哈鍋管道和相貫線切割設備的應用情況

于淏

1. 主要產品及特點

哈爾濱鍋爐廠有限責任公司（簡稱“哈鍋”）以設計制造50~1 000MW火力發電機組為主導產品，并設計制造配套輔機、石化容器、核能設備及工業鍋爐等產品，是我國能力最大、最具規模的發電設備制造企業之一。鍋爐產品中的集箱和蒸汽管道，存在大量的相貫線結構需要切割，比如圓柱形集箱筒身切斷，等徑圓柱筒身相貫，非等徑圓柱筒身相貫等，常見形式如圖1~圖3所示。目前，常用的切割工藝是火焰切割，部分不銹鋼或高合金鋼采用等離子切割工藝，切割設備有手工火焰和手工等離子切割機、機械化的管道磁力式全位置便攜切割機（見圖4）和馬鞍形切割機（見圖5）、自動化的數控馬鞍形切割機（見圖6），分別應用于產品結構不同、質量要求不同的相貫線切割。

2. 切割工藝現狀

手工切割以極強的適用性被廣泛應用于產品的下料、切割焊接坡口等工序中，但是，切割質量難以保證，多用于精加工前的準備工序。

手工等離子切割工藝是切割不銹鋼和P91類材料的重要工藝，它克服了火焰切割造成的材料滲碳和貧鉻等不足，而等離子切割工藝的切割厚度與電源有很大關系，往往用于切割厚度較薄的材料。同時，等離子切割P91類高鉻合金材料時，產生大量有害的煙霧，不利于操作者的健康保護，對于切割材料而言，在切割面會產生硬化層，后續加工消除工作比較困難。

圖1 切割正交等徑三通管接頭

圖2 特殊形狀的管道相貫線孔

圖3 非等徑斜交管相貫線焊接坡口

圖4 磁力式全位置便攜切割機

圖5 機械式馬鞍形切割機

圖6 數控馬鞍形切割機

磁力式便攜切割工藝在管道下料時，發揮了重要作用。設備安裝簡潔，操作方便，不用安裝軌道，只需將管道放置于支架上，切割機便可以在磁力的作用下沿管道環向全位置切割，切割效率和切割質量較好。但是，對于鍋爐集箱類產品，管道上會有數量較多的小管接頭，空間位置受限，管道上沒有足夠的空間供小車行走，無法使用。

機械式馬鞍形切割機可以用來切割管-管正交相貫的馬鞍形焊接坡口，與手工切割或機床加工工藝相比，機械式馬鞍形切割工藝提高了切割面質量和生產效率，但是不適用于非正交的相貫線結構。

數控馬鞍形切割設備的各軸行走機構采用伺服電動機控制，在管-管相貫線結構的切割中發揮著重要作用，理論上可以切割所有管-管相貫線結構，甚至是管-錐等相貫線結構，在我公司管道和容器產品中應用很廣，但是設備造價較高。

3. 數控化是切割設備的研發方向

管道切割設備的進一步研發方向必將在設備行走機構和切割方法上，機械化、自動化的行走機構可以提高切割效率和質量，但是，隨著產品結構的復雜程度的增加，機械化的設備走不出正確的相貫線軌跡，影響了設備的適用性。因此，設備廠家應在相貫線方程數學算法和軟件編程領域投入更大的研發力度。

多樣化的切割工藝可以擴大切割設備的應用范圍，比如激光切割和超高壓水射流切割工藝可以應用于切割不同的材料，解決切割對原材料的熱影響。