坡口机在压力管道生产中的加工方法

(葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概况

锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河湾上，系雅砻江卡拉至江口河段五级开发的第二座梯级电站。锦屏二级水电站利用雅砻江150km锦屏大河湾的天然落差，截弯取直开挖隧洞引水发电。坝址位于锦屏一级下游7.5km处，厂房位于大河湾东端的大水沟。水库正常蓄水位1646m，回水长度7.5km，相应库容1401万m3，水库死水位1640m，固定库容905万m3，调节库容仅496万m3。电站总装机8×60万kW，多年平均年发电量242.3亿kW·h。首部设低闸，闸址以上流域面积10.3万km2，闸址处多年平均流量1220m3/s。水库具有日调节功能，与锦屏一级同步运行具有年调节特性。

锦屏二级水电站共布置8条压力钢管，每条压力钢管管节平均约为175节。钢管最大直径6.5m，最小直径6.05m，单节最大轴线长度为3m，单节最小轴线长度为1.296m。8条压力钢管在距厂房上游侧边墙2.38m处(压力钢管末端)往上游方向的28.8m段，采用600MPa级高强钢板。该段钢管内径为6.05m、6.5m及6.05m～6.5m渐变锥管，其板厚分别为56mm、52mm、48mm、44mm、40mm。其余段均采用16MnR的500MPa级压力容器钢，主要部位包括高压管道上平段、上弯段、竖井段、下弯段和下平段，钢管内径均为6.5m，钢管板厚分别为20mm、22mm、24mm、28mm、36mm、38mm，单条钢管长度447m～490m。8条压力钢管全长均设置加劲环，材质均为16MnR的500MPa级压力容器钢。

我单位承建了大部分压力管道的制作，其中38mm以下的板材，全部采用了自动式坡口机进行的坡面加工。在压力钢管生产高峰期，坡口制备工序显得十分紧凑，而在板材加工中遇到刀头脱离板材，坡口机在板材上不行走，加工出的板材钝边大小不一样等问题，影响了压力钢管制作的效率，拖延了工期。如何安全、高效、保质地对压力钢管板材进行加工，显得尤其重要。

2 加工前的准备

钢板从漫水湾转运站运到厂，应有专职人员对钢板进行吊装，工管部、安质环、机务部应有人员对钢板厚度、型号、规格、重量、到货时间，做好记录并验收。起吊时应注意作业信号，指挥人员与操作司机要精力集中，动作准确，在提升负荷离地面后10cm～30cm，检查物体的平稳性及绳索受力是否均匀，制动机构是否安全可靠；构件起吊时，钢丝绳之间的夹角应不大于60°，且保证所选用的钢丝绳有8倍以上的安全系数；按材料的种类、厚度分类堆放，并道木支垫，垫离地面，材料上部应加雨篷，防止腐蚀、污染、变形。按拼装顺序，板材用台车转运至数控切割机平台上，记录、标示好板材的编号，在数控上调出板材型号对应的图纸(技术部编制后拷贝到数控切割机上)，按照图纸对板材进行预演、下料。坡口制备是一道及其重要的工序，它要求对压力钢管的纵缝、环缝进行“X”坡面加工，以便于焊接工序坡面对接，使接头能焊透而不出现工艺缺陷。

3 坡口制备施工

3.1 设备性能

CHP-21G系列西班牙希飒自动行走式坡口机，有正反两种，正坡口机(CHP-21G)加工正面坡口，反坡口机(CHP-21GVI)加工背面坡口(无需翻转加工板材)。坡面角度范围20°～45°无级连续可调，每分钟坡口长度为1.7m，一次自动行走加工的坡面宽度为9mm，电机功率为2.94kW，电压380V，可以加工板材厚度范围为9mm～50mm。专用铣刀通用于普碳钢、合金钢、高强钢、不锈钢等多种材料。

3.2 加工方法

3.2.1 加工板材应放在距离地面高度为80cm左右的平台上，地面铺一张平整光滑专用钢板，调整机器行进高度，使机器在加工中行进小车的弹簧处于松弛状态，便于行走顺畅。

3.2.2 按照工艺卡对加工板材进行定点放样、编号标注，用角向磨光机修磨平等离子火焰切割留下的凸出缺陷。板材边沿凸出缺陷易使坡口机在加工途中停止行进。

3.2.3 板材加工(如板材材质为Q345，厚度为24mm，坡面角度正反均为30°，坡口形式为内14mm，外8mm，钝边为2mm)。松开坡口机两侧的8颗螺栓，调节角度指针指向30°，拧紧螺栓。第一次加工调整拖轮侧面刻度线对准标牌指示22(第一次加工刻度数比板材厚度小2mm)，第一次加工深度为8mm；第二次加工在第一次加工的基础上少3刻度，标准牌刻度指示19，加工深度为3mm；第三次加工在第一次加工基础上再少2刻度，标准牌指示为16，加工深度为3mm。三次加工内坡口总深度14mm。正面坡口加工完毕后，同样的方法加工反坡口，角度调为30°，调整侧拖轮侧面刻度线对准标牌指示为22，一次行进加工量深度为8mm。

3.2.4 坡口机停机时，首先切断电源开关，拔下插头，推离工作区域，清除铁屑，擦净机器后归置备用。然后，戴好防护眼镜对坡面进行打磨，打磨光滑，无夹渣、裂纹，再用毛刷刷上富锌防腐底漆以防生锈。

3.3 注意事项

3.3.1 加工坡面宽度较大时，建议在入刀口用角向磨光机打磨一个小斜面，刀具沿着斜面起到行进，避免坡面较大起刀困难，延长刀具寿命。

3.3.2 加工行进中机器突然脱离板材，先检查行进小车是否被铁屑卡住，然后用角向磨光机在掉刀处打磨一个小斜口，使刀具贴合板材边缘沿小斜面再次起到行进。

3.3.3 若使用坡口机加工板材的材质为Q345，抗拉强度为500MPa，由于火焰切割提高了加工部位的硬度至600MPa，第一次加工的坡面较宽，行进时对刀具寿命有影响。故加工过程中采用已经磨损的刀具进行第一刀加工，更换新刀具后进行第二刀加工，以延长刀具和设备的使用寿命。

3.3.4 坡口机靠刀具和拖轮啮合板材边缘进行加工，刀具前端有个“舌头”，“舌头”呈平面垂直状，加工时“舌头”与板材边缘紧贴。如加工板材边缘不垂直，刀具和板材边缘就不能紧密啮合，加工不出理想的尺寸，且加工过程中容易掉刀，影响工作效率。加工前先用角尺测量板材边缘的垂直度，板材下沿突出，反坡口刀具在下面，考虑先加工背面坡口；上沿突出多，正坡口刀具在上面，加工正面坡口。

3.3.5 铣刀重磨再利用的次数一般为3次左右，每次修磨1mm～2mm。安装时，需要在刀具后面增加相同厚度的垫片，以保证使用新旧刀具时刻度保持一致。根据加工过程中的实际经验，刀具一次磨损能加工的距离为2000m，共计6000m。

3.3.6 施工中可以同时开启两台坡口机对板材分头进行加工，前提是每台设备必须有人照看，以防设备在运行中刀头脱离板材，这样可以提高生产效率。

3.4 安全维护

3.4.1 电源线必须要有良好的接地保护，电机出现异响时，检查插头、插座是否接触良好。

3.4.2 清理废弃铁屑和刀具安装时，要戴上防护手套，避免锋利刀口及高温划伤和烫伤手部。

3.4.3 机器运行时，操作人员必须站在机器的正后方，不能站在机器的左右两侧，避免切削飞溅伤到眼睛。出现紧急情况时，及时按下急停按钮。

3.5 设备保养

不允许对不符合机器推荐和操作规定的材料进行坡口作业；2000h更换一次润滑脂；班前检查电源线是否漏电，班后布置工位，清理生产现场；每天做好设备运行记录。

4 结语

使用自动行走式坡口机加工压力容器坡面，无振动，无热，无油烟，没有灰尘；使用标准的硬质合金刀片清洁自由边毛刺；可调切削深度，可变角度15°～45°，比气割坡口更加有效，不会改变金属相的结构，能提高生产效率。它是大规模生产压力容器较好的方法。坡口机对压力刚管的坡面进行加工，可以更好地保证焊接工艺质量，可在更多的大型压力容器的生产加工中应用。