Φ180TCM三輥連軋管機(jī)組隧道機(jī)座焊接工藝研究

蘇東波

（太原重工軋鍛分公司焊接廠，山西 太原 030024）

太重集團(tuán)自主研發(fā)的Φ180TCM三輥連軋管機(jī)組成套設(shè)備，是擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高端無縫鋼管軋制設(shè)備，生產(chǎn)的無縫鋼管主要用于石油鉆探、高壓鍋爐管道等領(lǐng)域，Φ180TCM三輥連軋管機(jī)組可生產(chǎn)直徑60～180 mm的高質(zhì)量無縫鋼管。目前，國(guó)內(nèi)僅太重能夠生產(chǎn)制造。

Φ180三輥連軋管機(jī)組中包含千噸以上的焊接毛坯，其中3段隧道機(jī)座的裝焊十分重要，對(duì)工藝要求很高，因?yàn)樵擃愋徒Y(jié)構(gòu)焊后易變形，不易修復(fù)，裝配精度要求高，焊后管子內(nèi)孔不加工，直接裝配使用。

隧道機(jī)座裝配中，前、中、后3段機(jī)座為焊接結(jié)構(gòu)件，在整個(gè)隧道機(jī)座裝配中為關(guān)鍵件，其結(jié)構(gòu)為鋼板、鋼管疊裝成型，疊加高度7 795 mm，機(jī)座外形凈尺寸分別為2 330×3 950×4 133、2 755×3 950×4 660、2 710×4 240×4 790，材質(zhì)為 Q390B、Q345B、35鋼，產(chǎn)品對(duì)形位公差及同心度尺寸要求非常嚴(yán)格，主要受力處的焊縫進(jìn)行UT探傷。

圖1 機(jī)座示意圖

前段機(jī)座共3層，中段機(jī)座共兩層，后段機(jī)座共3層，見圖1，均是由厚度為80～120 mm的鋼板和44節(jié)鋼管疊裝焊接成形，總裝時(shí)要求必須保證前、中、后各段機(jī)座每層鋼板上的4-Φ150孔和Φ245×40鋼管在疊放高度7 795 mm范圍內(nèi)同心，同心度要求公差±2.5 mm；每組孔板的間距要求安裝平行，公差值±2.5 mm；每段機(jī)座中間各裝有4個(gè)窄長(zhǎng)的導(dǎo)軌底座，機(jī)座整體總裝后要求3段的導(dǎo)軌底座在7 795 mm范圍內(nèi)平直，平直度公差要求±2.5 mm。為保證以上焊接毛胚的公差，需要制定嚴(yán)格的下料及裝配、焊接工藝指導(dǎo)書。

1 關(guān)鍵零件下料注意事項(xiàng)

（1）將鋼板放置數(shù)控切割平臺(tái)上，對(duì)鋼板上平面進(jìn)行測(cè)平。（2）調(diào)試數(shù)控機(jī)床切割嘴的垂直度（先在試板上試割）。

（3）按圖數(shù)控編程切割下料，切割預(yù)熱溫度100～150℃，嚴(yán)格保證4-Φ150孔的垂直度，將4個(gè)孔的位置偏差控制在3 mm以內(nèi)。

（4）制作過孔工具，見圖2，用于檢查Φ150孔是否切割合格。

（5）檢驗(yàn)，切割完成測(cè)量尺寸，用圖2所示的過孔工具試過4-Φ150孔，公差控制在2 mm以內(nèi)，合格后在切割鋼板面的顯著位置處寫上標(biāo)記，以便裝配時(shí)使用方便。

（6）要求UT探傷焊縫處的零件，開出鈍邊≤2 mm的全熔透性坡口。

2 裝配注意事項(xiàng)

（1）每段機(jī)座選取底板為基準(zhǔn)板，以4-Φ150孔中心線作為各零件裝配基準(zhǔn)線；畫出十字交叉線打上樣沖點(diǎn)，將孔定位工具焊于正確的位置上，以便后續(xù)安裝工藝墊圈及定位。

（2）采用層層立裝，利用角尺和吊錘等工具用直尺引至鋼板上進(jìn)行定位立裝，裝配Φ245×40鋼管，保證每層孔同心度達(dá)到圖紙要求。

（3）利用裝配好的Φ245×40鋼管及工藝支撐，使每層孔板與孔板的平行度在2.5 mm以內(nèi)。

（4）每裝一層均需進(jìn)行測(cè)平，平直后，再進(jìn)行下一步裝配。

（5）根據(jù)畫出的裝配定位引線放樣安裝導(dǎo)軌座，保證每段4件，整體12件導(dǎo)軌座安裝尺寸一致。

圖2 過孔工具示意圖

3 施焊注意事項(xiàng)

（1）焊前對(duì)機(jī)座預(yù)熱溫度不低于100℃，防止焊縫開裂。

（2）采用線能量輸入較小的混合氣體保護(hù)焊（80%Ar+20%CO2），盡可能地減小變形。

（3）多人以中心為原點(diǎn)，對(duì)稱施焊，防止變形。

（4）打底、填充、蓋面，分別選用合理的焊接電流、電壓。

焊接完成后，要及時(shí)進(jìn)行退火消應(yīng)力處理。這時(shí)應(yīng)注意，所有焊接時(shí)臨時(shí)加上的防止變形的拉撐不要去掉，一同進(jìn)退火爐退火，等退火完成后空冷結(jié)束，再去除。

4 結(jié)束語

運(yùn)用該套工藝方案，通過焊接后檢驗(yàn)，探傷焊縫均一次檢查通過，大體形位公差良好，局部地方進(jìn)行簡(jiǎn)單的火焰校正，很大程度地縮短了進(jìn)度、節(jié)約了能源，體現(xiàn)了好的焊接方案帶來的良好經(jīng)濟(jì)效益。此次方案的成功，證明了運(yùn)用先進(jìn)合理的焊接工藝方法加上工人的精心操作，完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。