移動式管道預(yù)制生產(chǎn)線應(yīng)用分析

張龍 邢攸為 高躍龍 韓旭 湯國紅

（海洋石油工程股份有限公司，天津市濱海新區(qū)郵編300452）

1 移動式管道預(yù)制生產(chǎn)線主要設(shè)備

1.1 移動式數(shù)控管子切斷坡口一體工作站

主要用于對管道進行切斷和坡口加工，適用于碳鋼、合金鋼、不銹鋼等不同材質(zhì)的管材。利用車削原理及數(shù)控技術(shù)，可對管子切斷、切斷坡口。刀具進給方式為徑向進刀。進料方式采用自動進料、數(shù)控定長。管子的切割下料/坡口的過程實現(xiàn)高效化和自動化流水線作業(yè)。本工作站包括數(shù)控管子切斷坡口一體機、自動定常裝置、液壓動力站、控制系統(tǒng)和輸送輥道，集成在長度為12m的集裝箱中，可切割范圍為管徑：DN60～273，壁厚：5～25 mm，材質(zhì)：碳鋼、合金鋼、低溫鋼、不銹鋼，坡口型式為I型、V型、U型。另外一個組合式切斷坡口加工站由帶鋸機、管端坡口機、液壓動力站、控制系統(tǒng)、輸送輥道組成，適用管徑：DN60-430，壁厚：5～30 mm，材質(zhì)：碳鋼、合金鋼、不銹鋼等不同材質(zhì)的管材，坡口型式：I型、V型、U型、復(fù)合型（雙V型），兩套坡口加工站根據(jù)現(xiàn)場實際需要選用其一或搭配組合使用。

1.2 移動式管道自動焊接工作站

本工作站包括三個自動焊接工作站，集裝箱端面開口，便于管道的進出，集裝箱頂配置兩臺3T4m 的吊裝系統(tǒng)，便于管道的裝卸作業(yè)，適用管子直徑范圍：DN60～610mm，一號站包括2個自動焊接工位，含有變位機、懸臂焊接機、焊接擺動器各兩臺，管道焊接系統(tǒng)、人機對話控制系統(tǒng)各兩套，集成在9米集裝箱內(nèi)，有效解決3000mm以下碳鋼、合金鋼、不銹鋼等管段的焊接問題。焊口封底形式：氬弧焊、CO2氣保，焊口填充、蓋面形式：氬弧焊、CO2氣保、埋弧焊。二、三號站配有兩個焊工位：“變位機+懸臂焊工位”和“彎管焊接機工位”，有變位機、懸臂焊接機和無配重彎管焊接機各一臺，焊接擺動器、焊接系統(tǒng)和人機對話控制系統(tǒng)各兩套，兩個工作站解決長度250mm～1200mm碳鋼、合金鋼、不銹鋼等單管。每個自動焊接工作站配置兩臺氣體保護焊機，組成雙工位的自動焊接系統(tǒng)，集裝箱端面開口，便于管道的進出，集裝箱頂配置兩臺3T4m 的吊裝系統(tǒng)，便于管道的裝卸作業(yè)，使用氣體保護自動焊的特點是：電弧熱量集中，熔池小，焊接速度快，熱影響區(qū)較窄，焊件變形小，抗裂變能力強，焊接時對打底厚度無要求，焊縫質(zhì)量及表面成形好。

2 移動式管道預(yù)制生產(chǎn)線布置

此圖為移動式管道預(yù)制生產(chǎn)線在某場地的布置圖，占地面積1680m2，從圖中可以發(fā)現(xiàn)一號移動管道自動焊接站的輸送輥道與下料管線存放架沒有直接相連接，因需要二號站頂?shù)牡鯔C將管線吊到三號輥道的輸送小車上，這在一定程度上會影響工作效率，因此此工作站的效率并不是最高的，但是在建造場地可提供的擺放面積來說，這是符合實際情況的最佳擺放方式。

此圖為移動式管道預(yù)制生產(chǎn)線的另一種擺放方式，占地面積1428m2，這種擺放方式的優(yōu)勢是占地面積最小，并且我們的移動式管道預(yù)制生產(chǎn)線的效率也能發(fā)揮到95%，使得我們在場地面積有限的情況下依然能投入使用。

此圖的擺放方式占地面積1800m2，這種擺放方式使的下料之后的關(guān)系能直接通過輸送小車送到組對器處，在輸送環(huán)節(jié)上實現(xiàn)了流水化作業(yè)，縮短了吊裝時間，同時也節(jié)約了成本，使得勞動效率比其他擺放方式提高了10%左右，因此在場地條件滿足的情況下此擺放方式的生產(chǎn)效率是最高的。

3 移動式管道預(yù)制生產(chǎn)線工藝流程

整個預(yù)制過程采用流水作業(yè)方式，其過程是將下料、打磨、組對、打底、自動焊填充、蓋面分為一個個相對獨立的工段，每個工段上由專人負責(zé)，最終形成成品管段。工序流程如下：材料工段→下料、坡口制作工段→打磨工段→組對工段→焊接打底工段→自動焊接（分簡單、復(fù)雜焊口）工段→成品分區(qū)堆放需要下料及下好料的管子，打磨、打底及蓋面焊接好的管子放在工位架上，其與工作站的進出錕道頂部平齊，便于加工好或焊接好的管段直接滾動到工位架上，如下圖所示，底部用膨脹螺栓固定在工字鋼（場地防潮水）上，兩個間隔500mm的架子與相鄰間隔500mm 的架子組成一組，并形成多組有序排列；打底工作在焊接變位機上進行，通過變位機將管子壓緊按照一定的速度呈軸向轉(zhuǎn)動，方便焊工施焊，節(jié)省體力。各工段間物流交接通過輸送小車和進行輥道運輸，原則上輸送小車較適用于縱向長距離輸送，連續(xù)性強、安全可靠；輥道適用于縱向短距離及橫向輸送，效益較高；物流是否充分利用起來是決定移動式焊接工作站效率高低的一個關(guān)鍵。

4 移動式管道預(yù)制生產(chǎn)線使用過程中存在的問題

在某場地出于對設(shè)備的防潮方面的考慮，在集裝箱和料架的底部墊放了400的工字鋼，這使得材料存放架與輸送小車存在500mm的高度差（如圖），這存在一定的安全隱患，在將管線滾落時由于慣性容易使小車發(fā)生側(cè)翻，并且長期使用時會影響小車軌道的使用壽命，產(chǎn)生額外經(jīng)濟負擔(dān)。因此建議在料架邊緣加焊一塊鋼板形成一種緩沖裝置。

焊接設(shè)備在焊接時會散發(fā)出大量的熱量，由于集裝箱通風(fēng)口有限，會造成集裝箱內(nèi)溫度過高，這對我們的工作人員健康很有害，而且久而久之還會影響設(shè)備的使用壽命，因此希望能在集裝箱進料或出料端口安裝排氣扇，降低箱內(nèi)溫度。

5 結(jié)語

移動式管道預(yù)制生產(chǎn)線的優(yōu)點是自動化程度高，如切割采用數(shù)控控制系統(tǒng)，管件組對采用機械組對，焊接采用自動焊接設(shè)備，設(shè)備強度、可靠性、安全性應(yīng)滿足長時間連續(xù)操作要求，各機構(gòu)有良好的可拆裝性，便于維修；移動式管道預(yù)制生產(chǎn)線的總體功能完整，技術(shù)先進性較高，對工作現(xiàn)場條件的要求小，迅速形成生產(chǎn)的能力較強，體現(xiàn)了移動式管道預(yù)制生產(chǎn)線的移動性、針對性、實用性，更好地為現(xiàn)場施工服務(wù)。對于其中存在的問題，應(yīng)該結(jié)合實際情況進行設(shè)備改進、工藝改善等行之有效的解決方案。