螺旋縫埋弧焊管倒棱工序提效措施

劉 通，王自信，鄧 亮

（山東勝利鋼管有限公司，山東 淄博255000）

0 引言

螺旋縫埋弧焊鋼管（以下簡稱鋼管）廣泛用于輸送各類介質、承壓、結構等領域。為保證現場施工焊接方便，按照客戶及標準要求，鋼管出廠前都需在倒棱機上進行管端平頭倒棱，平口或者帶有坡口，要求帶有坡口的大多要求坡口角度為30°～35°[1-2]。為滿足生產繁忙情況下，制管分廠及制管分廠之間的協調、協作鋼管管端倒棱工作，尤其是不同機組同時生產不同規格鋼鋼管，處理積壓鋼管等情況下，為保證鋼管及時出庫發運，倒棱工序存在影響效率問題，筆者通過設計一種簡易的倒棱工裝夾具，借助膠墊，調整刀座、刀具等三方面對平頭倒棱工序進行了優化調整措施。

1 鋼管平頭倒棱設備、倒棱工序及發現的問題

鋼管平頭倒棱設備如圖1、圖2。普通平頭刀倒棱機的基本原理是：由動力箱及可使動力箱、刀盤、夾持架、配電柜等沿軸向運動的機構構成，刀盤通過進給機構沿著軸向的進給，使倒棱刀和平頭刀貼近鋼管管端，電機通過動力箱將動力傳到刀盤主軸上，使刀盤帶動固定在刀盤上的倒棱刀和平頭刀旋轉，將鋼管管端加工至客戶要求的角度。

圖1 普通倒棱機設備

圖2 夾持裝置

平頭倒棱工序的流程如下：天車準備—更換工裝—調整刀座—上管對中夾緊—對刀、微調—進給倒棱。在生產倒棱過程中遇到的以下問題：

（1）倒棱不同規格鋼管時出現頻繁更換倒棱機工裝，工裝很笨重，用人力無法挪動，需要天車配合；（2）頻繁旋轉刀盤上的絲杠，調整倒棱刀座位置；（3）頻繁對刀調整，需與鋼管規格匹配。這個過程存在時間浪費，從而導致效率低。

2 改進措施

在場地不允許和不增加設備投資情況下，為節省倒棱工序的準備和操作時間，保證倒棱過程穩定性、倒棱后成品管坡口質量，筆者考慮倒棱工序實際生產情況，從設計一種簡易的倒棱工裝夾具、借助膠墊，以及調整刀座、刀具等方面進行了改進措施。以避免等待天車、減少更換工裝頻次，快速調整刀座，減少安裝刀具等方面的時間，達到提效的目的。

2.1 自行設計的簡易的倒棱工裝夾具

在不改造原有設備機械部件的基礎上，制作一種簡易倒棱工裝夾具。選用鋼管管段、鋼板、油缸桿，焊接和定位鉆孔（注意：所選用管段不能有橢圓，管徑根據實際需要預留，鋼板厚度為10 mm，長200 mm，寬100 mm，油缸管直徑為50 mm。當然根據不同工況可以自行選擇材料），制作出如圖3和圖4所示的上、下工裝夾具示意。上夾具在油缸桿上根據不同倒棱鋼管規格定位鉆孔，以方便固定在夾持架的工裝固定孔上，并可靈活改變工裝規格。

圖3 工裝上夾具示意

圖4 工裝下夾具示意

下夾具采用不超過130 mm寬度的管段（我公司選用100 mm寬管段），并中間加筋板焊接而成，選用管段要標準且焊接時不要引起管段變形（強度足夠情況下盡量減輕重量）。下工裝可以疊加，并用卡具將兩組或兩組以上工裝固定，以達到下夾具變換規格的目的。下夾具人力即可抬上去更換，相對簡便快捷，換工裝時間短、效率高。上、下簡易工裝夾具配合使用，尤其是在鋼管直徑在1 m以下的情況下使用效果非常好。倒棱后坡口角度質量與使用倒棱機自帶工裝倒棱相同。

2.2 借助膠墊的優化調整

遇到兩種或兩種以上鋼管管徑（通指直徑）相差100 mm范圍內規格鋼管同時需要倒棱情況時，大管徑規格優先進行倒棱，倒棱結束后，變更小管徑規格倒棱工裝。通過在大管徑倒棱工裝夾具上、下墊膠墊的方法，達到相應小管徑倒棱工裝的要求，主要避免了用天車更換工裝的等待時間。需要注意的是：所選用膠墊要有足夠厚度和摩擦力，不能過于柔軟且彈性不能過大（我公司通常選工業用10 mm黑色橡膠皮），目的是防止管子打滑和旋轉，可以根據實際膠墊厚度，采用多片膠墊疊加后固定在工裝上。膠墊的重量輕便，人可以輕易挪動，調整也方便，缺點是磨損較快。倒棱后坡口角度質量與使用倒棱機自帶工裝倒棱相同。

2.3 刀座、刀具的調整優化措施

2.3.1 調整刀座位置（劃線定位法）

在刀座上易觀察處確定一個基準定位線，根據鋼管規格，在倒棱機旋轉大盤上做好不同規格刀座定位線位置，這樣可以提前旋轉絲杠將刀座調整到相應規格基準線調整到位。在開始坡口倒棱時再進行刀座微調即可，避免了等待時間及多次調整和調整操作不方便的困難，見圖5。

圖5 刀盤機構

2.3.2 安刀桿和刀塊

如果客戶對坡口角度要求不變的情況下，刀桿一次固定好后，除磨損或碰撞壞外，不需要調整刀桿。只需通過刀桿調整角度來定坡口角度，不需通過刀塊調整角度。安刀桿和刀塊一次定位成功的方法是，將無切斜且管端平整的鋼管夾持穩定后，將導向輪行走到與鋼管管端合適距離，將刀塊安放在刀桿上，用焊接檢驗尺測量符合要求的坡口角度，定位刀桿在刀座上。

2.3.3 刀塊的選用

刀塊材質，需要與鋼管材質相匹配。刀塊材質強度和硬度過高容易碎刀，過軟刀塊損耗過快，具體情況根據鋼管材質而定。排屑角，無論是單面刀塊還是雙面刀塊都要有排屑槽，防止鐵屑黏刀，黏在刀刃上，造成坡口不光滑或周向局部凹陷。

2.3.4 磨刀方法

刀刃磨好了，既倒棱質量好，效率高，又可以減少刀塊的損耗。刀刃要磨得平齊。磨刀時要保證被磨刀刃受磨均勻，且不能過度磨削刀刃。如圖6所示。

圖6 倒棱刀塊

3 應用效果

采用以上措施，經過2年的實際生產倒棱應用，達到了預期保質、保量、提效的目的。簡易工裝實物及實際應用場景如圖7和圖8。

圖7 簡易工裝實物

圖8 實際應用場景

（1）簡易工裝夾具使用，使用效果良好，鋼管倒棱后質量符合相關標準要求，與使用倒棱機自帶工裝倒棱相同，提高了效率。但這種簡易夾具在超過直徑1 m的鋼管上應用不理想，簡易工裝容易變形，雖可重新制作更加牢固的簡易工裝，但重量過重，不適合靈活應用。

（2）借助膠墊達到更換工裝的措施，在鋼管直徑變化不超過100 mm的范圍內使用，方面靈活，效果良好，鋼管倒棱后質量符合相關標準要求，與使用倒棱機自帶工裝倒棱相同，提高了效率。

（3）刀座、刀具調整的優化措施，讓步驟固化，避免了刀座、刀桿、刀具反復調整不到位的情況，以達到優化的目的。