金屬管材切割工藝的應(yīng)用

謝延?xùn)| 賈倫

1. 概述

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工需求，在管道切割下料時(shí)我公司常用的方法為手工氣焊切割、磁力自動(dòng)管道切割機(jī)、數(shù)控相貫線數(shù)控切割機(jī)切割。每種設(shè)備及其相應(yīng)的切割工藝在具體應(yīng)用中有相應(yīng)優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在某些問(wèn)題和不足。

（1）手工氣焊切割（常州市俊威焊割工具廠） 優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便快捷，非常適合無(wú)需高精度封壓焊口的現(xiàn)場(chǎng)切割。

缺點(diǎn)：需要具有專(zhuān)業(yè)技能水平的氣焊技工；如需要高精度的相貫線焊口，則需要專(zhuān)門(mén)技術(shù)人員進(jìn)行精確放樣；采用制作樣板、劃線、人工放樣、手工切割及人工打磨等落后繁復(fù)操作工藝。這種切割方式自動(dòng)化程度低，工作強(qiáng)度大，對(duì)工人的操作技術(shù)水平及熟練程度要求更加嚴(yán)格，加工質(zhì)量、加工精度難以得到保證，很容易造成工件報(bào)廢。

（2）磁力行走小車(chē)切割（長(zhǎng)沙拓博焊接技術(shù)有限公司） 優(yōu)點(diǎn)：磁力式是利用磁力小車(chē)做行走機(jī)械，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)切割。

缺點(diǎn)：第一，對(duì)鋼管圓度不好的情況下，磁力小車(chē)沿管壁走，行走路徑改變，特別是大口徑鋼管，焊接后圓度很難保持很好，切割效果不好。第二，在表面有涂層或保溫層等情況下，磁力減少，無(wú)法克服自重，磁力式無(wú)法工作。第三，在切割有縫管特別是螺旋管時(shí)，磁力式行走軌跡發(fā)生變化，磁力小車(chē)在經(jīng)過(guò)螺旋管的焊縫處易掉下來(lái)或是由于顛簸，行走機(jī)構(gòu)車(chē)輪走偏。第四，不銹鋼等無(wú)磁性管道不能切割。第五，磁力切割機(jī)放置到管子上的時(shí)候很難保證切割機(jī)體與管子端面的平行，行走偏差不可避免，管徑越大，偏差越大，因此常常先畫(huà)線，切割過(guò)程中再由工人實(shí)時(shí)監(jiān)控，出現(xiàn)偏差再手動(dòng)干預(yù)，浪費(fèi)工時(shí)，同時(shí)又不能徹底保證質(zhì)量， 如圖1所示。

另外，有廠家針對(duì)磁力式可能下落這一缺點(diǎn)，可外配固定鏈條等機(jī)構(gòu)，但仍然不能解決由于管徑誤差與圓度誤差帶來(lái)的切割精度的損失。

（3）相貫線數(shù)控切割機(jī)（北京林克曼數(shù)控技術(shù)股份有限公司） 優(yōu)點(diǎn)：是一種對(duì)鋼管與有色金屬管子的結(jié)合處相貫線孔、相貫線端部、彎頭（蝦米節(jié)）進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算和切割的設(shè)備。數(shù)控相貫線切割機(jī)能十分方便的切割加工此類(lèi)工件，無(wú)需操作者計(jì)算、編程，只需輸入管道相貫系統(tǒng)的管子半徑、相交角度等參數(shù)，機(jī)器就能自動(dòng)切割出管子的相貫線、相貫線孔以及焊接坡口。

缺點(diǎn)：設(shè)備昂貴。管材需在車(chē)間切割好后，轉(zhuǎn)運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)施工，如圖2所示。

圖1 磁力行走小車(chē)切割

2. 不同切割技術(shù)應(yīng)用

在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中，我們總結(jié)出了不同的管道切割方式，能達(dá)到其相應(yīng)管道切割、坡口切割的質(zhì)量要求與不同的生產(chǎn)效率。

下面介紹不同切割方式在具體項(xiàng)目中的應(yīng)用：

（1）手工切割 在防腐管道二廠改造項(xiàng)目中，要求重新預(yù)制四件存管平臺(tái)。平臺(tái)由φ168mm×10mm厚壁鋼管預(yù)制而成。由于鋼管焊接處無(wú)需密封，只需要達(dá)到相應(yīng)的焊接強(qiáng)度即可，在鋼管焊接下料過(guò)程中，我們選擇了現(xiàn)場(chǎng)放樣手工氣焊切割的方法。此方法簡(jiǎn)便快捷，無(wú)需多次轉(zhuǎn)運(yùn)鋼管材料。邊下料，邊焊接，10個(gè)工人，僅用了12h即完成了平臺(tái)的預(yù)制任務(wù)。

（2）磁力行走小車(chē)切割 在大慶油田第三采油廠北Ⅱ-Ⅱ高壓注水項(xiàng)目中，工程要求對(duì)φ 273mm×22mm三層PE防腐管道進(jìn)行坡口處理。由于我公司的金屬切削坡口機(jī)，不適合完成如此壁厚鋼管的坡口處理，最終決定采用磁力行走小車(chē)切割。利用此方法完成了7k m管線的坡口處理工作。坡口質(zhì)量合格，焊接管線得到了監(jiān)理方和甲方的驗(yàn)收，如圖3所示。

（3）數(shù)控管子相貫線切割機(jī) 在大慶煉化30萬(wàn)t聚丙烯裝置改建項(xiàng)目中，有大量不同規(guī)格的管線需要相貫連接。為了保證連接結(jié)構(gòu)的密封與美觀，需嚴(yán)格沿著管子相貫線的軌跡進(jìn)行切割。當(dāng)為焊接接頭使用的時(shí)候，在相貫線切割的同時(shí)要留出焊接坡口。因此我公司采用了操作方便靈活、能滿(mǎn)足加工精度要求的數(shù)控相貫線切管機(jī)，如圖4所示。

圖2 相貫線數(shù)控切割機(jī)

圖3 磁力行走小車(chē)切割具體應(yīng)用

圖4 相貫線數(shù)控切割機(jī)具體應(yīng)用

3. 管道切割設(shè)備的進(jìn)一步研究和發(fā)展

伴隨我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)切割質(zhì)量、精度的要求也不斷提高，為了提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)相貫線的自動(dòng)切割，數(shù)控切割機(jī)的發(fā)展必須要適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。

（1）火焰相貫線切割 從現(xiàn)在幾種通用數(shù)控切割機(jī)應(yīng)用情況來(lái)看，火焰相貫線切割機(jī)功能及性能已比較完善，其材料切割的局限性（只能切割碳鋼管），切割速度慢，生產(chǎn)效率低，使其適用范圍逐漸在縮小，市場(chǎng)不可能有大的增加。

（2）等離子相貫線切割機(jī) 具有切割范圍廣（可切割所有金屬材料），切割速度快，工作效率高等特點(diǎn)，未來(lái)的發(fā)展方向在于等離子電源技術(shù)的提高、數(shù)控系統(tǒng)與等離子切割配合問(wèn)題，如電源功率的提升可切割更厚的板材；精細(xì)等離子技術(shù)的完善和提高可提高切割的速度、切面質(zhì)量和切割精度；數(shù)控系統(tǒng)的完善和提高以適應(yīng)等離子切割，可有效提高工效和切割質(zhì)量。

（3）專(zhuān)用相貫線切割機(jī) 適用于各種管材上切割圓柱正交、斜交、偏心交等相慣線孔、方孔、橢圓孔，并能在管子端部切割與之相交的相慣線。這種類(lèi)型的設(shè)備廣泛應(yīng)用于金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)，電力設(shè)備、鍋爐業(yè)、石油及化工等工業(yè)部門(mén)。

4. 結(jié)語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的升級(jí)，先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到了相貫線切割領(lǐng)域，使得高精度相貫線的高效切割得以實(shí)現(xiàn)。但在具體應(yīng)用中還應(yīng)注重傳統(tǒng)氣割工藝的培養(yǎng)與保留，最大限度的發(fā)揮不同工藝在管線切割方面的優(yōu)勢(shì)，機(jī)動(dòng)、靈活、高效、高質(zhì)的完成不同的生產(chǎn)任務(wù)。