車削式3LPE、3PP防腐管端預(yù)留新工藝及設(shè)備淺析

張 波，朱建喜

（中油寶世順（秦皇島）鋼管有限公司，河北 秦皇島 066002）

0 引言

3LPE、3PP 防腐工藝中管端預(yù)留處理是防腐管生產(chǎn)的最后一道工序，為保證現(xiàn)場施工時(shí)方便，對防腐管管端預(yù)留都提出了嚴(yán)格的長度要求。3PE、3PP 管端防腐中，根據(jù)工程焊接工藝要求防腐管要有100～150mm 的管端預(yù)留長度。管端聚乙烯、聚丙烯層的坡度通常不大于30°，應(yīng)平滑過渡，這樣現(xiàn)場施工時(shí)熱收縮套的搭接不會出現(xiàn)死角，更不易出現(xiàn)翹邊現(xiàn)象。

目前國內(nèi)外普遍采用的工藝方式是鋼絲刷打磨工藝，打磨系統(tǒng)技術(shù)已比較成熟，自動(dòng)化程度也比較高，打磨速度快，打磨的防腐層坡度完全符合絕大多數(shù)技術(shù)規(guī)格書要求和現(xiàn)場施工要求，同時(shí)增加了廢料回收裝置，避免了廢料污染車間等現(xiàn)象。

現(xiàn)有工藝方法對處理聚乙烯層的坡度不大于30°的鋼管非常有效，生產(chǎn)效率高，成本低。但當(dāng)管端坡度要求大于30°時(shí)，這種方式不能很好的滿足產(chǎn)品質(zhì)量的需求。尤其是要求保留一定量的環(huán)氧層的寬度時(shí)，這種工藝已無法滿足產(chǎn)品質(zhì)量的需求。

本文介紹的車刀進(jìn)給對涂覆層進(jìn)行硬切削的工藝可以很好彌補(bǔ)鋼絲刷打磨工藝對管端坡度成型和粉末預(yù)留的缺陷。

1 車刀進(jìn)給對涂覆層進(jìn)行硬切削的工藝

車刀進(jìn)給對涂覆層進(jìn)行硬切削的工藝是參照車床對金屬棒料進(jìn)行硬切削的原理演化而來。根據(jù)業(yè)主對涂覆層成型角度和粉末預(yù)留厚度的要求，操作人員可以通過改變?nèi)缦聟?shù)滿足業(yè)主要求： ①通過對車刀橫向和縱向的進(jìn)給速度的控制，可以精確的控制涂覆層的切削量和切削速度；②通過對車刀切削刃、倒角刃的角度的規(guī)定可以精確的控制涂覆層的成型角度；③通過調(diào)節(jié)限位機(jī)構(gòu)的限位量可以保證粉末預(yù)留的厚度。此種工藝避免了涂覆層成型角度和粉末層預(yù)留厚度無法保證的弊病。

車刀進(jìn)給對涂覆層進(jìn)行硬切削的工藝過程： 鋼管旋轉(zhuǎn)時(shí)，管端側(cè)面的車刀切削機(jī)構(gòu)的縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)將車刀緊貼鋼管涂覆層，車刀切削機(jī)構(gòu)的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)沿鋼管軸向運(yùn)動(dòng)，直至達(dá)到管端所要預(yù)留的長度和粉末厚度，橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)配備步進(jìn)電機(jī)和傳感器等可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)車削，詳見圖1。

2 車刀進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)組成

切削進(jìn)給系統(tǒng)是由縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)②、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)③、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)④、限位機(jī)構(gòu)⑤、車刀⑥幾部分組成。

圖1 鋼管涂覆層硬切削成型圖

車削過程： 車刀橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)④沿鋼管軸線方向動(dòng)作進(jìn)入車削預(yù)定位置，縱向機(jī)構(gòu)②上的氣缸①動(dòng)作，車刀⑥接觸到涂覆層進(jìn)行切削作業(yè)，同時(shí)限位機(jī)構(gòu)⑤與鋼管表面接觸控制車刀的縱向進(jìn)給量，保證環(huán)氧粉末層的剩余量。車刀橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)④到達(dá)預(yù)定進(jìn)給量后，縱向機(jī)構(gòu)②上的氣缸①收回，橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)④沿鋼管軸線返回到起始位置，整個(gè)車削過程完成，詳見圖2。

圖2 車刀系統(tǒng)外形圖

2.1 車削刀具

車刀由高速鋼加工而成，包含切削刃和倒角刃，可根據(jù)不同的坡口要求加工相應(yīng)的倒角刃口角度，適應(yīng)坡口角度廣，坡口成型效果好，詳見圖3。

圖3 車刀外形圖

2.2 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)

橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由絲杠、滑動(dòng)機(jī)構(gòu)和步進(jìn)電機(jī)組成。步進(jìn)電機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)置的程序可精確的完成切削距離，保證管端預(yù)留的長度。

2.3 旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)

鋼管在旋轉(zhuǎn)過程中，因鋼管直線度的問題易造成涂層切削不徹底的現(xiàn)象，增加旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)后，切削深度更均勻。

2.4 限位機(jī)構(gòu)

限位機(jī)構(gòu)用來限定車刀切削的深度保證粉末的預(yù)留厚度，同時(shí)可有效減少車刀切削進(jìn)給系統(tǒng)與鋼管之間的摩擦。

2.5 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)

縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由氣缸、導(dǎo)桿和刀架等組成。氣缸的推力使整個(gè)車削過程更加平穩(wěn)，更能適應(yīng)鋼管橢圓度造成的車刀跳到的問題。

3 車刀進(jìn)給對涂覆層進(jìn)行硬切削的工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)：這種工藝對管端的坡口角度和粉末的寬度能夠得到很好的保證。管端坡口角度要求變化時(shí)，只需改變車刀刃口的角度，工藝簡單，成本低。

（2）缺點(diǎn)：對鋼管的直線度和橢圓度要求比較高，如果管端預(yù)留處有焊縫時(shí)，焊縫處的粉末預(yù)留比較困難。

4 結(jié)束語

中油寶世順公司為滿足哥倫比亞3PP 管線45°坡口形狀的要求，探索出了車刀進(jìn)給對涂覆層進(jìn)行硬切削的工藝并投入到此次生產(chǎn)中，實(shí)踐證明這套工藝在生產(chǎn)過程中取得了很好的效果，同時(shí)對于這套工藝我們也正在不斷完善改進(jìn)中。隨著我國在石油、化工、天然氣等行業(yè)的發(fā)展，管道建設(shè)的規(guī)模越來越大，防腐生產(chǎn)工藝方案有待于進(jìn)一步探索，同時(shí)管端坡口預(yù)留工藝也需進(jìn)一步發(fā)展、改進(jìn)，以滿足國內(nèi)外管道施工現(xiàn)場對防腐管管端坡口形狀及粉末預(yù)留寬度的要求，提升產(chǎn)品的質(zhì)量。

[1] SY/T0413-2002，埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].