高鋼級大口徑加熱彎管端校口器的研發應用

郭有田

（四川石油天然氣建設工程有限責任公司容器制造廠，四川 內江641000）

西三線天然氣管道工程和陜京四線管道工程，管徑均為Φ1219mm，鋼管強度為X80，屬于高鋼級大口徑管道，且施工地形較為復雜，加熱彎管使用量較大。加熱彎管與線路管焊接時，往往受地形復雜、彎管直管段較短和彎管壁厚偏厚等方面影響，無法使用先進的內對口器，偏大的管端橢圓度會造成環焊縫對口錯邊量的增加，從而影響現場焊接質量和施工效率。

根據SY/T5257-2012“油氣輸送用鋼制感應加熱彎管”及CDP-S-OGP-PL-016-2011-2“油氣管道工程感應加熱彎管通用技術條件”的要求，φ1219 彎管管端橢圓度需控制到0.8%以內，即最大外徑減去最小外徑不得超過9.75mm，施工現場要求為6mm 以內。但生產出的彎管無法一次性達到這一要求，需要通過校口進行解決。

1 傳統的管端?？诜绞郊疤攸c

1.1 人工法

傳統的低鋼級彎管管端的校正方法采用25t 或50t 千斤頂在管端內壁距離邊緣約50mm 處，使用手動螺旋式千斤頂進行校正，多方向校正時需要旋轉彎管。

但φ1219×22，X80 加熱彎管屬于高鋼級大口徑彎管，屈服強度≥555MPa，校口難度大。需使用100t 千斤頂，才有足夠的力度使鋼管變形。100 噸螺旋千斤頂約重100kg，需3 人同時裝卸。并且，橢圓度一般為米字型橢圓，即不規則的橢圓形，故普通千斤頂?？跁r需要不斷旋轉管體，保持千斤頂垂直地面，才能進行多方向的校圓；旋轉彎管時，需要吊車或叉車配合，故?？谛实?，勞動強度大。

1.2 機械擴徑法

鋼管廠的鋼管擴徑即通過擴徑頭對鋼管施加一個周向擴徑力，逐步擴徑使整根鋼管達到目標管徑。

擴徑機為大型設備，成本較高，不適合彎管及現場使用，擴徑因整體受拉應力，應力狀態較差，且擴徑后管徑會整體變大。

1.3 外壓法

制作鋼管模具，安裝在油壓機上，利用油壓機施加的力將管體在模具內形成標準圓。

油壓機為固定式設備，安裝條件復雜，不適合現場使用，模具制造成本高，盡管受力均勻，且整體受壓應力，但X80 鋼管屈服強度較高達到555MPa，當模具打開時，鋼管又自動回彈至初始位置，校圓效果不佳。

2 彎管管端?？谄餮邪l設計

傳統的?？诜椒ň荒軡M足高鋼級大口徑加熱彎管的?？谝螅ㄟ^借助手動螺桿式千斤頂的思路，選擇電動式液壓千斤頂為動力，制作一個集成的液壓千斤頂移動式校口小車，解決?？陔y題。

2.1 校口器的設計參數的確定（表1）

2.2 校口器組成結構圖設計

?？谄饔梢韵聨撞糠纸M成（圖1）：1、頂升工裝；2、千斤頂；3、T 型連接；4、旋轉止動裝置；5、升降裝置；6、電動泵；7、移動裝置。

2.3 ?？诠ば虻拇_定

?？诠ぷ鬟^程：工件準備——調整?？跈C構——升降機構上下定位——旋轉盤圓周定位——液壓驅力調整——液壓啟動——校口完成——驅動機構回零（圖2）。

圖2 ?？诠ば虻拇_定

3 彎管管端?？谄鞯闹谱?/h2>

3.1 設計制作的實施方案

管端校口器設計共分為五大系統，包括電動液壓千斤頂、頂升工裝、移動升降裝置、旋轉止動系統和連接系統（表2）。

表2 彎管管端校口器制作的實施方案

3.2 電動液壓千斤頂的選擇

利用原有工具，分別選擇25T、50T、100T 螺桿式千斤頂，分別對一只φ1219×22，X80 彎管進行校正，結果顯示，25T 僅能提升5mm，50T 可以提升10mm，100T 可提升100mm，故選擇100T 作為千斤頂選型大小，隨即購買相同參數的電動液壓千斤頂一臺。

3.3 改造手動叉車

改造手動叉車一臺，將叉車上半截切割掉，并焊接支撐板平臺，安放液壓油缸，去掉叉車叉頭及搖把。

3.4 制作校口工裝

根據彎管內徑選擇100mm 寬的腹板，焊接支撐板，同時車制DN150 的平焊法蘭，支撐板與上法蘭焊接，整形油缸與下法蘭焊接，兩個法蘭使用螺栓連接，當管徑發生變化時，便于更換腹板尺寸。

3.5 旋轉止動裝置

車制ф45×5，20#的鋼管300mm 一根，車制ф30×5，20#的鋼管350mm 一根，在鋼管兩頭鉆ф12 的圓孔，焊接止動螺桿。

3.6 T 形彈性連接系統

制作T 形卡箍，鉆孔，選擇合適螺栓進行連接整形油缸，同時根據受力分析，選擇合適的彈簧，車制DN200 的法蘭，使用螺栓穿過彈簧，將T 形卡箍與彈簧彈性的連接在一起。

3.7 組配、安裝

將液壓千斤頂頂頭、油缸、旋轉止動裝置、改造后的手動叉車、彈簧等組配安裝好。最終成型的管端?？谄鲗嵨飯D見圖3。

圖3 管端?？谄鲗嵨飯D

4 彎管管端校口器的應用

對一只Φ1219，X80，彎曲角度30°的加熱彎管進行?？?，將管端校口器T 形桿伸進鋼管管端，然后調整校口工裝位置，共計用時20 分鐘（圖4）。

其中?？跍蕚溆脮r5 分鐘，升降液壓千斤頂5 分鐘，旋轉T形桿5 分鐘，升降液壓千斤頂5 分鐘，校口時間共計20 分鐘，而相同條件下采用人工千斤頂?？冢ǔ^200 分鐘的時間?？梢姽芏诵？谄鞯男蚀蠓雀哂谌斯ぢ輻U式千斤頂校口，勞動強度大大降低，移動小車式設計便于現場應用。

圖4 彎管管端?？谄鞯膽?/p>

5 結論

自主研發的管端校口器已在多個工程的彎管生產中應用，在保證質量和安全的前提下，大大提高了工作效率，保證了彎管橢圓度，?？跁r間最短，勞動強度最低。