焊接弯管节间相贯线及坡口的修正方法

吕鑫 齐跃

摘 要：焊接弯管由多个斜口管节组成，其组装精度及焊接质量主要取决于节间相贯线的放样精度和节间坡口尺寸精度。各管节如按钢管中径展开放样，受钢板厚度影响，会造成很大尺寸偏差。文章以DN1500弯管为例，分析尺寸偏差原因，并提出弯管节间相贯线及坡口的修正方法。

关键词：焊接弯管；相贯线；坡口；修正

前言

弯管广泛应用于水利、石油、化工等领域，制作方法常用热煨、冷弯和焊接。焊接弯管通常由多节组成。小直径焊接弯管各节接口可以直接用数控切割机加工。大直径弯管各节仍需先将板材在切割机上加工出相贯线、坡口，再进行卷制、焊接。弯管上下节间相贯线按钢管中径展开，受钢板厚度影响，会出现偏差。为了保证弯管的组装精度及焊接质量，需要严格控制弯管节间相贯线及坡口尺寸偏差。

1 偏差分析

现以DN1500弯管为例，分析弯管节间相贯线及坡口尺寸出现偏差的原因（如图1）。

图1 理论中径图样

参数：弯管中径1500mm，钢管壁厚20mm，V形内坡口50°。

各节弯管如以鋼板中径展开下料、卷制后，将出现图2左图存在的问题：a点钢管外径重叠，b点钢管外径有间隙。如将第Ⅱ节钢管按接口尺寸放置在第Ⅰ节钢管上，即出现图2右图现象：弯管中心线出现位移，偏离理论设计位置。

图2

2 节间相贯线修正

现提出如下修正办法：见图3

（1）画出弯管中心线。（2）以弯管中心线为基准，画出钢板厚度（开坡口）的轮廓线。（3）延长弯管中心线相交钢管外径于a点、b点。（4）将弯管第Ⅰ节、第Ⅱ节沿a- b直线分开。（5）将弯管第Ⅰ节、第Ⅱ节以钢管外径为基准把坡口补全。（6）延长弯管第Ⅰ节、第Ⅱ节中线相交钢管轮廓线于点c、c1，d、d1。（7）连接点c、c1、c2、c3，d、d1、d2、d3。（8）以新图形为基准对钢管进行展开下料。即可得到弯管实际相贯线。

图3

弯管各节间环缝的焊接，需要做焊接工艺评定，以保证焊接质量。焊缝坡口的角度是焊接工艺的一项重要参数。弯管节间V形内坡口角度为50°，即钢管单边坡口25°。若在钢板下料时利用数控切割机的旋转割炬以25°角度加工坡口，待卷制成钢管后，即会出现图4出现的问题：a点角度变大，b点角度变小。

图4

计算a点角度变大，b点角度变小的具体数值。如图5，在 O1点、O2点钢板坡口角度为25°，在a点钢板坡口角度为β，在b点钢板坡口角度为α。角度α、β可在图上直接量出。

图5

圆弧O1-a-O2上任一点m所对应的开料坡口角度γ计算：

m点在水平中性轴上的对应点为m（x）

圆弧O1-b-O2上任一点n所对应的开料坡口角度γ计算：

n点在水平中性轴上的对应点为n（x）

3坡口修正

钢板坡口加工修正：如图（6）所示

（1）将弯管第一节沿修正后的尺寸以 进行展开。（2）用以上坡口角度计算办法对各点进行计算。（3）钢板下料时，先按展开线切割钢板，不同时加工坡口。（4）在开好料的钢板上人工标记坡口角度，为降低工作量，以区段坡口角度与理论计算坡口角度误差在1°以内为宜。（5）按标记坡口角度对钢板进行坡口加工。（6）将加工好坡口的钢板进行卷制，即可得到坡口均匀，位置精确的弯管相贯线接口。

图6

4 结束语

在大直径焊接弯管制作工程中，通过以上修正办法，可以得到精确可靠的位置尺寸和坡口尺寸，有助于保证制造质量。本文所提出的弯管节间相贯线及坡口修正方法，是作者工作中的经验，希望能对从事弯管制造、安装、检验的技术工作者提供参考。

参考文献

[1]成大先.机械设计手册，第1卷.-5版.化学工业出版社，2007.11.

[2]焊接手册，第一卷.中国机械工程学会焊接学会编.机械工业出版社，2008.1.

作者简介：吕鑫（1980-），男，汉族，辽宁丹东人，工程师，主要从事水工金属结构制作安装工作。

齐跃（1982-），男，汉族，辽宁丹东人，工程师，主要从事起重机设计工作。