郭有田

（四川石油天然氣建設(shè)工程有限責(zé)任公司容器制造廠，四川 內(nèi)江641000）

西三線天然氣管道工程和陜京四線管道工程，管徑均為Φ1219mm，鋼管強(qiáng)度為X80，屬于高鋼級(jí)大口徑管道，且施工地形較為復(fù)雜，加熱彎管使用量較大。加熱彎管與線路管焊接時(shí)，往往受地形復(fù)雜、彎管直管段較短和彎管壁厚偏厚等方面影響，無(wú)法使用先進(jìn)的內(nèi)對(duì)口器，偏大的管端橢圓度會(huì)造成環(huán)焊縫對(duì)口錯(cuò)邊量的增加，從而影響現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量和施工效率。

根據(jù)SY/T5257-2012“油氣輸送用鋼制感應(yīng)加熱彎管”及CDP-S-OGP-PL-016-2011-2“油氣管道工程感應(yīng)加熱彎管通用技術(shù)條件”的要求，φ1219 彎管管端橢圓度需控制到0.8%以內(nèi)，即最大外徑減去最小外徑不得超過9.75mm，施工現(xiàn)場(chǎng)要求為6mm 以內(nèi)。但生產(chǎn)出的彎管無(wú)法一次性達(dá)到這一要求，需要通過校口進(jìn)行解決。

1 傳統(tǒng)的管端?？诜绞郊疤攸c(diǎn)

1.1 人工法

傳統(tǒng)的低鋼級(jí)彎管管端的校正方法采用25t 或50t 千斤頂在管端內(nèi)壁距離邊緣約50mm 處，使用手動(dòng)螺旋式千斤頂進(jìn)行校正，多方向校正時(shí)需要旋轉(zhuǎn)彎管。

但φ1219×22，X80 加熱彎管屬于高鋼級(jí)大口徑彎管，屈服強(qiáng)度≥555MPa，?？陔y度大。需使用100t 千斤頂，才有足夠的力度使鋼管變形。100 噸螺旋千斤頂約重100kg，需3 人同時(shí)裝卸。并且，橢圓度一般為米字型橢圓，即不規(guī)則的橢圓形，故普通千斤頂校口時(shí)需要不斷旋轉(zhuǎn)管體，保持千斤頂垂直地面，才能進(jìn)行多方向的校圓；旋轉(zhuǎn)彎管時(shí)，需要吊車或叉車配合，故?？谛实?，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

1.2 機(jī)械擴(kuò)徑法

鋼管廠的鋼管擴(kuò)徑即通過擴(kuò)徑頭對(duì)鋼管施加一個(gè)周向擴(kuò)徑力，逐步擴(kuò)徑使整根鋼管達(dá)到目標(biāo)管徑。

擴(kuò)徑機(jī)為大型設(shè)備，成本較高，不適合彎管及現(xiàn)場(chǎng)使用，擴(kuò)徑因整體受拉應(yīng)力，應(yīng)力狀態(tài)較差，且擴(kuò)徑后管徑會(huì)整體變大。

1.3 外壓法

制作鋼管模具，安裝在油壓機(jī)上，利用油壓機(jī)施加的力將管體在模具內(nèi)形成標(biāo)準(zhǔn)圓。

油壓機(jī)為固定式設(shè)備，安裝條件復(fù)雜，不適合現(xiàn)場(chǎng)使用，模具制造成本高，盡管受力均勻，且整體受壓應(yīng)力，但X80 鋼管屈服強(qiáng)度較高達(dá)到555MPa，當(dāng)模具打開時(shí)，鋼管又自動(dòng)回彈至初始位置，校圓效果不佳。

2 彎管管端校口器研發(fā)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的?？诜椒ň荒軡M足高鋼級(jí)大口徑加熱彎管的校口要求，通過借助手動(dòng)螺桿式千斤頂?shù)乃悸罚x擇電動(dòng)式液壓千斤頂為動(dòng)力，制作一個(gè)集成的液壓千斤頂移動(dòng)式?？谛≤嚕鉀Q?？陔y題。

2.1 ?？谄鞯脑O(shè)計(jì)參數(shù)的確定（表1）

2.2 ?？谄鹘M成結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)

?？谄饔梢韵聨撞糠纸M成（圖1）：1、頂升工裝；2、千斤頂；3、T 型連接；4、旋轉(zhuǎn)止動(dòng)裝置；5、升降裝置；6、電動(dòng)泵；7、移動(dòng)裝置。

2.3 ?？诠ば虻拇_定

?？诠ぷ鬟^程：工件準(zhǔn)備——調(diào)整?？跈C(jī)構(gòu)——升降機(jī)構(gòu)上下定位——旋轉(zhuǎn)盤圓周定位——液壓驅(qū)力調(diào)整——液壓?jiǎn)?dòng)——校口完成——驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)回零（圖2）。

圖2 校口工序的確定

3 彎管管端?？谄鞯闹谱?/h2>

3.1 設(shè)計(jì)制作的實(shí)施方案

管端校口器設(shè)計(jì)共分為五大系統(tǒng)，包括電動(dòng)液壓千斤頂、頂升工裝、移動(dòng)升降裝置、旋轉(zhuǎn)止動(dòng)系統(tǒng)和連接系統(tǒng)（表2）。

表2 彎管管端?？谄髦谱鞯膶?shí)施方案

3.2 電動(dòng)液壓千斤頂?shù)倪x擇

利用原有工具，分別選擇25T、50T、100T 螺桿式千斤頂，分別對(duì)一只φ1219×22，X80 彎管進(jìn)行校正，結(jié)果顯示，25T 僅能提升5mm，50T 可以提升10mm，100T 可提升100mm，故選擇100T 作為千斤頂選型大小，隨即購(gòu)買相同參數(shù)的電動(dòng)液壓千斤頂一臺(tái)。

3.3 改造手動(dòng)叉車

改造手動(dòng)叉車一臺(tái)，將叉車上半截切割掉，并焊接支撐板平臺(tái)，安放液壓油缸，去掉叉車叉頭及搖把。

3.4 制作校口工裝

根據(jù)彎管內(nèi)徑選擇100mm 寬的腹板，焊接支撐板，同時(shí)車制DN150 的平焊法蘭，支撐板與上法蘭焊接，整形油缸與下法蘭焊接，兩個(gè)法蘭使用螺栓連接，當(dāng)管徑發(fā)生變化時(shí)，便于更換腹板尺寸。

3.5 旋轉(zhuǎn)止動(dòng)裝置

車制ф45×5，20#的鋼管300mm 一根，車制ф30×5，20#的鋼管350mm 一根，在鋼管兩頭鉆ф12 的圓孔，焊接止動(dòng)螺桿。

3.6 T 形彈性連接系統(tǒng)

制作T 形卡箍，鉆孔，選擇合適螺栓進(jìn)行連接整形油缸，同時(shí)根據(jù)受力分析，選擇合適的彈簧，車制DN200 的法蘭，使用螺栓穿過彈簧，將T 形卡箍與彈簧彈性的連接在一起。

3.7 組配、安裝

將液壓千斤頂頂頭、油缸、旋轉(zhuǎn)止動(dòng)裝置、改造后的手動(dòng)叉車、彈簧等組配安裝好。最終成型的管端?？谄鲗?shí)物圖見圖3。

圖3 管端?？谄鲗?shí)物圖

4 彎管管端校口器的應(yīng)用

對(duì)一只Φ1219，X80，彎曲角度30°的加熱彎管進(jìn)行?？?，將管端校口器T 形桿伸進(jìn)鋼管管端，然后調(diào)整校口工裝位置，共計(jì)用時(shí)20 分鐘（圖4）。

其中?？跍?zhǔn)備用時(shí)5 分鐘，升降液壓千斤頂5 分鐘，旋轉(zhuǎn)T形桿5 分鐘，升降液壓千斤頂5 分鐘，?？跁r(shí)間共計(jì)20 分鐘，而相同條件下采用人工千斤頂?？冢ǔ^200 分鐘的時(shí)間。可見管端?？谄鞯男蚀蠓雀哂谌斯ぢ輻U式千斤頂校口，勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，移動(dòng)小車式設(shè)計(jì)便于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

圖4 彎管管端校口器的應(yīng)用

5 結(jié)論

自主研發(fā)的管端?？谄饕言诙鄠€(gè)工程的彎管生產(chǎn)中應(yīng)用，在保證質(zhì)量和安全的前提下，大大提高了工作效率，保證了彎管橢圓度，?？跁r(shí)間最短，勞動(dòng)強(qiáng)度最低。