雙割炬自動管圈切割機的研制與應(yīng)用

【摘要】 本文主要介紹了雙割炬自動管圈切割機的研制與應(yīng)用，其工藝特點是自動化程度高、施工工效高、人員勞動強度低、節(jié)約氣源、成本低；可直接加工多角度坡口、精度高、管圈切面平整，提高了管圈重復(fù)利用率。

【關(guān)鍵詞】雙割炬；管圈切割機；研制與應(yīng)用

概述

多年來電焊工培訓(xùn)用管圈二次切割一直沿用原始的手工切割，存在著耗時長、配備氣割工、輔助工人多，切割管圈管口不齊、氧化鐵多、難以清理，管材浪費嚴(yán)重的現(xiàn)象，延長了電焊工的培訓(xùn)時間。2003年管道二公司研制了立式半自動管圈切割機，一定程度上加快了管圈切割速度，提高了切割精度，但管圈切割好后依然需要在車床上進行切削，管圈切割加工時間較長。針對以上問題，結(jié)合近年來管道局電焊工培訓(xùn)管圈直徑不斷加大（最大φ1219mm）、管壁厚、鋼管材質(zhì)等級高（最高X80），且管圈加工數(shù)量多、精度要求高的狀況，2010年4月，管道二公司首次研制出雙割炬自動管圈切割機，切割管徑范圍大（φ200～

φ1500）；切割速度快（可一次切割兩道坡口，是原來半自動管圈切割機工效的2倍）；切割精度高，兼具加工多角度坡口功能；切割的管圈重復(fù)利用率高。

1 研制試驗

1.1 確定切割管圈的范圍：采用軌道式調(diào)節(jié)（粗調(diào)）加絲桿調(diào)節(jié)（精調(diào)），（管徑φ200mm～1500mm，管壁厚度3mm～50mm），雙割炬可同時切割兩道坡口，且角度可以任意調(diào)節(jié)。根據(jù)火焰切割速度，管徑、壁厚和坡口角度等選擇減速和調(diào)速機構(gòu)，傳動框圖如下：

1.2、購料

購進驅(qū)動電動機一套，調(diào)速變速箱一套，δ=30㎜鋼板2.25㎡，δ=20㎜鋼板4㎡，δ=12㎜鋼板1.5㎡，δ=2㎜鋼板2㎡，半自動切割炬一套，φ1016×350㎜管節(jié)，φ18㎜鋼珠120只，液壓油10㎏。

1.3、制作

1.3.1支撐底座：用δ=20㎜、φ1300mm圓形鋼板、δ=12㎜、φ1200mm圓形鋼板、H=350㎜管節(jié)焊接成圓柱形底座，用以放置電動機和變速箱。底座上端平放置兩塊外徑為φ1200mm，內(nèi)徑為φ900mm，δ=20㎜并開有滾珠槽的圓盤，作為最上端大轉(zhuǎn)盤的異向托盤，目的是將待切割管圈和大轉(zhuǎn)盤的重量作用在托盤上，以減少變速箱傳動時的扭矩。最上端放置一塊δ=30㎜，φ1300mm的圓形鋼板，作為與變速箱轉(zhuǎn)動軸相連的轉(zhuǎn)動盤。

1.3.2聯(lián)動機構(gòu)：1臺調(diào)速電動機和1臺變速箱平行放置在圓柱形底座內(nèi)，由電動機經(jīng)皮帶傳動，帶動立式變速箱以及與變速箱轉(zhuǎn)動軸相連的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。

1.3.3控制機構(gòu)：由斷路器、正反轉(zhuǎn)開關(guān)、電機調(diào)速器組成控制電路，通過調(diào)控電機的轉(zhuǎn)速來控制切割速度。

1.3.4割具：安裝兩套可以分別調(diào)節(jié)切割角度的割炬，可同時切割兩道坡口。

1.4、調(diào)試：連接好電源后進行啟動、試運轉(zhuǎn)，切割管圈坡口，一切正常，達到了設(shè)計要求。

1.5、成品外形及重量

外型尺寸24000×15000×12000 mm，重量850kg。

1.6、主要技術(shù)參數(shù)

（1）輸入電壓 380V

（2）電源頻率 50Hz

（3）額定功率 1100W

（4）電機額定轉(zhuǎn)速 725r/min

（5）轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 3～90r/min

（6）切割直徑 φ108～1500mm

（7）切割厚度 3～50mm

2 應(yīng)用

經(jīng)過一段時間的焊工培訓(xùn)應(yīng)用，與原手工切割管圈加工方法相比有如下優(yōu)點：

2.1 自動化程度高、施工工效高、人員勞動強度低。可一次性完成兩道管口的切割，切割工效是原來半自動管圈切割機的2倍，原來需要3名氣割工完成的工作，現(xiàn)在只需一人即可完成，節(jié)省了大量的人工工資。

2.2 節(jié)省氣源，成本低。由于一次切割兩道坡口，且連續(xù)切割，火焰利用率高，預(yù)熱氣體用量省，綜合計算可節(jié)省氣體約25%左右。

2.3 可直接加工多角度坡口、精度高、成本低。原來采用手工切割成0.15米管圈短節(jié)（Ⅰ型坡口），然后在機床上進行坡口加工，而雙割炬管圈自動切割機可在切割管圈的同時直接加工成Ⅴ型坡口，節(jié)省了大量的機加工費用。此時需要人工對坡口進行細微修磨，能滿足組對要求。

2.4、雙割炬自動管圈切割機切割的管圈切面平整，為下次機加工增加了管圈的利用率。原來一對管圈可重復(fù)利用2次；現(xiàn)在一對管圈可重復(fù)利用3次。以2013年管道二公司上半年培訓(xùn)情況粗略統(tǒng)計6個月的管圈培訓(xùn)量Φ457、Φ610、Φ864、Φ1016、Φ1219等各種管徑壁厚的管材累計節(jié)省約26噸，按市場價平均每噸6500元，合計節(jié)約各項培訓(xùn)成本50.9萬元。

2.5 切割機應(yīng)用情況如下圖

結(jié)束語

管道二公司共研制了2臺雙割炬自動管圈切割機，于2010年4月中旬正式投入到焊工培訓(xùn)應(yīng)用中，截止到2014年共切割各種管徑管圈20000多個，切割坡口7000多道。與原管圈切割加工工藝相比，操作簡單、適用范圍廣、切割速度快、成形好、氣源用量少、成本低、人員勞動強度低，節(jié)省各項培訓(xùn)成本約380多萬元。。隨著國內(nèi)外大口徑（φ1420）、厚壁管道（30mm以上）工程的陸續(xù)開展，焊工培訓(xùn)考試用管圈需求量和精度要求將更高，雙割炬自動管圈切割機的研制應(yīng)用，將發(fā)揮更加重要的作用。

作者簡介

邵洪波，男，1971年出生，焊接高級技師，國際焊接工程師，本科文化，長期從事焊接培訓(xùn)指導(dǎo)工作。