李建偉

(中石化石油機(jī)械股份有限公司沙市鋼管分公司，湖北 荊州 434001)

引言

穿越工業(yè)交通密集地區(qū)、河流地段、大落差地段或經(jīng)過(guò)地震區(qū)用管以及海底管線(xiàn)等都要求采用直縫埋弧焊鋼管[1]。隨著“新氣外輸”“鄂-安-滄”等一大批油氣管線(xiàn)逐步開(kāi)建，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于鋼管標(biāo)準(zhǔn)日漸抬高。由于原料和設(shè)備精度的原因，JCO卷管成型后焊縫位置沿一端向另一端（通常沿管頭向管尾）發(fā)生順時(shí)針或者逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，稱(chēng)為直縫埋弧焊管的焊縫偏轉(zhuǎn)，如圖1。焊縫偏轉(zhuǎn)量較大時(shí)帶來(lái)的直接后果是在“預(yù)焊接”和“埋弧焊”工序出現(xiàn)管體旋轉(zhuǎn)帶來(lái)“錯(cuò)邊”“焊偏”等缺陷，在“擴(kuò)徑”工序出現(xiàn)擴(kuò)管時(shí)頭尾不在一條線(xiàn)上造成擴(kuò)后“直邊”，影響產(chǎn)品入庫(kù)交付和后續(xù)管線(xiàn)沿線(xiàn)巡查及保養(yǎng)、檢測(cè)成本[2]增加的后果。因此，找到焊縫偏轉(zhuǎn)發(fā)生的原因及解決方法是非常必要的。

1 焊縫偏轉(zhuǎn)的原因

1.1 原料

圖1 焊縫偏轉(zhuǎn)示意圖[3]

直縫埋弧焊管的卷管原料為單張矩形鋼板，鋼板訂貨技術(shù)協(xié)議只能保證名義尺寸的最小矩形，到貨鋼板成品存在對(duì)角線(xiàn)超差的現(xiàn)象，如圖2。熱軋鋼板經(jīng)過(guò)控軋控冷的鋼板存在成分起伏[4]和強(qiáng)度起伏[5]，特別是在對(duì)鋼管進(jìn)行JCO多步成型過(guò)程中，鋼板不同部位強(qiáng)度不同，造成卷制過(guò)程中出現(xiàn)軸向錯(cuò)動(dòng)(如圖3所示)和焊縫徑向偏轉(zhuǎn)。

圖2 鋼板對(duì)角線(xiàn)差示意圖

圖3 管端軸向錯(cuò)動(dòng)

1.2 設(shè)備

實(shí)際生產(chǎn)中，直縫埋弧焊管焊縫是否偏轉(zhuǎn)在卷管成型（如下頁(yè)圖4）工序后就被固定下來(lái)。成型機(jī)相關(guān)部件進(jìn)行測(cè)繪后發(fā)現(xiàn)，成型機(jī)上、下模中心線(xiàn)不同心。這樣的偏差帶來(lái)鋼板在成型機(jī)內(nèi)卷制時(shí)不是均勻卷制，即成型機(jī)模具中心線(xiàn)與矩形鋼板的板邊并不是平行關(guān)系，如圖5，從而造成卷制后的管坯在合縫后出現(xiàn)焊縫偏轉(zhuǎn)[6]。

圖4 JCO成型過(guò)程示意圖

圖5 成型機(jī)模具與鋼板角度示意圖

2 測(cè)量方法

找到一種適用于直縫埋弧焊管現(xiàn)場(chǎng)焊縫偏轉(zhuǎn)的科學(xué)測(cè)量方法，是解決焊縫偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的前提，以下是幾種測(cè)量方法介紹。

2.1 激光跟蹤法

借助固定在一點(diǎn)的激光跟蹤，以管頭焊縫中心點(diǎn)為起始點(diǎn)，運(yùn)管小車(chē)托舉鋼管自管頭向管尾軸向經(jīng)過(guò)激光點(diǎn)，管尾經(jīng)過(guò)激光點(diǎn)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的周向距離即為焊縫偏轉(zhuǎn)量，如圖6所示。激光跟蹤法的優(yōu)點(diǎn)是可以直觀(guān)的對(duì)焊縫偏轉(zhuǎn)進(jìn)行測(cè)量，激光跟蹤法的缺點(diǎn)是受運(yùn)管小車(chē)與軌道的間隙影響，可能誤判，此法不可取。

圖6 激光跟蹤法

2.2 半周長(zhǎng)法

將鋼管碼放在臺(tái)架上，焊縫大致向上，分別以管頭、管尾的預(yù)焊縫中心為基準(zhǔn)，懸掛鉛垂線(xiàn)，在管端下方做標(biāo)記，測(cè)量管頭、管尾鉛垂線(xiàn)同一側(cè)的焊縫中心到標(biāo)記處的半周長(zhǎng)后進(jìn)行比較，如圖7所示，根據(jù)半周長(zhǎng)值測(cè)定焊縫偏轉(zhuǎn)為左偏轉(zhuǎn)還是右偏轉(zhuǎn)。此種方法為靜置測(cè)量，消除設(shè)備對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，并且也不受焊縫是否在正上方的影響，不僅可以定性測(cè)定，而且可以對(duì)后續(xù)的定量調(diào)整進(jìn)行指導(dǎo)，在后續(xù)的調(diào)整和生產(chǎn)過(guò)程中驗(yàn)證此方法有效。

3 控制焊縫偏轉(zhuǎn)的方法

受到成型機(jī)模具與矩形鋼板間存在成型角度誤差的啟發(fā)，借助設(shè)備進(jìn)行反向糾偏。成型機(jī)上有進(jìn)口推板小車(chē)和出口推板小車(chē)各一個(gè)，每個(gè)小車(chē)包含兩個(gè)行走機(jī)構(gòu)?？梢越柚{(diào)整成型機(jī)進(jìn)口、出口不同位置推板小車(chē)尾部（如圖8所示）張緊鏈輪，調(diào)整推板小車(chē)的偏移方向，進(jìn)而對(duì)卷管成型過(guò)程中鋼板與模具間的角度進(jìn)行反向調(diào)整，經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和合縫后測(cè)量，證明此方法有效，并且可以根據(jù)首檢管生產(chǎn)過(guò)程中焊縫偏轉(zhuǎn)的測(cè)定情況（如表1所示），有針對(duì)性地調(diào)整出適應(yīng)本批次原料的推板小車(chē)位置，最大限度地降低焊縫偏轉(zhuǎn)。

圖7 半周長(zhǎng)法

圖8 推板小車(chē)尾部

表1 推板小車(chē)調(diào)整與焊縫偏中方向?qū)φ毡?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

石油行業(yè)的逐漸回暖和國(guó)家能源行業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了管線(xiàn)建設(shè)的長(zhǎng)足發(fā)展，解決直縫埋弧焊管連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中的卷管成型工藝問(wèn)題對(duì)于提高效率、縮短工期均具有重要意義。一方面，無(wú)法要求原材料達(dá)到理想化的強(qiáng)度均一、分布穩(wěn)定；另一方面，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安裝精度和使用過(guò)程中的磨損變形要找到與之相應(yīng)的糾偏方法。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和理論分析找到了焊縫偏轉(zhuǎn)測(cè)量和控制的一種方法，希望可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)起到參考作用。

[1]李宏.直縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)線(xiàn)預(yù)彎工藝[J].焊管，2006，29（1）：13-15.

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