Φ180TCM三輥連軋管機組隧道機座焊接工藝研究

蘇東波

（太原重工軋鍛分公司焊接廠，山西 太原 030024）

太重集團自主研發的Φ180TCM三輥連軋管機組成套設備，是擁有完全自主知識產權的高端無縫鋼管軋制設備，生產的無縫鋼管主要用于石油鉆探、高壓鍋爐管道等領域，Φ180TCM三輥連軋管機組可生產直徑60～180 mm的高質量無縫鋼管。目前，國內僅太重能夠生產制造。

Φ180三輥連軋管機組中包含千噸以上的焊接毛坯，其中3段隧道機座的裝焊十分重要，對工藝要求很高，因為該類型結構焊后易變形，不易修復，裝配精度要求高，焊后管子內孔不加工，直接裝配使用。

隧道機座裝配中，前、中、后3段機座為焊接結構件，在整個隧道機座裝配中為關鍵件，其結構為鋼板、鋼管疊裝成型，疊加高度7 795 mm，機座外形凈尺寸分別為2 330×3 950×4 133、2 755×3 950×4 660、2 710×4 240×4 790，材質為 Q390B、Q345B、35鋼，產品對形位公差及同心度尺寸要求非常嚴格，主要受力處的焊縫進行UT探傷。

圖1 機座示意圖

前段機座共3層，中段機座共兩層，后段機座共3層，見圖1，均是由厚度為80～120 mm的鋼板和44節鋼管疊裝焊接成形，總裝時要求必須保證前、中、后各段機座每層鋼板上的4-Φ150孔和Φ245×40鋼管在疊放高度7 795 mm范圍內同心，同心度要求公差±2.5 mm；每組孔板的間距要求安裝平行，公差值±2.5 mm；每段機座中間各裝有4個窄長的導軌底座，機座整體總裝后要求3段的導軌底座在7 795 mm范圍內平直，平直度公差要求±2.5 mm。為保證以上焊接毛胚的公差，需要制定嚴格的下料及裝配、焊接工藝指導書。

1 關鍵零件下料注意事項

（1）將鋼板放置數控切割平臺上，對鋼板上平面進行測平。（2）調試數控機床切割嘴的垂直度（先在試板上試割）。

（3）按圖數控編程切割下料，切割預熱溫度100～150℃，嚴格保證4-Φ150孔的垂直度，將4個孔的位置偏差控制在3 mm以內。

（4）制作過孔工具，見圖2，用于檢查Φ150孔是否切割合格。

（5）檢驗，切割完成測量尺寸，用圖2所示的過孔工具試過4-Φ150孔，公差控制在2 mm以內，合格后在切割鋼板面的顯著位置處寫上標記，以便裝配時使用方便。

（6）要求UT探傷焊縫處的零件，開出鈍邊≤2 mm的全熔透性坡口。

2 裝配注意事項

（1）每段機座選取底板為基準板，以4-Φ150孔中心線作為各零件裝配基準線；畫出十字交叉線打上樣沖點，將孔定位工具焊于正確的位置上，以便后續安裝工藝墊圈及定位。

（2）采用層層立裝，利用角尺和吊錘等工具用直尺引至鋼板上進行定位立裝，裝配Φ245×40鋼管，保證每層孔同心度達到圖紙要求。

（3）利用裝配好的Φ245×40鋼管及工藝支撐，使每層孔板與孔板的平行度在2.5 mm以內。

（4）每裝一層均需進行測平，平直后，再進行下一步裝配。

（5）根據畫出的裝配定位引線放樣安裝導軌座，保證每段4件，整體12件導軌座安裝尺寸一致。

圖2 過孔工具示意圖

3 施焊注意事項

（1）焊前對機座預熱溫度不低于100℃，防止焊縫開裂。

（2）采用線能量輸入較小的混合氣體保護焊（80%Ar+20%CO2），盡可能地減小變形。

（3）多人以中心為原點，對稱施焊，防止變形。

（4）打底、填充、蓋面，分別選用合理的焊接電流、電壓。

焊接完成后，要及時進行退火消應力處理。這時應注意，所有焊接時臨時加上的防止變形的拉撐不要去掉，一同進退火爐退火，等退火完成后空冷結束，再去除。

4 結束語

運用該套工藝方案，通過焊接后檢驗，探傷焊縫均一次檢查通過，大體形位公差良好，局部地方進行簡單的火焰校正，很大程度地縮短了進度、節約了能源，體現了好的焊接方案帶來的良好經濟效益。此次方案的成功，證明了運用先進合理的焊接工藝方法加上工人的精心操作，完全可以達到設計要求。