何文洲

（中國(guó)石油錦西煉油化工總廠工程總公司，遼寧 葫蘆島125001）

0 前 言

由于鉻鉬耐熱合金鋼的淬硬傾向[1]，其具有較大的焊接冷裂紋敏感性及一定的熱裂紋與再熱裂紋敏感性。為了保證焊接接頭質(zhì)量和運(yùn)行的可靠性，規(guī)定坡口加工宜用機(jī)械方法，當(dāng)條件不允許時(shí)采用火焰切割，應(yīng)清除熔渣和氧化皮，并打磨去除影響焊接質(zhì)量的淬硬層，以避免切割表面淬硬產(chǎn)生裂紋，其表面不得有裂紋、分層、夾渣等缺陷。經(jīng)火焰切割的坡口表面必要時(shí)按JB4730進(jìn)行磁粉或滲透檢測(cè)，檢測(cè)范圍為坡口端部以內(nèi)20 mm。

坡口表面質(zhì)量直接影響焊接接頭的質(zhì)量[2]，特別是鉻鉬耐熱鋼的淬硬傾向大，因此要嚴(yán)格控制坡口質(zhì)量，為此坡口加工方法[3]就顯得尤為重要。

1 管道坡口加工常用方法

管道坡口加工[4]經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展較為成熟，按照熱切割和冷切割[5]方式可用火焰切割、等離子切割[6]、激光切割、機(jī)械切削等方式來加工坡口；按照行走方式[7]有手持割槍切割、爬行式半自動(dòng)切割機(jī)、全自動(dòng)電動(dòng)坡口機(jī)以及復(fù)合功能自動(dòng)坡口機(jī)[8]來加工坡口。手持割槍切割是早期的坡口加工方法，質(zhì)量較差，焊接前仍需打磨，勞動(dòng)強(qiáng)度大也不經(jīng)濟(jì)?；鹧媲懈钇驴诰S護(hù)方便、簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但切割速度較慢還有可能導(dǎo)致熱變形或者進(jìn)行耐熱鋼切割時(shí)導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生，精度不高，受風(fēng)力影響較大，燃料污染環(huán)境，不環(huán)保。等離子切割設(shè)備應(yīng)用較廣[9]，切割較快，比較環(huán)保，但是配套設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴。爬行式坡口機(jī)往往采用鋼帶軟軌道、磁性輪或者鏈條軌道，采用液壓或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，在切割中不能及時(shí)關(guān)閉火焰，往往始點(diǎn)和終點(diǎn)難以重合，不僅修口的工作量大大增加，而且影響管口的焊接質(zhì)量。通常采取事先劃線、人工適時(shí)監(jiān)控、行進(jìn)中適當(dāng)調(diào)整修正的補(bǔ)救措施才能完成坡口切割。

電動(dòng)管端坡口機(jī)采用夾持方式或內(nèi)脹定位方式實(shí)現(xiàn)自身在金屬管子上的可靠固定，電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀頭機(jī)械切割加工坡口，這種方法能避免坡口不平整和二次砂輪打磨加工，大大提高了坡口的加工效率。該坡口機(jī)能適應(yīng)薄壁及厚壁管加工，結(jié)構(gòu)小巧新穎，手提便攜非常方便，而且工作力度強(qiáng)勁，各單機(jī)均具有相當(dāng)大的加工管徑適應(yīng)范圍，應(yīng)用也越來越廣泛。與其他坡口加工設(shè)備相比，具有高效、節(jié)能、環(huán)保、操作簡(jiǎn)單、使用方便等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，并能大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約勞動(dòng)力成本。

2 電動(dòng)管端坡口機(jī)的應(yīng)用

2013年1月，錦西石化公司焦化車間焦化爐F-1/3爐管發(fā)生泄漏進(jìn)入緊急搶修，經(jīng)鑒定輻射室部分爐管已嚴(yán)重腐蝕變形，需要更換9根爐管。原有輻射管及彎頭材質(zhì)為1Cr5Mo，規(guī)格為φ127 mm×10 mm，長(zhǎng)度15 m，新更換爐管材質(zhì)為1Cr9Mo，須更換10個(gè)180°彎頭和 9根接長(zhǎng)輻射管，焊接29道口才能完成搶修任務(wù)。該搶修不但時(shí)間緊，天氣寒冷，作業(yè)面狹窄，施焊難度大，而且高鉻鉬耐熱合金鋼管焊接工藝復(fù)雜，難度大，為保證焊接順利進(jìn)行，并滿足焊接接頭的最終性能要求，必須選擇正確的焊接工藝，包括焊接方法、焊接材料、焊前預(yù)熱及層間溫度的控制、焊后熱處理以及焊接線能量的確定等。

耐熱鋼管焊接要避免焊接冷裂紋和再熱裂紋等問題，焊接質(zhì)量的好壞將直接影響到裝置的順利開車和平穩(wěn)運(yùn)行，坡口的處理將直接影響焊接質(zhì)量，因此管子坡口的加工顯得尤為重要。焊縫的坡口為 Y 形坡口， α=55°～65°， 鈍邊 1～3 mm。為保證焊接質(zhì)量，爐管的坡口加工采用機(jī)械加工方法，避免火焰切割加工坡口需要進(jìn)行二次砂輪修磨、后熱及表面檢測(cè)等?，F(xiàn)場(chǎng)采用等離子切割管線，并首次使用電動(dòng)管端坡口機(jī)加工坡口。

電動(dòng)管端坡口機(jī)型號(hào)是DGPJ150，交流電壓220 V，功率1.1 kW，刀具轉(zhuǎn)速48 r/min，坡口加工適應(yīng)管徑范圍為80～150 mm，鋼管內(nèi)徑與頂塊厚度對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。該坡口機(jī)為內(nèi)脹式結(jié)構(gòu)，自定管子中心，脹緊速度快，DGPJ150型電動(dòng)管端坡口機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

表1 鋼管內(nèi)徑與頂塊厚度對(duì)應(yīng)關(guān)系 mm

圖1 DGPJ150型電動(dòng)管端坡口機(jī)結(jié)構(gòu)圖

首先根據(jù)鋼管型號(hào)選擇所需要的脹緊頂塊，安裝在坡口切割機(jī)的脹緊塊位置，再根據(jù)坡口形狀和角度選擇0°～37°相應(yīng)刀具安裝在刀盤的刀架上，將坡口切割機(jī)脹緊機(jī)構(gòu)放進(jìn)所加工的管子上，與管子端面垂直，保證刀頭與管端臨切，調(diào)整脹緊塊使管子坡口切割機(jī)與管子緊固成一體，自動(dòng)校正圓心。通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，平穩(wěn)切割坡口。

為提高加工效率，加工坡口之前應(yīng)把管子擺成一排，在裝夾坡口機(jī)時(shí)管子下方流出一定空間使得刀頭能自由旋轉(zhuǎn)，裝夾完成后，調(diào)整好刀具就可以開始切割坡口，φ127 mm×10 mm的管口從裝夾到切割完成為4 min左右，切割完成后坡口效果如圖2所示，平整光亮，無毛刺，可直接組對(duì)。

圖2 采用電動(dòng)管端坡口機(jī)加工的坡口外觀

電動(dòng)管端坡口機(jī)簡(jiǎn)便高效地完成了焦化車間搶修鉻鉬耐熱鋼1Cr9Mo爐管的坡口加工，坡口機(jī)工作時(shí)超強(qiáng)自鎖芯軸卡于管道內(nèi)，不打滑，不震顫，不彎曲變形，為焊接質(zhì)量提供了保證，避免了火焰切割處理不當(dāng)留下質(zhì)量隱患，使得29道焊縫的一次合格率100%。電動(dòng)管端坡口機(jī)加工坡口速度快，質(zhì)量好，無噪音，縮短了搶修時(shí)間，節(jié)省人力，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

3 技術(shù)應(yīng)用展望

電動(dòng)管端坡口機(jī)可同時(shí)進(jìn)行切割和坡口加工兩道工序，自動(dòng)進(jìn)刀設(shè)計(jì)，切削量可微調(diào)，坡口角度0°~45°任選，適用V形和U形等焊縫坡口形式，不影響管道材質(zhì)。目前市場(chǎng)上采用的機(jī)械切削加工方法的電動(dòng)管端坡口機(jī)有DJ系列和ISY系列等，每種型號(hào)均可通過更換不同尺寸的脹緊塊，在機(jī)型適用的范圍內(nèi)對(duì)任何管徑管子進(jìn)行坡口作業(yè)，可用于現(xiàn)場(chǎng)施工中對(duì)管口端部在焊接前平頭倒外、內(nèi)坡口作業(yè)?？焖俜€(wěn)定的裝夾并冷作完成碳鋼、不銹鋼、合金鋼、鑄鐵等不同材質(zhì)鋼管焊接時(shí)所需的多種端面形狀坡口作業(yè)。

石油化工裝置管道安裝、技改及檢修作業(yè)是易燃、易爆的高危施工現(xiàn)場(chǎng)，作業(yè)點(diǎn)多，施工范圍廣，施工環(huán)境復(fù)雜，用電動(dòng)管端坡口機(jī)進(jìn)行管端坡口加工若采用直流電機(jī)和便攜式鋰離子[10-11]電源可大大方便施工人員，并節(jié)省施工用電纜，避免火焰切割二次污染，省時(shí)高效，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

4 結(jié) 語

在管道安裝中，根據(jù)工藝及質(zhì)量要求，需對(duì)其端面進(jìn)行各種形式的坡口加工。電動(dòng)管端坡口機(jī)可廣泛適用于石油、化工、水氣輸送、鍋爐等多行業(yè)的管道施工和維修。整機(jī)便攜式的設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、野外任何施工場(chǎng)所進(jìn)行管子坡口作業(yè)，而且環(huán)保安全，可用于碳鋼、合金鋼以及不銹鋼的管道坡口加工，免除二次打磨加工，省時(shí)高效，可以推廣應(yīng)用。

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