焊接彎管節間相貫線及坡口的修正方法

呂鑫 齊躍

摘 要：焊接彎管由多個斜口管節組成，其組裝精度及焊接質量主要取決于節間相貫線的放樣精度和節間坡口尺寸精度。各管節如按鋼管中徑展開放樣，受鋼板厚度影響，會造成很大尺寸偏差。文章以DN1500彎管為例，分析尺寸偏差原因，并提出彎管節間相貫線及坡口的修正方法。

關鍵詞：焊接彎管；相貫線；坡口；修正

前言

彎管廣泛應用于水利、石油、化工等領域，制作方法常用熱煨、冷彎和焊接。焊接彎管通常由多節組成。小直徑焊接彎管各節接口可以直接用數控切割機加工。大直徑彎管各節仍需先將板材在切割機上加工出相貫線、坡口，再進行卷制、焊接。彎管上下節間相貫線按鋼管中徑展開，受鋼板厚度影響，會出現偏差。為了保證彎管的組裝精度及焊接質量，需要嚴格控制彎管節間相貫線及坡口尺寸偏差。

1 偏差分析

現以DN1500彎管為例，分析彎管節間相貫線及坡口尺寸出現偏差的原因（如圖1）。

圖1 理論中徑圖樣

參數：彎管中徑1500mm，鋼管壁厚20mm，V形內坡口50°。

各節彎管如以鋼板中徑展開下料、卷制后，將出現圖2左圖存在的問題：a點鋼管外徑重疊，b點鋼管外徑有間隙。如將第Ⅱ節鋼管按接口尺寸放置在第Ⅰ節鋼管上，即出現圖2右圖現象：彎管中心線出現位移，偏離理論設計位置。

圖2

2 節間相貫線修正

現提出如下修正辦法：見圖3

（1）畫出彎管中心線。（2）以彎管中心線為基準，畫出鋼板厚度（開坡口）的輪廓線。（3）延長彎管中心線相交鋼管外徑于a點、b點。（4）將彎管第Ⅰ節、第Ⅱ節沿a- b直線分開。（5）將彎管第Ⅰ節、第Ⅱ節以鋼管外徑為基準把坡口補全。（6）延長彎管第Ⅰ節、第Ⅱ節中線相交鋼管輪廓線于點c、c1，d、d1。（7）連接點c、c1、c2、c3，d、d1、d2、d3。（8）以新圖形為基準對鋼管進行展開下料。即可得到彎管實際相貫線。

圖3

彎管各節間環縫的焊接，需要做焊接工藝評定，以保證焊接質量。焊縫坡口的角度是焊接工藝的一項重要參數。彎管節間V形內坡口角度為50°，即鋼管單邊坡口25°。若在鋼板下料時利用數控切割機的旋轉割炬以25°角度加工坡口，待卷制成鋼管后，即會出現圖4出現的問題：a點角度變大，b點角度變小。

圖4

計算a點角度變大，b點角度變小的具體數值。如圖5，在 O1點、O2點鋼板坡口角度為25°，在a點鋼板坡口角度為β，在b點鋼板坡口角度為α。角度α、β可在圖上直接量出。

圖5

圓弧O1-a-O2上任一點m所對應的開料坡口角度γ計算：

m點在水平中性軸上的對應點為m（x）

圓弧O1-b-O2上任一點n所對應的開料坡口角度γ計算：

n點在水平中性軸上的對應點為n（x）

3坡口修正

鋼板坡口加工修正：如圖（6）所示

（1）將彎管第一節沿修正后的尺寸以 進行展開。（2）用以上坡口角度計算辦法對各點進行計算。（3）鋼板下料時，先按展開線切割鋼板，不同時加工坡口。（4）在開好料的鋼板上人工標記坡口角度，為降低工作量，以區段坡口角度與理論計算坡口角度誤差在1°以內為宜。（5）按標記坡口角度對鋼板進行坡口加工。（6）將加工好坡口的鋼板進行卷制，即可得到坡口均勻，位置精確的彎管相貫線接口。

圖6

4 結束語

在大直徑焊接彎管制作工程中，通過以上修正辦法，可以得到精確可靠的位置尺寸和坡口尺寸，有助于保證制造質量。本文所提出的彎管節間相貫線及坡口修正方法，是作者工作中的經驗，希望能對從事彎管制造、安裝、檢驗的技術工作者提供參考。

參考文獻

[1]成大先.機械設計手冊，第1卷.-5版.化學工業出版社，2007.11.

[2]焊接手冊，第一卷.中國機械工程學會焊接學會編.機械工業出版社，2008.1.

作者簡介：呂鑫（1980-），男，漢族，遼寧丹東人，工程師，主要從事水工金屬結構制作安裝工作。

齊躍（1982-），男，漢族，遼寧丹東人，工程師，主要從事起重機設計工作。