Φ180TCM三辊连轧管机组隧道机座焊接工艺研究

苏东波

（太原重工轧锻分公司焊接厂，山西 太原 030024）

太重集团自主研发的Φ180TCM三辊连轧管机组成套设备，是拥有完全自主知识产权的高端无缝钢管轧制设备，生产的无缝钢管主要用于石油钻探、高压锅炉管道等领域，Φ180TCM三辊连轧管机组可生产直径60～180 mm的高质量无缝钢管。目前，国内仅太重能够生产制造。

Φ180三辊连轧管机组中包含千吨以上的焊接毛坯，其中3段隧道机座的装焊十分重要，对工艺要求很高，因为该类型结构焊后易变形，不易修复，装配精度要求高，焊后管子内孔不加工，直接装配使用。

隧道机座装配中，前、中、后3段机座为焊接结构件，在整个隧道机座装配中为关键件，其结构为钢板、钢管叠装成型，叠加高度7 795 mm，机座外形净尺寸分别为2 330×3 950×4 133、2 755×3 950×4 660、2 710×4 240×4 790，材质为 Q390B、Q345B、35钢，产品对形位公差及同心度尺寸要求非常严格，主要受力处的焊缝进行UT探伤。

图1 机座示意图

前段机座共3层，中段机座共两层，后段机座共3层，见图1，均是由厚度为80～120 mm的钢板和44节钢管叠装焊接成形，总装时要求必须保证前、中、后各段机座每层钢板上的4-Φ150孔和Φ245×40钢管在叠放高度7 795 mm范围内同心，同心度要求公差±2.5 mm；每组孔板的间距要求安装平行，公差值±2.5 mm；每段机座中间各装有4个窄长的导轨底座，机座整体总装后要求3段的导轨底座在7 795 mm范围内平直，平直度公差要求±2.5 mm。为保证以上焊接毛胚的公差，需要制定严格的下料及装配、焊接工艺指导书。

1 关键零件下料注意事项

（1）将钢板放置数控切割平台上，对钢板上平面进行测平。（2）调试数控机床切割嘴的垂直度（先在试板上试割）。

（3）按图数控编程切割下料，切割预热温度100～150℃，严格保证4-Φ150孔的垂直度，将4个孔的位置偏差控制在3 mm以内。

（4）制作过孔工具，见图2，用于检查Φ150孔是否切割合格。

（5）检验，切割完成测量尺寸，用图2所示的过孔工具试过4-Φ150孔，公差控制在2 mm以内，合格后在切割钢板面的显著位置处写上标记，以便装配时使用方便。

（6）要求UT探伤焊缝处的零件，开出钝边≤2 mm的全熔透性坡口。

2 装配注意事项

（1）每段机座选取底板为基准板，以4-Φ150孔中心线作为各零件装配基准线；画出十字交叉线打上样冲点，将孔定位工具焊于正确的位置上，以便后续安装工艺垫圈及定位。

（2）采用层层立装，利用角尺和吊锤等工具用直尺引至钢板上进行定位立装，装配Φ245×40钢管，保证每层孔同心度达到图纸要求。

（3）利用装配好的Φ245×40钢管及工艺支撑，使每层孔板与孔板的平行度在2.5 mm以内。

（4）每装一层均需进行测平，平直后，再进行下一步装配。

（5）根据画出的装配定位引线放样安装导轨座，保证每段4件，整体12件导轨座安装尺寸一致。

图2 过孔工具示意图

3 施焊注意事项

（1）焊前对机座预热温度不低于100℃，防止焊缝开裂。

（2）采用线能量输入较小的混合气体保护焊（80%Ar+20%CO2），尽可能地减小变形。

（3）多人以中心为原点，对称施焊，防止变形。

（4）打底、填充、盖面，分别选用合理的焊接电流、电压。

焊接完成后，要及时进行退火消应力处理。这时应注意，所有焊接时临时加上的防止变形的拉撑不要去掉，一同进退火炉退火，等退火完成后空冷结束，再去除。

4 结束语

运用该套工艺方案，通过焊接后检验，探伤焊缝均一次检查通过，大体形位公差良好，局部地方进行简单的火焰校正，很大程度地缩短了进度、节约了能源，体现了好的焊接方案带来的良好经济效益。此次方案的成功，证明了运用先进合理的焊接工艺方法加上工人的精心操作，完全可以达到设计要求。