坡口機(jī)在壓力管道生產(chǎn)中的加工方法

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概況

錦屏二級水電站位于四川省涼山彝族自治州木里、鹽源、冕寧三縣交界處的雅礱江干流錦屏大河灣上，系雅礱江卡拉至江口河段五級開發(fā)的第二座梯級電站。錦屏二級水電站利用雅礱江150km錦屏大河灣的天然落差，截彎取直開挖隧洞引水發(fā)電。壩址位于錦屏一級下游7.5km處，廠房位于大河灣東端的大水溝。水庫正常蓄水位1646m，回水長度7.5km，相應(yīng)庫容1401萬m3，水庫死水位1640m，固定庫容905萬m3，調(diào)節(jié)庫容僅496萬m3。電站總裝機(jī)8×60萬kW，多年平均年發(fā)電量242.3億kW·h。首部設(shè)低閘，閘址以上流域面積10.3萬km2，閘址處多年平均流量1220m3/s。水庫具有日調(diào)節(jié)功能，與錦屏一級同步運(yùn)行具有年調(diào)節(jié)特性。

錦屏二級水電站共布置8條壓力鋼管，每條壓力鋼管管節(jié)平均約為175節(jié)。鋼管最大直徑6.5m，最小直徑6.05m，單節(jié)最大軸線長度為3m，單節(jié)最小軸線長度為1.296m。8條壓力鋼管在距廠房上游側(cè)邊墻2.38m處(壓力鋼管末端)往上游方向的28.8m段，采用600MPa級高強(qiáng)鋼板。該段鋼管內(nèi)徑為6.05m、6.5m及6.05m～6.5m漸變錐管，其板厚分別為56mm、52mm、48mm、44mm、40mm。其余段均采用16MnR的500MPa級壓力容器鋼，主要部位包括高壓管道上平段、上彎段、豎井段、下彎段和下平段，鋼管內(nèi)徑均為6.5m，鋼管板厚分別為20mm、22mm、24mm、28mm、36mm、38mm，單條鋼管長度447m～490m。8條壓力鋼管全長均設(shè)置加勁環(huán)，材質(zhì)均為16MnR的500MPa級壓力容器鋼。

我單位承建了大部分壓力管道的制作，其中38mm以下的板材，全部采用了自動式坡口機(jī)進(jìn)行的坡面加工。在壓力鋼管生產(chǎn)高峰期，坡口制備工序顯得十分緊湊，而在板材加工中遇到刀頭脫離板材，坡口機(jī)在板材上不行走，加工出的板材鈍邊大小不一樣等問題，影響了壓力鋼管制作的效率，拖延了工期。如何安全、高效、保質(zhì)地對壓力鋼管板材進(jìn)行加工，顯得尤其重要。

2 加工前的準(zhǔn)備

鋼板從漫水灣轉(zhuǎn)運(yùn)站運(yùn)到廠，應(yīng)有專職人員對鋼板進(jìn)行吊裝，工管部、安質(zhì)環(huán)、機(jī)務(wù)部應(yīng)有人員對鋼板厚度、型號、規(guī)格、重量、到貨時(shí)間，做好記錄并驗(yàn)收。起吊時(shí)應(yīng)注意作業(yè)信號，指揮人員與操作司機(jī)要精力集中，動作準(zhǔn)確，在提升負(fù)荷離地面后10cm～30cm，檢查物體的平穩(wěn)性及繩索受力是否均勻，制動機(jī)構(gòu)是否安全可靠；構(gòu)件起吊時(shí)，鋼絲繩之間的夾角應(yīng)不大于60°，且保證所選用的鋼絲繩有8倍以上的安全系數(shù)；按材料的種類、厚度分類堆放，并道木支墊，墊離地面，材料上部應(yīng)加雨篷，防止腐蝕、污染、變形。按拼裝順序，板材用臺車轉(zhuǎn)運(yùn)至數(shù)控切割機(jī)平臺上，記錄、標(biāo)示好板材的編號，在數(shù)控上調(diào)出板材型號對應(yīng)的圖紙(技術(shù)部編制后拷貝到數(shù)控切割機(jī)上)，按照圖紙對板材進(jìn)行預(yù)演、下料。坡口制備是一道及其重要的工序，它要求對壓力鋼管的縱縫、環(huán)縫進(jìn)行“X”坡面加工，以便于焊接工序坡面對接，使接頭能焊透而不出現(xiàn)工藝缺陷。

3 坡口制備施工

3.1 設(shè)備性能

CHP-21G系列西班牙希颯自動行走式坡口機(jī)，有正反兩種，正坡口機(jī)(CHP-21G)加工正面坡口，反坡口機(jī)(CHP-21GVI)加工背面坡口(無需翻轉(zhuǎn)加工板材)。坡面角度范圍20°～45°無級連續(xù)可調(diào)，每分鐘坡口長度為1.7m，一次自動行走加工的坡面寬度為9mm，電機(jī)功率為2.94kW，電壓380V，可以加工板材厚度范圍為9mm～50mm。專用銑刀通用于普碳鋼、合金鋼、高強(qiáng)鋼、不銹鋼等多種材料。

3.2 加工方法

3.2.1 加工板材應(yīng)放在距離地面高度為80cm左右的平臺上，地面鋪一張平整光滑專用鋼板，調(diào)整機(jī)器行進(jìn)高度，使機(jī)器在加工中行進(jìn)小車的彈簧處于松弛狀態(tài)，便于行走順暢。

3.2.2 按照工藝卡對加工板材進(jìn)行定點(diǎn)放樣、編號標(biāo)注，用角向磨光機(jī)修磨平等離子火焰切割留下的凸出缺陷。板材邊沿凸出缺陷易使坡口機(jī)在加工途中停止行進(jìn)。

3.2.3 板材加工(如板材材質(zhì)為Q345，厚度為24mm，坡面角度正反均為30°，坡口形式為內(nèi)14mm，外8mm，鈍邊為2mm)。松開坡口機(jī)兩側(cè)的8顆螺栓，調(diào)節(jié)角度指針指向30°，擰緊螺栓。第一次加工調(diào)整拖輪側(cè)面刻度線對準(zhǔn)標(biāo)牌指示22(第一次加工刻度數(shù)比板材厚度小2mm)，第一次加工深度為8mm；第二次加工在第一次加工的基礎(chǔ)上少3刻度，標(biāo)準(zhǔn)牌刻度指示19，加工深度為3mm；第三次加工在第一次加工基礎(chǔ)上再少2刻度，標(biāo)準(zhǔn)牌指示為16，加工深度為3mm。三次加工內(nèi)坡口總深度14mm。正面坡口加工完畢后，同樣的方法加工反坡口，角度調(diào)為30°，調(diào)整側(cè)拖輪側(cè)面刻度線對準(zhǔn)標(biāo)牌指示為22，一次行進(jìn)加工量深度為8mm。

3.2.4 坡口機(jī)停機(jī)時(shí)，首先切斷電源開關(guān)，拔下插頭，推離工作區(qū)域，清除鐵屑，擦凈機(jī)器后歸置備用。然后，戴好防護(hù)眼鏡對坡面進(jìn)行打磨，打磨光滑，無夾渣、裂紋，再用毛刷刷上富鋅防腐底漆以防生銹。

3.3 注意事項(xiàng)

3.3.1 加工坡面寬度較大時(shí)，建議在入刀口用角向磨光機(jī)打磨一個(gè)小斜面，刀具沿著斜面起到行進(jìn)，避免坡面較大起刀困難，延長刀具壽命。

3.3.2 加工行進(jìn)中機(jī)器突然脫離板材，先檢查行進(jìn)小車是否被鐵屑卡住，然后用角向磨光機(jī)在掉刀處打磨一個(gè)小斜口，使刀具貼合板材邊緣沿小斜面再次起到行進(jìn)。

3.3.3 若使用坡口機(jī)加工板材的材質(zhì)為Q345，抗拉強(qiáng)度為500MPa，由于火焰切割提高了加工部位的硬度至600MPa，第一次加工的坡面較寬，行進(jìn)時(shí)對刀具壽命有影響。故加工過程中采用已經(jīng)磨損的刀具進(jìn)行第一刀加工，更換新刀具后進(jìn)行第二刀加工，以延長刀具和設(shè)備的使用壽命。

3.3.4 坡口機(jī)靠刀具和拖輪嚙合板材邊緣進(jìn)行加工，刀具前端有個(gè)“舌頭”，“舌頭”呈平面垂直狀，加工時(shí)“舌頭”與板材邊緣緊貼。如加工板材邊緣不垂直，刀具和板材邊緣就不能緊密嚙合，加工不出理想的尺寸，且加工過程中容易掉刀，影響工作效率。加工前先用角尺測量板材邊緣的垂直度，板材下沿突出，反坡口刀具在下面，考慮先加工背面坡口；上沿突出多，正坡口刀具在上面，加工正面坡口。

3.3.5 銑刀重磨再利用的次數(shù)一般為3次左右，每次修磨1mm～2mm。安裝時(shí)，需要在刀具后面增加相同厚度的墊片，以保證使用新舊刀具時(shí)刻度保持一致。根據(jù)加工過程中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，刀具一次磨損能加工的距離為2000m，共計(jì)6000m。

3.3.6 施工中可以同時(shí)開啟兩臺坡口機(jī)對板材分頭進(jìn)行加工，前提是每臺設(shè)備必須有人照看，以防設(shè)備在運(yùn)行中刀頭脫離板材，這樣可以提高生產(chǎn)效率。

3.4 安全維護(hù)

3.4.1 電源線必須要有良好的接地保護(hù)，電機(jī)出現(xiàn)異響時(shí)，檢查插頭、插座是否接觸良好。

3.4.2 清理廢棄鐵屑和刀具安裝時(shí)，要戴上防護(hù)手套，避免鋒利刀口及高溫劃傷和燙傷手部。

3.4.3 機(jī)器運(yùn)行時(shí)，操作人員必須站在機(jī)器的正后方，不能站在機(jī)器的左右兩側(cè)，避免切削飛濺傷到眼睛。出現(xiàn)緊急情況時(shí)，及時(shí)按下急停按鈕。

3.5 設(shè)備保養(yǎng)

不允許對不符合機(jī)器推薦和操作規(guī)定的材料進(jìn)行坡口作業(yè)；2000h更換一次潤滑脂；班前檢查電源線是否漏電，班后布置工位，清理生產(chǎn)現(xiàn)場；每天做好設(shè)備運(yùn)行記錄。

4 結(jié)語

使用自動行走式坡口機(jī)加工壓力容器坡面，無振動，無熱，無油煙，沒有灰塵；使用標(biāo)準(zhǔn)的硬質(zhì)合金刀片清潔自由邊毛刺；可調(diào)切削深度，可變角度15°～45°，比氣割坡口更加有效，不會改變金屬相的結(jié)構(gòu)，能提高生產(chǎn)效率。它是大規(guī)模生產(chǎn)壓力容器較好的方法。坡口機(jī)對壓力剛管的坡面進(jìn)行加工，可以更好地保證焊接工藝質(zhì)量，可在更多的大型壓力容器的生產(chǎn)加工中應(yīng)用。