电动工具5t卷扬机滚轮架根据日产120t钢卷管的要求.卷制设

4、备选用江苏的wlls一50x4000大型上辊万能式卷板机.钢板采用双定尺13.2x3m.可节省1/3的环焊缝.该工程焊接工作量大且焊接要求高,焊缝总长达2万m.经测算,采用5.5x9m的伸缩壁式埋弧自动焊机,纵,环各设置一台,可完成9m以内的成品钢卷管焊接任务.为适合伸缩臂式埋弧自动焊机的应用,提鼋?函苴控宝lj,袖材料c.再机房1,材i,母二镊哥,森饬宴f,宣17主房fp.至压帆,撩身1lid,犀f7rt,铜板堆放翱扳下料场地压头钢扫l单节简体拼装区简体拼装区的to管子焊口热处理及检测区疃砂防腐区苇天:划线,切割,敞l,10口2喊帅/蜘l.l11i虱萄fj/_./,a1毋x3扣e辊卷枉删/,

5、/,_一目i2.2主要生产设备所建车问主要工装设备配备如表l所示.图1生产线布局高焊接生产率,制作了一套工装胎具.对于69m以内的钢卷管,单体重量可达2436t,且半成?37?台部部台部部部台台台c雪台台台台剐,22l214l加24一生产技术2()11年品钢谧管数量约800根.加j工区内吊装作业繁,为此.在流水线上配置20t龙门起重机2台2.3钢卷管压边模具制作工艺钢卷管卷管前的钢板眶边.采用压边模利用卷板机来完成,根据板厚与钢材的强度进行计算,需要选厚度80ram的钢板来做压边模具,而现有卷制设备无法完成80ram厚的钢板卷制.经研究采用两块42mm厚的钢板.根据不同弧度分别卷制后,组成重叠

6、式压边模板.上下模板卷制完成后,在重叠的模板上均布线并钻25的圆孔,上下两块钢板的内孔用中25的圆钢柱销连接后进行塞缝.塞焊后凸出的焊缝用砂轮机打磨.图2为钢管桩压边模具制作图.中25孔钢板厚42x2图2压边模具制作图2.4钢卷管管节运输过程旋转转盘制作钢卷管自动埋弧焊的纵,环焊缝焊接完成后.每根钢卷管长度均在69m.将此成品管节从自动埋弧焊接平台吊运出来,进行焊缝检验和喷砂防腐,各项工序完成后,将钢卷管运到成品工段的待运区,因二台龙门吊抬运位置受限.管节必须转向90.本工程采用自制活动转盘来改变管节旋转方向,当龙门起重机将管节输送到活动转盘上,转盘采用人力进行旋转,后进行分离,使管节滚动到指

7、定的地点.3钢卷管制造工艺钢卷管制作的工艺流程如图1所示.主要为:号料及钢板下料一接板(短板对接)一压边,滚压成形一组对,固定焊一直缝(纵缝)焊接(内,外)一探伤(x光,超声波)检验一管与管组对,固定焊一环缝的焊接(内,外)一探伤(x光,超声波)检验一喷砂防腐一堆放待运区一吊装出货.3.1号料及钢板下料根据要求从国家正规钢厂采购钢板,到货后先经驻场监理现场随机抽检,外送有资质的单位复验,每批抽检样本不少于每批总量的2%,最少不低于2张钢板,除进行表面外观,化学成分和机械性能的检查外.还要进行超声波探伤检验,检验合格的钢板方能使用.下料的工作内容为:铺板一排料一划线一切割一标识一清理一检验.在钢

8、板下料尺寸计算中,以钢管中径计算圆周长,所得到的是下料钢板尺寸的理论值.而钢板在后续的滚压,焊接加工中不可避免地存在滚压拉伸和焊接收缩.为此.要获得所需尺寸的钢卷管,下料时应综合考虑钢板滚压,焊接的收缩率等因素的影响,在理论尺寸基础上减去一个经验值(卷制延伸及焊缝间隙)和坡口切割值,即得到钢板的板面实际下料切割尺寸.钢卷管焊接接头采用开坡口全熔透对接形式,一般地,钢板厚度小于20ram时可采用单面坡1.本项目使用40mm厚的钢板,焊接时采刚双面非对称形坡口.坡l-1制备按如图3所示进行.为此,可确定4200x40钢卷管周?38?长方向的下料尺寸为4200x3.14l632=131901il1.

9、式中3ram为卷制延伸量和焊接收缩的经验值,2him为坡口预留问隙值.图中13为与坡几有关的尺寸.切割坡口时廊计人该尺寸.下料及坡口切割均采j_l半自动火焰切割机.图34200mmx40钢卷管切割坡口制备正式卷板前对切割好的钢板进行检查,是否满足规定尺寸偏差,具体项目及偏差如下:宽度和长度允许偏差+_2ram.对角线相对差允许偏差为3ram.对应边相对差允许偏差为1.5mm,切割面崩坑深度lmm,切割面边缘缺棱深度lmm,坡口切割角度允许偏差为l.,最后检查切割面裂纹,加渣,分层(不允许)以及切割面的熔渣,毛刺和微小缺口.有则用角向磨光机打磨光整.3.2压边,滚压成形先采用压力机对钢板边缘预制

10、弧度,即压边.用20t门起重机将需要压卷的板料吊至卷板机作业场.并使卷板机和钢板的压延方向一致.启动下辊将钢板送人上下辊之间,并利用卷板机上的对中装置将钢板对中.然后启动工作辊对钢板两端进行压边,卷曲过程尽量采用小进辊量反复多次卷制,使其两端弧度满足要求.压边过程中应最大限度地减少直边长度,通过移动卷板机下辊配合上辊进行,严格控制钢板端部弧度.防止对圆后局部内凹或外凸.压边完成后进行卷弧.即瓦片滚压成形.将卷板机下(侧)辊调整回原位,通过调整上辊,同样采用小进辊量反复压卷板料的中问部位.卷制顺序是:先卷板端部,后卷中部.卷制过程中不断使用弦长为1.5m的样板检查其与瓦片之问的间隙,并对不符合要

11、求的部位进行重新压卷(即修弧);每次卷到边缘时均应检查板边与卷辊是否平行.严格控制板料中心与卷板机轴辊中心垂直,以防止瓦片卷制过程中扭曲.瓦片卷制过程中应注意:(_d同一种厚度的钢板尽量采用同样多的压延次数,确保钢板延伸率一致;卷板时严禁锤击钢板,防止囚锤击而造成的钢板表面缺陷;在卷制过程中应及时检查清除钢板上的氧化皮,铁锈及其它杂物.卷制过程中如果发现母材有拉痕,毛刺现象,应及时停止卷制,并使用抛光机磨平后再卷制;(瓦片卷制完毕应双吊点均匀着力进行吊装,防止受力不平衡造成瓦片变形.3.3组对,固定焊组对也称作组圆,是将多块圆弧瓦片在专用平台上采用立式组装方式对接组圆.每节4200x40mm钢

12、卷管由2片圆弧瓦片组成,将2片圆弧瓦片吊装立放在组装平台上.jfj压马,千斤顶等工具顶紧瓦片,将钢管对接纵缝初步对正.检查第3期(总第122期)生产技术一对接纵缝的间隙是否符合要求,装配问隙舣12ram,按焊接工艺评定试验时确定的收缩避控制,以保证焊后钢管周长达到规范要求的允许偏筹.然后使经过卡交验的钢黜尺,样皈,间隙检查尺,错边量检查尺等工具检钢钎组装后的圆度(至少测4对直径),两端篱vi周长,纵缝处弧度,管口平面度,纵缝间隙及纵缝处错位情况并调整至合格.当钢管组装对圆完成后,就地进行加劲环组装焊接,加劲环在组装前,先在钢管壁上划出组焊的位置.焊好托板,将加劲环放在托板上,加劲环要垂直,紧贴

13、管壁,局部间隙不>3mm,在拼接加劲环时,其接头间隙应<4ram,组对时,应错开拼接时的焊缝.加劲环焊缝采用平角焊,一面焊完后管道进行180.翻身,并进行气刨,清根,打磨后继续施焊.3.4钢卷管焊接钢卷管焊接包括直缝(纵缝)焊接和环缝的焊接.钢卷管的母材为16mn低合金钢.依据焊接等强原则焊接材料选用:自动埋弧焊,焊接材料牌号选用h08mua,焊条直径为4.0mm和5.0mm;焊剂牌号选用i-ij431,规格0.42.5ram,焊剂使用前必须经250温度烘烤.并保温l5h.钢管的纵向和环向焊缝焊接坡口均按不对称x形式加工.x形坡口有利于焊接变形的控制,其中安装环向焊缝在钢管腰线处进

14、行坡vi转向,即钢管水平中心线以上上部外侧和钢管水平中心线以下下部内侧均开不对称x形式坡口的2/3.使大坡口朝上.以有利于现场安装焊缝焊接操作和焊接质量的保证.在焊接过程中,为减少焊接变形和收缩应力,采用西4.0mm焊条打底焊.层间填充用中5.0ram焊条.焊接时注意保证对称和多层多道焊,多层多道焊接头的显微组织较细,热影响区窄,接头的延展性和韧性都比较好,钢管纵缝焊接时,需两条纵缝同时施焊且尽量保证焊接速度一致,使焊接过程中各个不同侧面受到的焊接预热量达到平衡.在一个构件上一般焊接应从相对部件比较固定的部位开始,向活动自由度较大和估计收缩较少,尽可能少约束的焊点进展;施焊受约束的焊缝时.焊接

15、不应终止或焊到被批准的最低预热和层问温度的焊缝止,以确保焊缝不产生裂纹.选择合适的焊接参数是保证焊接质量的关键.焊接参数选择合适除了能使电弧稳定,熔透力好,焊缝成形美观,焊缝形状尺寸合适,无气孑l,夹渣,裂纹及未焊透等缺陷外,还能提高焊接生产率并降低焊接成本.钢卷管正式施焊前应进行焊接工艺评定,并根据焊接工艺评定报告制订焊接参数和焊接次序.qb4200x40mm钢卷管埋弧焊焊接采用表2所示的主要工艺参数.表24200x40mm钢卷管埋弧焊焊接工艺参数钢巷符以埋弧自动焊为主,f_l_焊为辅,i:芟re纵缝组焊平台上进行.焊披应注意:(焊接时,廊坡n上引,息弧,严禁母材上引弧.息弧时应将弧坑填满;

16、严懈采川对称分段退步焊的焊接上艺和所选参数焊接次序的安排:首先焊接不对称x形大坡n侧的50%,然后再转到不对称x形小坡门仞j,进行碳弧气刨清根,打磨,焊接,将小坡r_i处焊缝焊完75%(仪剩余盖面焊道)后.再转向大坡口侧.将大坡口侧焊缝焊完75%,最后再焊接内外刚的盖面焊.焊接要领见图4.图4不对称x形坡口焊接顺序要领图3.5焊缝检验要求一,二类焊缝焊后进行外观检查,外观检查合格后方可进行无损检测.保证在24h以后(焊接结束后)进行无损探伤检验.无损探伤结果在检杏完毕后48h内报送监理人.超声波探伤按gbi13451989(钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级标准评定,一类焊缝bi级为合格

17、,二类焊缝bi级为合格射线探伤按gb33231987钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级标准执行,一类焊缝ii级合格,二类焊缝iii级合格.按以上工艺制作的钢卷管焊缝经外观检查和内部无损检测.均达一类焊缝标准,机械性能试验结果符合国家标准(gb70088)要求.4结论2010年3月10日钢卷管制作正式开始,2010年12月25日顺利完成制作任务.实践证明,该技术满足了设计与施工的要求,解决了传统须在专业加工车间或工厂进行卷制生产的行业要求,节约了成本,提高了功效,满足了现场施工进度要求.使用本工艺有利于提高钢卷管的机械化制作水平,对参与制作的工人的技术要求大大降低,使原始非标加工变成工厂化流水线

18、产业化生产.有效地提高了生产效率,保证了工程质量.同时,也较好地改善了作业条件,从而实现安全生产.按此工艺日产钢卷管可达150180t,较好地满足了工程的需要.该工程成功的应用,为大径非标钢卷管的制作积累了宝贵经验,对其它类似工程具有一定的借憋意义?39?曩生产技术2011年(上接第26页)00袜趟oo959o850o.+o.nin.+in0+0,.0+寸,.0o.+in桩号图12七标下面层压实度料器与侧挡板的距离应为2030era;减少收斗的次数,以减少收斗离析的出现.(3)压路机要紧跟摊铺机.碾压时保持直线方向,均匀慢速,转弯不应过大.此外,压路机不应在未冷却结硬的路面上停留.5结语通过一系列方法(渗水试验,取芯测定试件的高度,孑l隙率和压实度等)得到的重要参数,并作出相应措施能对沥青lllilllli望量邕曼量垦垂蒸窭董蔓主羞童量鱼謇坌塑蟹箜曼星妻妻枣塞耋重量垦望璺亘童童量妻墼塑莹曼望望奎童重量重量堕璺星叠叠奎垦图13五标上面层平整度l圈14六标上面层平整度图15