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(wú)縫鋼管軋制設(shè)備,生產(chǎn)的無(wú)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(wú)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(jiàn)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(shū)。
(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(guò)孔工具,見(jiàn)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(guò)孔工具試過(guò)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(xiě)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(kāi)出鈍邊≤2 mm的全熔透性坡口。
(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(huà)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(huà)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(guò)孔工具示意圖
(1)焊前對(duì)機(jī)座預(yù)熱溫度不低于100℃,防止焊縫開(kāi)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。
運(yùn)用該套工藝方案,通過(guò)焊接后檢驗(yàn),探傷焊縫均一次檢查通過(guò),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(lái)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。