大型钢岔管制作工艺及技术措施

2017-03-04

河北水利 2017年11期

关键词：肋板月牙支管

介绍大型四通钢岔管制作技术，可广泛应用于类似工程项目的钢岔管制作，为同种类钢岔管制作提供借鉴。

钢岔管；焊接；消应处理

大型钢岔管制作工艺及技术措施

□张文涛

2017-10-16

张文涛，男，汉族，河北省水利工程局，第九工程处处长、高级工程师。

钢岔管是由柱、锥或球面和加强构件组成的空间结构，组装及焊接过程控制难度大，尤其是月牙形加强肋岔管，加强肋钢板厚度大，焊接变形控制及焊后残余应力消除又是一制作难点。

1.工程概况

2016年初，河北省水利工程局承揽了大伙房水库输水（二期）抗旱应急工程管件制作工作，其中包括沈阳配水站月牙形加强肋的四通岔管，岔管主管直径为3200mm，主管及支管板厚26mm,材料为Q345B，月牙肋厚度为120mm,拉杆直径为350mm,材料为Q345Z15，岔管重量33t。

2.加工难点

一是岔管结构尺寸大，主管、支管、月牙肋各单元都需要排料拼接，再进行组装，制作精度要求高，加工难度大。二是月牙肋板厚度120mm,给焊接带来了难度，必须解决其预热、后热问题。三是岔管结构复杂，多片不规则的钢板和月牙肋板由拼接组焊而成，焊接后岔管内部的残余应力非常大，为保障岔管运行的可靠性，必须对焊接后的岔管进行消除残余应力处理,消应处理后的应力残余值不得大于材料屈服应力的50%。

3.岔管制造前期准备

一是焊接工艺评定，确定一套合理的焊接顺序、焊接参数、预热、后热温度。二是制造方案，根据岔管特点、设备情况、运输条件，采用厂内组装焊接完成，整体运输到工地现场安装方法。三是技术准备，绘制工艺图、展开图，编制工艺流程，确定质量控制点。四是备料，每个单件用电脑软件排料，以此定出板宽及板长。

4.钢岔管制作方法及工艺措施

4.1 制造工艺流程

材料到货→材料检验、取样、送检→焊接工艺评定试验→数控编程、下料→月牙肋拼接（焊缝检测）→瓦块卷制→分别组拼成主管、支管→纵缝检测→组装（检测）→焊接→消应处理→检测→运输至安装现场→安装（检测）→水压试验。

4.2 放样下料

瓦片下料：首先在电脑利用solid⁃works绘图软件绘制岔管的三维图形(1:1实样)，并分解绘制出各个部件立体图形，利用电脑软件直接展开瓦片图，再根据规范要求的拼缝位置和卷板能力定出各瓦片拼缝位置，得出瓦片分片图，然后利用数控切割机直接进行单块瓦片的下料。

月牙肋板下料：同样通过电脑solidworks绘图软件绘制出单件图，月牙肋板采用分块拼接，首先在CAD中划出拼接单件图，再利用数控编程软件进行排料，数控切割机下料。

4.3 瓦片卷制

瓦片下料经检验合格后进行卷制，瓦片卷制在上滚数控万能式卷板机上进行，管节卷制分预弯、卷板两个步骤进行，预弯是在瓦片卷制前两端头先进行压头处理，保证两端满足弧度要求，并用专用样本检测弧度，在卷板机上利用吊车起吊配合卷板，防止钢板初始卷制压弧时因自重引起反向折弯，钢管卷制过程中采用弧长不小于2m的内弧样板检查，卷板方向与钢板压延方向一致，钢板端口处不允许用锤击法使钢管弯曲成型和校正曲率。

4.4 焊接

焊接顺序：本着尽量减小焊接拘束应力的原则，采取如下总体焊接顺序：一是瓦块对接纵缝；二是瓦块对接环缝；三是拉杆圆钢与月牙肋的组合焊缝；四是主管、支管与月牙肋的组合焊缝。

焊接过程控制：一是焊接坡口，主管、支管与月牙肋板组合部位的坡口开为不对称“K”型坡口，其余为1/3不对称“X”型坡口(内大外小)；二是焊接方法及材料，焊接采用手工电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧自动焊相结合方法，焊材的选用与母材相匹配，焊条在使用前做烘干和保温处理；三是焊接方式及人员布置，月牙肋与主管、支管组合缝焊接与其它焊缝两边各布置多名焊工对称均布焊接，先焊主坡口焊缝，再进行背缝清根，然后将背缝一次性焊完，焊后立即进行后热消氢处理，为减少焊接过程中产生的拘束应力，焊接时，严格采用分段对称施焊；四是焊接工艺要求，开焊前和背缝清根后均应用砂轮机将坡口内的渗碳层和氧化皮打磨干净直到露出金属光泽方可开焊，同时焊缝层间也应认真清理。月牙肋厚度为120mm,均需要分块拼接，坡口形式为45°的“X”型坡口，为减缓冷却速度，防止冷裂纹产生，焊前预热120℃～150℃，为确保熔透，采取背部清根工艺，为提高焊缝的韧性，采用多层多道焊，并有效地控制热输入量和层间温度，层间温度不低于120℃，后热采用电加热片，时间根据所完成焊接厚度而定，月牙肋与主管、支管相贯线焊缝为组合焊缝，应力较复杂，且月牙肋板为Z向受力，容易产生撕裂，焊接时应由肋板侧与支管侧向焊缝中间过渡焊，最后一道焊缝避免靠近母材一侧，焊接完毕后应进行探伤，全部缺陷处理合格后方可进行其余焊缝的焊接。