任建庭， 王秀武， 劉小鵬

(長慶石油勘探局有限公司機械制造總廠，陜西省西安 710014)

0 引 言

油氣混輸一體化集成裝置主要由裝置本體、混輸泵、閥門管線及橇座等組成，實現(xiàn)原油混合物的過濾、加熱、分離、緩沖、增壓等多功能高度集成。為了提高集成裝置工藝管線組對精度及生產(chǎn)效率，提高焊接質(zhì)量，滿足管線生產(chǎn)需要，機械制造總廠逐步對油氣混輸一體化集成裝置管線開展模塊化組焊技術(shù)工作，經(jīng)過多年的生產(chǎn)經(jīng)驗總結(jié)，研究開發(fā)了管線模塊化生產(chǎn)技術(shù)。生產(chǎn)過程中建立合理的模塊化預(yù)制環(huán)節(jié)，設(shè)計科學(xué)有效的流水化生產(chǎn)作業(yè)線，從而達到集成裝置管線進行模塊化復(fù)制生產(chǎn)。

1 焊前準備工作

1.1 分解三維管線

對圖紙設(shè)計模塊進行拆分形成目標預(yù)制模塊，對目標預(yù)制模塊再次分解，形成可流水化生產(chǎn)的預(yù)制單元。設(shè)計模塊拆分的原則是工藝管線預(yù)制化，即整體提前預(yù)制，現(xiàn)場直接連接法蘭組裝。

1.2 編制加工及組裝工藝

(1)嚴格按照圖紙要求編制接管標準下料表，使接管長度偏差和坡口角度偏差在一定范圍內(nèi)，保證管線組對精度及焊接質(zhì)量。

(2)根據(jù)預(yù)制管段圖，編制管段加工及組裝工藝，根據(jù)安裝順序、管線開孔、焊接位置等綜合考慮組裝工藝，減少固定口焊接，提高組裝效率。

(3)選用焊接方法，采用焊接試件，并對試件力學(xué)性能分析，編制焊接工藝評定及焊接工藝規(guī)程，指導(dǎo)焊接過程。

1.3 調(diào)整生產(chǎn)結(jié)構(gòu)模式

根據(jù)產(chǎn)品特點及模塊化預(yù)制的要求調(diào)整生產(chǎn)結(jié)構(gòu)模式，由之前的“串聯(lián)式”生產(chǎn)模式，調(diào)整為現(xiàn)在的“并聯(lián)式”生產(chǎn)模式，下料、二維管線焊接、三維管線組對同時進行，提高單體集成裝置組對效率。

2 接管高效加工技術(shù)

為確保后期管線組隊精度，在接管下料過程中需對參數(shù)進行控制，下料管徑在DN 50～100 mm，接管長度控制在0.5～1.5 mm。接管的切割過程中，接管的定尺切割十分重要，定尺切割對整個生產(chǎn)流程造成一定程度的影響。管子定尺切割是后期管子與法蘭、彎頭、三通、異徑接頭焊接的基礎(chǔ)，定尺下料可以提高后期各組對、焊接的自動化程度。

根據(jù)生產(chǎn)圖紙編制標準下料表，切斷坡口一體機實現(xiàn)定長切割，通過對計算機系統(tǒng)進行編程，編程時進行套料，長短結(jié)合，這樣可以最大限度地運用原料管。套料信息隨著工序流程逐個傳遞下去，一直到全部接管定尺下料完成。與傳統(tǒng)車床加工相比，從上料方式、長度誤差、加工時間、轉(zhuǎn)運方式相比優(yōu)勢明顯。

3 高精度快速組對技術(shù)

高精度快速組對技術(shù)是管線模塊化組焊重要環(huán)節(jié)。生產(chǎn)預(yù)制過程中采用三維柔性平臺,如圖1所示，該三維組對設(shè)施主要由工作臺、模塊、角鋼和定位塊構(gòu)成，用于將預(yù)置好的二維管件在該平臺上進行快速裝夾和定位，形成三維組件。再用全位置自動焊接系統(tǒng)對組對的接口直接在柔性平臺上進行焊接。

圖1 組對實例

柔性平臺與傳統(tǒng)手工組對相比，有以下優(yōu)勢：

(1) 高效性。整套工裝系統(tǒng)以積木化組合，形成所需要的具體要求。

(2) 精度高。本系統(tǒng)平臺上對工件進行組合，不需要人工測量。

(3) 經(jīng)濟性。柔性組合工裝與專用工裝相比，省卻了工裝設(shè)計和制作時間，當需要更換新產(chǎn)品時，柔性工裝只需要變換組合即可。

(4) 快捷性。每調(diào)好一次定位，裝夾管件只需5 min。

4 全自動氬弧焊技術(shù)

全自動氬弧焊技術(shù)是管線模塊化組焊的核心技術(shù)，解決管件組對和焊接作業(yè)，用于管-法蘭、管-三通、管-彎頭和管-異徑接頭快速組對和打底、蓋面焊接，槍頭角度可變，可焊接插接法蘭。

全自動氬弧焊與手工氬弧焊對比，有以下優(yōu)勢：

(1) 更好的焊接質(zhì)量。

(2) 弧長跟蹤。焊接過程無人干預(yù)。

(3) 對接形式靈活。不開坡口或者開坡口，無間隙對接，保證模塊化制造的精度。

5 管件輔助工裝設(shè)計及制造

為解決模塊化組焊技術(shù)過程管件較多、工件擺放不規(guī)范等問題，設(shè)計制作系列定置擺放及物流轉(zhuǎn)運工裝，將傳統(tǒng)的平面式擺放改變?yōu)榱Ⅲw式懸掛，制作了2類工裝，定制擺放類和物流轉(zhuǎn)運類。不僅符合模塊化預(yù)制的生產(chǎn)特點，而且有效地提高了倉儲和物流效率，降低安全風險。體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)緊湊、存儲安全方便特點，滿足現(xiàn)場5S管理標準需求。

另外，制作了長管專用吊具，運用杠桿原理，實現(xiàn)快速裝夾，提高長管吊裝的效率及安全性。同時，制作了可移動萬向焊接面罩，采用5倍手持面罩鏡片，與萬向拉桿固定，根據(jù)實際情況任意調(diào)整觀測位置，更好適應(yīng)全自動氬弧焊機的操作，對管件焊接質(zhì)量的提升起到促進作用。

6 焊接模塊防變形措施

為保證預(yù)制成品的水平度和垂直度，模塊預(yù)制中采取反變形法、剛性固定法、火焰矯正消除應(yīng)力法等防變形措施。

7 焊縫檢測

焊接檢驗油氣混輸一體化集成裝置管線及焊接質(zhì)量檢驗主要按《石油天然氣站內(nèi)工藝管道工程施工規(guī)范》 (GB 50540-2009);焊縫無損檢測按 《承壓設(shè)備無損檢測》(NB/T 47013-2015)。

8 應(yīng)用效果

油氣混輸一體化集成裝置管線模塊化組焊技術(shù)的應(yīng)用, 滿足了我廠均衡生產(chǎn)需要和提質(zhì)增效目的，形成了單級模塊預(yù)制，多級模塊組裝的一整套模塊化制造，標準化組裝作業(yè)的制造工藝技術(shù)和規(guī)?；a(chǎn)組織模式。實現(xiàn)了工藝管線的無間隙焊接，焊縫自動跟蹤，無損檢測一次合格率提升至98%以上，管線密封試驗合格率達到100%。研究應(yīng)用三維柔性工裝，提高了工藝管線組對精度和組對效率，達到了工藝管線互換性要求，實現(xiàn)了工藝管線的標準化預(yù)制，預(yù)制率從原來50%提高至95%。通過標準化預(yù)制、模塊化組裝、并聯(lián)式生產(chǎn)，單臺管線組焊周期由原來的8 d縮減至4 d，保供能力大幅提高。

9 結(jié)束語

油氣混輸一體化集成裝置管線模塊化組焊技術(shù)的應(yīng)用，極大的提高了生產(chǎn)備料、車間生產(chǎn)組織的工作效率，實現(xiàn)了油氣混輸一體化集成裝置的提質(zhì)增量，具有很好的社會效益和經(jīng)濟效益。