CN105081683B - 直缝钢制卷管加工工艺 - Google Patents

Abstract

一种直缝钢制卷管加工工艺，包括下料、滚圆合口、内纵焊缝焊接、外纵焊缝焊接、对管(管口打磨)、内环焊缝焊接、外环焊缝焊接、焊缝外观检验和焊缝无损探伤及修补。该工艺方法可提高钢制管直度、焊口圆度及焊接质量。

Description

直缝钢制卷管加工工艺

技术领域：

本发明属于一种管道的制作工艺，特别涉及一种直缝钢制卷管加工工艺。

背景技术：

直缝钢制管主要应用在城市给排水管道施工的重点及难点部位，(如穿越公路、河流、铁路等顶管段的施工)、电厂的循环水管道施工、工业及结构用钢制管施工等领域。但是，目前加工这种直缝钢制卷管的加工工艺使管的平直度、圆度及焊口质量控制等方面存在问题，需要改进措施进一步控制。

发明内容：

本发明的目的就在于提供一种直缝钢制卷管加工工艺，该工艺方法可提高钢制管直度、焊口圆度及焊接质量。

如上构思，本发明的技术方案是：一种直缝钢制卷管加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

(1)下料：包括钢板划线、刨削、截板和接板；其中钢板划线的极限偏差应符合：宽度和长度±1mm、对角线相对差为2mm、对应边相对差为1mm、失高即曲线部分±0.5mm；

(2)滚圆及合口：包括压边、滚压成型、合口点固焊和纵焊后回圆；其中，压边是将压模置于上下辊之间，将钢板置于压模上进行压边，要求钢板和端面平行于压辊，伸进量以残余直边≤150～200mm为准，压边后用内圆样板检查，样板间隙≤2mm；通过滚压成型后进行点固焊，其要求点焊总数≤6点，每点长度≤30mm，且距端面≤80mm；纵焊后回圆是对于超过标准圆度要求的筒体，必须在纵焊缝后重新回圆至符合要求，圆度偏差应符合如下要求：

a、Φ<800mm小于外径的1％且不大于4mm；

b、Φ800-Φ1200mm 圆度偏差≤4mm；

c、Φ1300-Φ1600mm 圆度偏差≤6mm；

d、Φ1700-Φ2400mm 圆度偏差≤8mm；

e、Φ2600-Φ3000mm 圆度偏差≤9mm；

f、管径≥Φ3000mm 圆度偏差≤10mm；

(3)内外纵焊缝焊接：对于厚度在8-34mm的钢板的焊接层数为正面焊一层，反面焊一层，焊接电流在450-980A之间、焊接电压在30-42V之间、焊接速度在20-50cm/min之间；对于厚度在大于36mm的钢板的焊接层数为正面焊两层，反面焊两层，焊接电流在800-950A之间、焊接电压在38-42V之间、焊接速度在20-28cm/min之间；

(4)管口打磨、组对：

(5)内外环缝焊接：将组对好的钢管稳固放在转台上，其一端紧顶定位杆，接好地线并调整好焊药托盘的位置，调整好焊机进行施焊：其中：内环焊采用滞后焊接工艺；即焊丝中心距钢管内径最低点为30-50mm,且焊丝中心对准焊缝中心，其偏差≤1mm,焊丝端部距管壁50-80mm；外施焊采用超前焊接工艺，既焊丝中心距钢管内径最低点为30-50mm,且焊丝中心对准焊缝中心，其偏差≤1mm,焊丝端部距管壁50-80mm；

施焊时，对于厚度在8-34mm的钢板的焊接层数为正面焊一层，反面焊一层，焊接电流在450-980A之间、焊接电压在30-45V之间、焊接速度在20-50cm/min之间；对于厚度大于36mm的钢板的焊接层数为正面焊两层，反面焊两层，焊接电流在800-950A之间、焊接电压在38-42V之间、焊接速度在20-28cm/min之间；

(6)焊缝外观、无损检测及修补。

上述步骤(2)中卷管的校圆样板的弧长应为管子周长的1/6～1/4；样板与管内壁的不贴合间隙应符合下列规定：

a、对接纵焊缝处≤壁厚的10％加2mm，且≤3mm；

b、离管端200mm的对接纵缝处≤2mm；

c、其他部位≤1mm；

筒体接口处应符合下列规定：

a、接口间隙≤4mm；

b、板边高低错位≤板厚的10％，且≤2mm；

c、端面板错位≤1mm。

上述步骤(3)中焊丝采用H08A,焊剂HJ431；坡口形式：16mm及16mm以下钢板采用“I”型坡口，18～24mm钢板采用“Y”型坡口,26～42mm钢板采用“X”型坡口；钢板厚度≤12mm用Ф4mm焊丝，钢板厚度≥14mm用Ф5mm焊丝。

本发明具有如下的优点和积极效果：

1、本发明在下料过程中要求钢板划线的极限偏差应符合：宽度和长度±1、对角线相对差为2、对应边相对差为1、失高(曲线部分)±0.5，因此可有效地保证制管的平直度。

2、本发明的滚圆及合口过程包括压边、滚压成型、合口点固焊和纵焊后回圆。其中，纵焊后回圆是对于超过标准圆度要求的筒体，必须在纵焊缝后重新回圆至符合要求，圆度偏差应符合如下要求：

a、Φ<800mm小于外径的1％且不大于4mm；

b、Φ800-Φ1200mm 圆度偏差≤4mm；

c、Φ1300-Φ1600mm 圆度偏差≤6mm；

d、Φ1700-Φ2400mm 圆度偏差≤8mm；

e、Φ2600-Φ3000mm 圆度偏差≤9mm；

f、管径≥Φ3000mm 圆度偏差10mm；

因此，可有效地保证卷管的圆度。

3、本发明的焊接过程包括内外纵焊缝焊接、内外环焊缝焊接、焊缝外观检验和焊缝无损探伤及修补，因此，可有效地保证焊口的质量。

具体实施方式：

一种直缝钢制卷管加工工艺，包括如下步骤：

一、下料：

1、划线：钢板划线的极限偏差应符合表一的规定：

表1

2、刨板：

(1)板前的准备工作：检查所用板材厚度是否与设计厚度相符，根据设计长度及刨床最大刨削长度为6500mm进行分割，应测量板的方正(称找方)分割尺寸应为截板切割留20-40mm。

(2)刨削：将刨削的钢板吊装平稳放在刨床床面上，用丁字尺调整好钢板纵边一面与刨床的平行度，再用四块压板将钢板压紧床面上进行刨削，刨削后的钢板两纵边端面应全部见金属光泽，特殊情况局部允许留有少量原板边，但连续长度不得超过500mm，坡口面必须两次成型(直口—坡口)，刨削面不得出现明显中间接刀痕迹，宽度三点丈量后符合要求方可起吊。

3、截板：将经过刨削的钢板吊装放在下料工作台上进行截板。丁字尺紧靠钢板端部直边一面画线进行切割，其切口作为板长的基点，用两边丈量法进行划线与此同时丈量两对角线误差不超过规定，进行切割确定板长。切割时的注意事项：应经常观察切口宽度，一般为3-5mm，切口与板面垂直度等选用或调整割嘴型号及有关参数。

4、接板：根据设计长度，需要的接板一律采用埋弧自动焊焊接。

二、滚圆及合口：程序：压边—滚压成形—合口点固焊—纵焊后回圆(根据筒体圆度确定可否进行)

1、压边：

(1)压边前的准备工作：根据成型坡口的要求，确定翻板的朝向和是否翻板：清理板表面的杂物，包括气割后的毛刺：用角磨机对有焊接要求的端面和侧面20mm宽范围进行打磨，见金属光泽。

(2)压边：选用合适的压模置于上下辊之间，将钢板置于压模上进行压边。要求钢板和端面平行于压辊伸进量以残余直边不超过150～200mm为准。压边后用内圆样板检查，样板间隙不大于2mm。

2、滚压成型：

(1)压过边的板材重新吊装于卷板机上下辊之间，要求板一侧面紧靠下辊一侧。调整上下辊进行滚圆，每次下辊量不宜过大。

(2)卷板前或卷制过程中，应将钢板表面已剥离的氧化皮和其他杂物清除干净。

(3)卷板方向应和钢板的压延方向一致。

3、点固焊：通过滚压成型后进行点固焊，其要求：点焊总数不超过6点，每点长度不超过30mm，且距端面不低于80mm。点焊根据板材厚度及材质选用不同型号的焊条及焊接参数。

4、回圆：对于超过标准圆度要求的筒体，必须在纵焊缝后重新回圆至符合要求。

5、控制要点：

(1)滚圆后的筒体接口处不得出现明显的凹陷或隆起，卷管的校圆样板的弧长应为管子周长的1/6～1/4；样板与管内壁的不贴合间隙应符合下列规定：

a.对接纵焊缝处不得大于壁厚的10％加2mm，且不得大于3mm。

b.离管端200mm的对接纵缝处不得大于2mm。

c.其他部位不得大于1mm。

(2)筒体接口处：

a.接口间隙不大于4mm。

b.板边高低错位不大于板厚的10％，且不大于2mm。

c.端面板错位不大于1mm。

(3)卷管端面与中心线的垂直允许偏差不得大于管子外径的1％，且不得大于3mm。

(4)在卷管制作过程中，应防止板材表面损伤。对有严重伤痕的部位应进行补焊修磨，修磨处的壁厚不得小于设计壁厚。

(5)圆度偏差符合如下要求：

a.Φ<800mm小于外径的1％且不大于4mm。

b.Φ800-Φ1200mm 圆度偏差≤4mm。

c.Φ1300-Φ1600mm 圆度偏差≤6mm。

d.Φ1700-Φ2400mm 圆度偏差≤8mm。

e.Φ2600-Φ3000mm 圆度偏差≤9mm。

f.管径≥Φ3000mm 圆度偏差10mm。

注：圆度是指同一端面垂直管径之差。

三、内外纵焊缝焊接：

1、作业前的准备工作：

(1)操作工必须具备操作埋弧焊的操作证书，钢管短节施焊前应进行必要的清扫，尤其焊缝处不得留有钢板氧化皮等杂物，应严格进行焊丝、焊件、待焊表面的清理，焊剂要烘干。

(2)钢管短节应稳固放在焊台上，并使钢管纵焊缝全部而紧密与焊剂接触不得留有空隙。

(3)钢管短节焊缝两端应牢固焊有与钢管等同厚度的引弧板、收弧板各一块，其尺寸为120×100mm引、收弧板允许重复使用，一般不超过4次。

(4)调整轨道使其平行于钢管焊缝，其偏差≤1mm。

2、焊丝、焊剂及焊接参数的选择：施焊时应严格执行规定的各项工艺参数(见表2)特殊情况如：焊缝加大、高低错位变化等，工艺参数可做适当调整。

表2双面焊双面成型参数表

3、内纵焊施焊后必须把管内焊缝处遗留的焊剂、焊皮清扫干净，发现外部气孔等缺陷应及时修理。

4、外纵焊施焊前需调整轨道，并用钢丝刷、砂轮等对焊缝处遗留物进行清理，尤其不得留有焊榴，否则不得施焊。

5、外纵焊施焊中的其它要求按内纵焊执行。

6、施焊后的质量要求：

(1)焊道表面应平整，不得有裂纹、焊榴、气孔，咬边深度＜0.5mm，连续咬边长度≤100mm。

(2)焊道中心与焊缝中心偏移量≤1mm。

(3)焊接余高0～3mm

(4)焊接宽度(见表3)

表3

四、对口(管口打磨)：

1、钢管对管(组对)前应首先用气割割掉所用短节纵焊缝处引弧，灭弧板，要求切割处应平直，并用电动砂轮进行打磨。

2、对所用短节纵焊口处，直边端面及其里外侧面20mm处进行严格修磨，其要求：应全部露出金属光泽，不得留有锈蚀。

3、经修磨后短节放于对管台上进行组对，对于椭圆度尤其纵口处椭圆度严重超标的短节不得强行组对，必须进行回圆方可组对。

4、点焊要求：所用的焊条应与所用的钢板材质相匹配，点焊应牢固，焊接深度(咬边)＞5mm，点焊间距﹥100mm；单个焊点长度为20～30mm，丁字口处焊点应远离纵焊缝200mm以上。

5、环焊对口板边高低错位不大于板厚的10％，且不大于2mm。

6、卷管组对时，相邻筒节两纵缝间距应大于100mm。支管外壁距焊缝不宜小于50mm。

7、有加固环、板的卷管，加固环、板的对接焊缝应与管子纵向焊缝错开，其间距不应小于l00mm。加固环、板距卷管的环焊缝不应小于50mm。

8、每米直管的平直度偏差不得大于1mm。

9、点焊处不得留有焊药皮。

五、内外环缝焊接：

1、施焊前的准备工作:

(1)操作工必须具备操作埋弧焊的操作证书，清除管内一切杂物及活动的氧化皮，尤其要清除环焊缝处点焊时的焊皮等，应严格进行焊丝、焊件、待焊表面的清理，焊剂要烘干。

(2)将组对好的钢管稳固放在转台上，其一端紧顶定位杆，接好地线并调整好焊药托盘的位置。

(3)调整好焊机进行施焊：

内环焊：一律采用滞后焊接工艺；既焊丝中心距钢管内径最低点为30-50mm,且焊丝中心对准焊缝中心，其偏差≤1mm,焊丝端部距管壁50-80mm(亦称焊丝伸出高度)。

外环焊：一律采用超前焊接工艺，其它参数同内环焊。

2、施焊：

(1)施焊应严格执行质量计划中所制定的工艺参数，只有在焊缝缝隙加大、高低错位加大，工艺参数才可以作适当调整。

工艺参数见表4：

表4双面焊双面成型参数表

(2)内外环焊起弧点一律距钢管丁字口处200mm以上，而灭弧点应盖过起弧处50—80mm。

(3)外环焊施焊前必须用砂轮或钢丝刷等清理焊道，不得留有焊药、氧化皮及焊瘤等。

3、施焊后将管内外所有焊皮、焊药等杂物清除干净。

4、焊道表面应平整、不得有裂纹、焊瘤气孔；咬边深度<0.5mm，连续长度<100mm。

5、焊道中心与焊缝中心偏移量≤1mm。

6、焊接高度h＝0-3mm

7、焊接宽度b(见表5)

板厚(mm)	焊接宽度b(mm)
		10	≥14
12	≥16
		14	≥18
16	≥20
		18	≥22
20	≥24
		22	≥26

表5不同板厚焊接宽度参照表

六、焊缝外观、无损检测及修补：

1、焊缝质量检查应包括焊接接头的焊前检查、焊接过程中检查和焊后检查。

(1)焊前检查内容包括坡口形式与尺寸、坡口表面质量、焊件的组对质量等。

(2)焊接过程检查内容包括焊接环境的检测、预热温度、焊工执行焊接工艺情况等。

(3)焊后检查内容包括焊缝外观质量检查、焊缝无损检测和产品焊接试板检验等。

2、应对焊件的所有焊缝进行外观质量检查，其质量检查要求见下表6。焊缝外观质量检查宜采用焊缝量规和5倍的放大镜进行，并保证良好的照明。

表6焊缝外形尺寸和外观质量要求

3、有疲劳强度要求的一类、二类焊缝应平滑过渡，避免产生咬边，对接焊缝余高和角焊缝焊趾应予修磨，且平滑过渡。

4、焊缝外观检查质量合格后应进行焊缝无损检测。无损检测方法、检测范围和质量要求应符合设计文件、产品相关标准的规定：若无规定，应按下表7要求。

表7无损探伤长度占全长百分数

5、无损检测人员应持有质量技术监督部门及无损检测学会等国家有关部门签发的，并与其工作相适应的技术资格证书。评定焊缝质量应由Ⅱ级或Ⅱ级以上的无损检测人员担任。

6、焊缝内部探伤可选用超声波探伤或射线探伤方法。当其中一种探伤方法检查有疑问时，应采用另一种探伤方法复查。

7、射线探伤的检验及评定按GB/T3323规定执行，检验等级为B级，一类焊缝不低于Ⅱ级为合格，二类焊缝不低于Ⅲ级为合格；超声波探伤的检验及评定按GB11345规定执行，检验等级为B级，一类焊缝Ⅰ级为合格，二类焊缝不低于Ⅱ级为合格。

8、焊缝局部无损探伤若发现有不允许缺欠，应在缺欠的延伸方向或在可疑部位作补充探伤检查；若经补充探伤仍发现有不允许缺欠，则应对该焊工在该条焊缝上所施焊的焊接部位或整条焊缝进行探伤。

9、缺欠处理和焊补

(1)焊缝外形尺寸和外观质量不符合焊缝外形尺寸和外观质量要求表的规定时，允许焊工自行返工，进行修磨或焊接工艺进行局部补焊，且补焊的焊缝应原焊缝间保持平滑过渡。但表面裂纹不得擅自处理，应及时申报焊接技术人员。

(2)焊缝存在焊接裂纹、未熔合和其他不符合质量要求的内部缺欠时，返工前，应分析焊接缺欠产生的原因，有焊接技术人员制定焊接缺欠的返工工艺。

(3)焊接缺欠的返工应按下列要求进行：

a.焊接缺欠可采用碳弧气刨、砂轮或其它机械方法清除，不允许采用电弧或气割火焰熔除。

b.采用碳弧气刨清除焊接缺欠时，应打磨清理气刨表面和修磨刨槽，除去渗碳层。

c.焊接缺欠应彻底清除，不允许有毛刺和凹痕，坡口底部应圆滑过渡。

d.有预热要求的焊缝，其局部焊缝返工时的预热温度应比原焊缝预热温度高20～30℃。

e.同一部位的焊缝返工次数不宜超过两次，超过两次应经技术负责人批准方可进行，并将返工情况记入产品质量档案。

(4)返工后的焊缝，应按原焊缝的质量要求和无损检测方法，对返工处及其附近进行100％检查。

Claims (3)

1.一种直缝钢制卷管加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

(1)下料：包括钢板划线、刨削、截板和接板；其中钢板划线的极限偏差应符合：宽度和长度±1mm、对角线相对差为±2mm、对应边相对差为±1mm、曲线部分的矢高±0.5mm；

(2)滚圆及合口：包括压边、滚压成型、合口点固焊和纵焊后回圆；其中，压边是将压模置于上下辊之间，将钢板置于压模上进行压边，要求钢板和端面平行于压辊，伸进量以残余直边≤150～200mm为准，压边后用校圆样板检查，校圆样板间隙≤2mm；通过滚压成型后进行点固焊，其要求点焊总数≤6点，每点长度≤30mm，且距端面≤80mm；纵焊后回圆是对于超过标准圆度要求的筒体，必须在纵焊缝后重新回圆至符合要求，圆度偏差应符合如下要求：

a、管径Φ<800mm小于外径的1％且不大于4mm；

b、Φ800-Φ1200mm 圆度偏差≤4mm；

c、Φ1300-Φ1600mm 圆度偏差≤6mm；

d、Φ1700-Φ2400mm 圆度偏差≤8mm；

e、Φ2600-Φ3000mm 圆度偏差≤9mm；

f、管径≥Φ3000mm 圆度偏差≤10mm；

(3)内外纵焊缝焊接：对于厚度在8-34mm的钢板的焊接层数为正面焊一层，反面焊一层，焊接电流在450-980A之间、焊接电压在30-42V之间、焊接速度在20-50cm/min之间；对于厚度大于36mm的钢板的焊接层数为正面焊两层，反面焊两层，焊接电流在800-950A之间、焊接电压在38-42V之间、焊接速度在20-28cm/min之间；

(4)管口打磨、组对：

(5)内外环缝焊接：将组对好的钢管稳固放在转台上，其一端紧顶定位杆，接好地线并调整好焊药托盘的位置，调整好焊机进行施焊：其中：内环焊采用滞后焊接工艺；即焊丝中心距钢管内径最低点为30-50mm,且焊丝中心对准焊缝中心，其偏差≤1mm,焊丝端部距管壁50-80mm；外施焊采用超前焊接工艺，即焊丝中心距钢管内径最低点 为30-50mm,且焊丝中心对准焊缝中心，其偏差≤1mm,焊丝端部距管壁50-80mm；

施焊时，对于厚度在8-34mm的钢板的焊接层数为正面焊一层，反面焊一层，焊接电流在450-980A之间、焊接电压在30-45V之间、焊接速度在20-50cm/min之间；对于厚度大于36mm的钢板的焊接层数为正面焊两层，反面焊两层，焊接电流在800-950A之间、焊接电压在38-42V之间、焊接速度在20-28cm/min之间；

(6)焊缝外观检验、无损检测及修补。

2.根据权利要求1所述的直缝钢制卷管加工工艺，其特征在于：上述步骤(2)中卷管的校圆样板的弧长应为管子周长的1/6～1/4；校圆样板与管内壁的不贴合间隙应符合下列规定：

a、对接纵焊缝处≤壁厚的10％加2mm，且≤3mm；

b、离管端200mm的对接纵缝处≤2mm；

c、其他部位≤1mm；

筒体接口处应符合下列规定：

a、接口间隙≤4mm；

b、板边高低错位≤板厚的10％，且≤2mm；

c、端面板错位≤1mm。

3.根据权利要求1所述的直缝钢制卷管加工工艺，其特征在于：上述步骤(3)中焊丝采用H08A,焊剂HJ431；坡口形式：16mm及16mm以下钢板采用“I”型坡口，18～24mm钢板采用“Y”型坡口,26～42mm钢板采用“X”型坡口；钢板厚度≤12mm用Ф4mm焊丝，钢板厚度≥14mm用Ф5mm焊丝。