介紹大型四通鋼岔管制作技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于類(lèi)似工程項(xiàng)目的鋼岔管制作，為同種類(lèi)鋼岔管制作提供借鑒。

鋼岔管；焊接；消應(yīng)處理

大型鋼岔管制作工藝及技術(shù)措施

□張文濤

2017-10-16

張文濤，男，漢族，河北省水利工程局，第九工程處處長(zhǎng)、高級(jí)工程師。

鋼岔管是由柱、錐或球面和加強(qiáng)構(gòu)件組成的空間結(jié)構(gòu)，組裝及焊接過(guò)程控制難度大，尤其是月牙形加強(qiáng)肋岔管，加強(qiáng)肋鋼板厚度大，焊接變形控制及焊后殘余應(yīng)力消除又是一制作難點(diǎn)。

1.工程概況

2016年初，河北省水利工程局承攬了大伙房水庫(kù)輸水（二期）抗旱應(yīng)急工程管件制作工作，其中包括沈陽(yáng)配水站月牙形加強(qiáng)肋的四通岔管，岔管主管直徑為3200mm，主管及支管板厚26mm,材料為Q345B，月牙肋厚度為120mm,拉桿直徑為350mm,材料為Q345Z15，岔管重量33t。

2.加工難點(diǎn)

一是岔管結(jié)構(gòu)尺寸大，主管、支管、月牙肋各單元都需要排料拼接，再進(jìn)行組裝，制作精度要求高，加工難度大。二是月牙肋板厚度120mm,給焊接帶來(lái)了難度，必須解決其預(yù)熱、后熱問(wèn)題。三是岔管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多片不規(guī)則的鋼板和月牙肋板由拼接組焊而成，焊接后岔管內(nèi)部的殘余應(yīng)力非常大，為保障岔管運(yùn)行的可靠性，必須對(duì)焊接后的岔管進(jìn)行消除殘余應(yīng)力處理,消應(yīng)處理后的應(yīng)力殘余值不得大于材料屈服應(yīng)力的50%。

3.岔管制造前期準(zhǔn)備

一是焊接工藝評(píng)定，確定一套合理的焊接順序、焊接參數(shù)、預(yù)熱、后熱溫度。二是制造方案，根據(jù)岔管特點(diǎn)、設(shè)備情況、運(yùn)輸條件，采用廠內(nèi)組裝焊接完成，整體運(yùn)輸?shù)焦さ噩F(xiàn)場(chǎng)安裝方法。三是技術(shù)準(zhǔn)備，繪制工藝圖、展開(kāi)圖，編制工藝流程，確定質(zhì)量控制點(diǎn)。四是備料，每個(gè)單件用電腦軟件排料，以此定出板寬及板長(zhǎng)。

4.鋼岔管制作方法及工藝措施

4.1 制造工藝流程

材料到貨→材料檢驗(yàn)、取樣、送檢→焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)→數(shù)控編程、下料→月牙肋拼接（焊縫檢測(cè)）→瓦塊卷制→分別組拼成主管、支管→縱縫檢測(cè)→組裝（檢測(cè)）→焊接→消應(yīng)處理→檢測(cè)→運(yùn)輸至安裝現(xiàn)場(chǎng)→安裝（檢測(cè)）→水壓試驗(yàn)。

4.2 放樣下料

瓦片下料：首先在電腦利用solid?works繪圖軟件繪制岔管的三維圖形(1:1實(shí)樣)，并分解繪制出各個(gè)部件立體圖形，利用電腦軟件直接展開(kāi)瓦片圖，再根據(jù)規(guī)范要求的拼縫位置和卷板能力定出各瓦片拼縫位置，得出瓦片分片圖，然后利用數(shù)控切割機(jī)直接進(jìn)行單塊瓦片的下料。

月牙肋板下料：同樣通過(guò)電腦solidworks繪圖軟件繪制出單件圖，月牙肋板采用分塊拼接，首先在CAD中劃出拼接單件圖，再利用數(shù)控編程軟件進(jìn)行排料，數(shù)控切割機(jī)下料。

4.3 瓦片卷制

瓦片下料經(jīng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)行卷制，瓦片卷制在上滾數(shù)控萬(wàn)能式卷板機(jī)上進(jìn)行，管節(jié)卷制分預(yù)彎、卷板兩個(gè)步驟進(jìn)行，預(yù)彎是在瓦片卷制前兩端頭先進(jìn)行壓頭處理，保證兩端滿足弧度要求，并用專用樣本檢測(cè)弧度，在卷板機(jī)上利用吊車(chē)起吊配合卷板，防止鋼板初始卷制壓弧時(shí)因自重引起反向折彎，鋼管卷制過(guò)程中采用弧長(zhǎng)不小于2m的內(nèi)弧樣板檢查，卷板方向與鋼板壓延方向一致，鋼板端口處不允許用錘擊法使鋼管彎曲成型和校正曲率。

4.4 焊接

焊接順序：本著盡量減小焊接拘束應(yīng)力的原則，采取如下總體焊接順序：一是瓦塊對(duì)接縱縫；二是瓦塊對(duì)接環(huán)縫；三是拉桿圓鋼與月牙肋的組合焊縫；四是主管、支管與月牙肋的組合焊縫。

焊接過(guò)程控制：一是焊接坡口，主管、支管與月牙肋板組合部位的坡口開(kāi)為不對(duì)稱“K”型坡口，其余為1/3不對(duì)稱“X”型坡口(內(nèi)大外小)；二是焊接方法及材料，焊接采用手工電弧焊、CO2氣體保護(hù)焊、埋弧自動(dòng)焊相結(jié)合方法，焊材的選用與母材相匹配，焊條在使用前做烘干和保溫處理；三是焊接方式及人員布置，月牙肋與主管、支管組合縫焊接與其它焊縫兩邊各布置多名焊工對(duì)稱均布焊接，先焊主坡口焊縫，再進(jìn)行背縫清根，然后將背縫一次性焊完，焊后立即進(jìn)行后熱消氫處理，為減少焊接過(guò)程中產(chǎn)生的拘束應(yīng)力，焊接時(shí)，嚴(yán)格采用分段對(duì)稱施焊；四是焊接工藝要求，開(kāi)焊前和背縫清根后均應(yīng)用砂輪機(jī)將坡口內(nèi)的滲碳層和氧化皮打磨干凈直到露出金屬光澤方可開(kāi)焊，同時(shí)焊縫層間也應(yīng)認(rèn)真清理。月牙肋厚度為120mm,均需要分塊拼接，坡口形式為45°的“X”型坡口，為減緩冷卻速度，防止冷裂紋產(chǎn)生，焊前預(yù)熱120℃～150℃，為確保熔透，采取背部清根工藝，為提高焊縫的韌性，采用多層多道焊，并有效地控制熱輸入量和層間溫度，層間溫度不低于120℃，后熱采用電加熱片，時(shí)間根據(jù)所完成焊接厚度而定，月牙肋與主管、支管相貫線焊縫為組合焊縫，應(yīng)力較復(fù)雜，且月牙肋板為Z向受力，容易產(chǎn)生撕裂，焊接時(shí)應(yīng)由肋板側(cè)與支管側(cè)向焊縫中間過(guò)渡焊，最后一道焊縫避免靠近母材一側(cè)，焊接完畢后應(yīng)進(jìn)行探傷，全部缺陷處理合格后方可進(jìn)行其余焊縫的焊接。

5.岔管焊后消應(yīng)

用振動(dòng)時(shí)效和超聲波時(shí)效兩種消應(yīng)方法對(duì)岔管焊接件進(jìn)行消應(yīng)處理，振動(dòng)時(shí)效消應(yīng)設(shè)備型號(hào)為VSR-80型多功能便攜式振動(dòng)消應(yīng)系統(tǒng),單次消應(yīng)最大構(gòu)件300t，岔管加強(qiáng)梁及拉桿的焊縫采用超聲波時(shí)效儀進(jìn)行時(shí)效處理，振前及振后殘余應(yīng)力測(cè)試采用盲孔法和X射線法分別進(jìn)行測(cè)試。

以solidworks為平臺(tái)對(duì)岔管的展開(kāi)，提高了產(chǎn)品制作準(zhǔn)確率及工作效率，避免了鋼材浪費(fèi)，制定的生產(chǎn)工藝及技術(shù)保證措施、焊接參數(shù)、消應(yīng)方案合理，岔管制作順利圓滿完成，為后期同類(lèi)工程積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，奠定了良好的基礎(chǔ)?！?/p>