小直徑HFW焊管內(nèi)毛刺清除裝置及故障處理

魏雪冬，王潤成，王欣悅

(張家口市寧遠(yuǎn)鋼廠,河北 張家口075000)

小直徑HFW焊管內(nèi)毛刺清除裝置及故障處理

魏雪冬，王潤成，王欣悅

(張家口市寧遠(yuǎn)鋼廠,河北 張家口075000)

簡述了內(nèi)毛刺清除刀桿優(yōu)缺點，介紹了小直徑HFW焊管內(nèi)毛刺清除刀桿裝置的構(gòu)成及作用。重點分析了小直徑HFW焊管生產(chǎn)過程中裝置使用及內(nèi)毛刺清除經(jīng)常會發(fā)生的問題，例如焊接速度慢、焊縫集焊瘤、崩刀、內(nèi)毛刺殘余高度超標(biāo)、內(nèi)毛刺刮削呈魚鱗形狀或螺旋狀、內(nèi)毛刺刮偏等常見問題，并根據(jù)實際情況對原有設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，并提出一些解決措施，以便于國內(nèi)小直徑HFW焊管廠家在實際生產(chǎn)過程中做參考。

HFW焊管；內(nèi)毛刺；內(nèi)毛刺刀桿；內(nèi)毛刺刀

0 前 言

小直徑HFW直縫電阻焊管因壁厚均勻、橢圓度好、成本較低等優(yōu)點，已在石油、化工、汽車及建筑等行業(yè)廣泛使用[1-4]。內(nèi)毛刺清除是生產(chǎn)HFW直縫電阻焊管所必需的工序，石油、天然氣、化工、水煤漿、精密高強度結(jié)構(gòu)用焊管(如油缸、氣缸用管)、內(nèi)襯塑料的鋼塑復(fù)合管等均要求清除內(nèi)毛刺[3-10]。

在HFW焊管生產(chǎn)中，內(nèi)毛刺清除一直是較難解決的問題，特別是小直徑焊管，其較大中直徑焊管更容易出現(xiàn)內(nèi)毛刺刮偏、過量或過小及刮不干凈等問題，嚴(yán)重影響內(nèi)毛刺的刮削質(zhì)量和焊管品質(zhì)。筆者通過簡單介紹內(nèi)毛刺刀桿類型及小直徑HFW刀桿結(jié)構(gòu)，根據(jù)生產(chǎn)實踐提出了小直徑HFW焊管內(nèi)毛刺清除常見問題及其解決方法。

1 內(nèi)毛刺清除刀桿的種類

內(nèi)毛刺清除刀桿的類型有3種：機械式內(nèi)毛刺清除刀桿，氣動式內(nèi)毛刺清除刀桿以及液壓式內(nèi)毛刺清除刀桿。

(1)機械內(nèi)毛刺清除刀桿。該類型刀桿的下輥有可調(diào)整的頂絲固定高低，其中在清除規(guī)格為φ76～114mm鋼管內(nèi)毛刺時需要機械刀桿加緩沖彈簧。該類型刀桿優(yōu)點：尺寸固定，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。缺點：內(nèi)毛刺清除不穩(wěn)，兼容性差。內(nèi)毛刺清除精度要求不高的產(chǎn)品，清除后鋼管強度低。

(2)氣動內(nèi)毛刺清除刀桿。該類型刀桿的下輥用可調(diào)節(jié)的氣壓控制，在進(jìn)行內(nèi)毛刺清除時較為穩(wěn)定，且結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，適用于內(nèi)毛刺清除精度要求較高的產(chǎn)品。但其具有兼容性差的缺點，同時由于氣壓的限制不能清除高強度鋼管。

(3)液壓內(nèi)毛刺清除刀桿。該類型刀桿的下輥用可調(diào)節(jié)的油壓控制，因此其工作穩(wěn)定性好，適用于清除內(nèi)毛刺精度要求高的鋼管和精密管、高強度的鋼管。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，刀桿加工制作要求高。

2 小直徑HFW焊管液壓內(nèi)毛刺清除裝置結(jié)構(gòu)

張家口市寧遠(yuǎn)鋼廠根據(jù)自身生產(chǎn)小直徑焊管的需要，設(shè)計改造了內(nèi)毛刺清除裝置。該裝置主要由4部分構(gòu)成：內(nèi)毛刺清除刀桿、刀桿固定調(diào)整裝置、液壓站以及連接裝置。其中刀具架、阻抗器架采用不銹鋼，經(jīng)特殊的熱處理后，具有強度高、耐高溫、耐腐蝕、抗磁場、加工后形狀尺寸在高溫工作時變形小、穩(wěn)定性強的特性。

2.1 內(nèi)毛刺清除刀桿的組成

內(nèi)毛刺清除刀桿由可調(diào)整上輥、刀頭、刀具架、下輥、油缸、阻抗器、連軸以及固定板組成的，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 小直徑HFW直縫焊管內(nèi)毛刺刮削機構(gòu)示意圖

內(nèi)毛刺刀桿工作過程：調(diào)整好刀頭與上輥的相對位置，它們之間的相對位置可確定清除內(nèi)毛刺的多少。把調(diào)整好的刀桿放入鋼管內(nèi)，刀桿末端固定板固定在調(diào)整裝置上。內(nèi)毛刺環(huán)形刀位于管內(nèi)外毛刺刨刀附近。由液壓站提供的壓力油通過油管進(jìn)入刀具架垂直升降的油缸，把油缸頂出，油缸把下輥架頂出，刀具架升起，內(nèi)毛刺環(huán)形刀刃切入連續(xù)移動的鋼管高溫內(nèi)焊筋中，把內(nèi)焊筋切掉。

2.2 刀桿固定調(diào)整裝置

該部分的作用是將位于固定刀桿末端固定板牢牢固定在機架上，防止生產(chǎn)時固定板松動。該裝置包括旋轉(zhuǎn)和升降兩部分，旋轉(zhuǎn)部分通過手柄旋轉(zhuǎn)，使刀桿繞管子中心可以±15°轉(zhuǎn)動，對準(zhǔn)焊縫切削毛刺；升降部分可使刀桿處于合理的高度位置，以適合于各種規(guī)格尺寸鋼管的位置。

2.3 液壓站

液壓站的作用是為刀桿提供穩(wěn)定持久的工作壓力。刀桿的工作壓力根據(jù)生產(chǎn)鋼管的材質(zhì)不同而變化(見表1)。油的壓力調(diào)整范圍為4～12.5MPa。根據(jù)鋼管的壁厚強度、內(nèi)毛刺的大小來調(diào)整油的壓力使清除的內(nèi)焊縫在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

表1 不同材質(zhì)鋼管清除毛刺時所需壓力范圍

2.4 連接裝置

該部分的作用將刀架和固定裝置連成一體。包括阻抗器、連接管(桿)、冷卻分流器以及偏心聯(lián)結(jié)套等,同樣使刀架處于正常工作位置。

3 內(nèi)毛刺清除時常見問題及處理

3.1 輸出功率過大

因小直徑HFW焊管本身管徑限制，內(nèi)裝刀桿會使磁棒的截面積受限，造成焊接速度低，輸出功率過大。

解決方法：①在空間允許的情況下盡量選擇直徑較大的磁棒;②磁棒端頭與擠壓輥中心對齊;③磁棒與管子之間隙盡可能小，控制在5～15mm;④選擇居里點溫度高的磁棒;⑤采用外加磁棒;⑥磁棒增加冷卻水的壓力降低溫度;⑦合理選擇磁棒長度和感應(yīng)圈的圈數(shù)(一般在2～5圈);⑧合理選擇開口角，開口角越小鄰近效應(yīng)和趨膚效應(yīng)越強烈;⑨合理選擇感應(yīng)圈與擠壓輥中心的距離(越近越好)，感應(yīng)圈與管子之間的間隙越小越好,最佳為5～8mm;⑩合理選擇固態(tài)高頻的頻率;?冷卻水不要直接澆到焊縫;?焊縫最好采用惰性氣體冷卻。

3.2 焊縫集焊瘤

在生產(chǎn)壁厚6～14mm鋼管時，由于焊速低、帶鋼斷面融化慢，會出現(xiàn)帶鋼邊緣尖角邊先熔化而中間未熔化的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生階梯溫度，使帶鋼邊緣尖角的高溫熔化金屬流至磁棒端頭擠壓輥中心處瞬間產(chǎn)生焊瘤。

解決方法：①將磁棒冷卻水壓力增加1MPa，將磁棒端頭焊瘤沖走;②在磁棒端頭加水平壓縮空氣管吹焊瘤;③磁棒端頭不要安放在擠壓輥中心，應(yīng)將安放位置后撤20～30mm;④機組運行后，待車速和焊接溫度穩(wěn)定后再升起刀桿開始清除內(nèi)毛刺;⑤采用半熔化焊接減少熔化金屬渣的產(chǎn)生;⑥采用固態(tài)高頻較低頻率焊接，可提供穩(wěn)定的頻率和輸出功率;⑦適當(dāng)加大開口角即把導(dǎo)向片的寬度加寬，減小熔化金屬在擠壓輥中心前匯合，使帶鋼接近擠壓輥中匯合;⑧適當(dāng)增加磁棒與管子的間隙，保持在15～20mm;⑨可提高焊速，降低金屬飛濺，避免焊瘤的產(chǎn)生。

3.3 內(nèi)毛刺環(huán)形刀崩刀

內(nèi)毛刺環(huán)形刀最佳的工作溫度650～900℃，但因多種原因?qū)е聝?nèi)毛刺環(huán)形刀崩刀。以下是常見的幾種情況。

(1)過帶鋼接頭崩刀。帶鋼對焊的焊接接頭在成型時會出現(xiàn)凹凸變形，其在通過擠壓輥時會出現(xiàn)崩刀。

解決方法：①大直徑管過帶鋼對焊接頭時及時把刀桿降下，帶鋼對焊接頭過后再把刀桿升起；②小直徑管φ89mm以下的管，帶鋼對焊接頭必須把焊口磨平處理，以減少崩刀。

(2)帶鋼邊緣起鼓包、帶鋼邊緣有缺陷崩刀。

解決方法:①帶鋼邊緣起鼓包生產(chǎn)管壁薄時出現(xiàn)，成型機未調(diào)整好、調(diào)整成型機把鼓包消除即可；②把帶鋼邊緣有缺陷的部分不清內(nèi)毛刺即刀桿降下。

(3)生產(chǎn)φ76mm以下的小直徑管時易崩刀。因為小直徑管內(nèi)充滿冷卻水，焊縫快速冷卻易引起崩刀。

解決方法：①合理控制冷卻水避免焊縫冷卻快;②在焊接區(qū)域內(nèi)部加吹風(fēng)管使冷卻水與焊接區(qū)隔離并加大冷卻水的流速、提高車速等減少崩刀。

(4)開車剛起動時，由于起刀太快，容易產(chǎn)生崩刀。

解決方法：調(diào)整減壓閥起刀時間為5s以內(nèi)(即較慢起刀)，落刀時間為2s(即快速落刀)。

3.4 內(nèi)毛刺殘余高度超標(biāo)

在生產(chǎn)中，小直徑HFW焊管內(nèi)毛刺清除后鋼管內(nèi)容易殘留有凸痕，如圖2所示。這種問題往往是因為毛刺刀刮不到位,或毛刺刀調(diào)整不到位造成的。

圖2 內(nèi)毛刺清除不干凈

解決方法：應(yīng)重新調(diào)整毛刺刀,若是刀刃磨損,還應(yīng)重新磨刀。采用油缸進(jìn)刀時,若是油缸活塞升不到位,密封圈損壞,則應(yīng)更換優(yōu)質(zhì)氟橡膠密封圈;若是油質(zhì)較差,則應(yīng)更換耐高溫油;檢查油壓及油泵站運轉(zhuǎn)是否正常。

3.5 焊縫呈桃形狀

在φ165mm規(guī)格以下鋼管焊接后焊縫呈“桃”形狀存在，如圖3所示。

圖3 焊縫部位“桃”形口

解決方法：采用四輥擠壓或三輥擠壓形式，當(dāng)生產(chǎn)壁厚4～14mm鋼管時，首架變形輥應(yīng)使帶鋼邊緣變形充分，擠壓輥后管坯成扁橢圓，使帶鋼邊緣實現(xiàn)水平對接焊接。當(dāng)生產(chǎn)壁厚0.4～2mm鋼管，首架變形輥應(yīng)使帶鋼邊緣充分變形，6架帶導(dǎo)向片處成型底弧立橢圓，7架、8架帶導(dǎo)向片處成型底弧平橢圓；采用兩輥擠壓時，擠壓輥后管坯圓弧為平橢圓。

3.6 刀桿升不起來刮不到毛刺

產(chǎn)生原因：下輥架有金屬氧化鐵渣卡死無法起落。

解決方法：①清理下輥架或更換新下輥架使其靈活起落；②檢查液壓系統(tǒng)、油管、溢流閥是否堵了不通油，換向閥是否換向，液壓泵是否工作等。

若在上述兩項完全正常的情況下，刀桿仍無法升起，刮不到毛刺。產(chǎn)生這樣問題的主要原因：①導(dǎo)向片外徑太大頂住刀桿使刀桿無法升起到位。解決方法：減小導(dǎo)向片外徑；②末端固定在調(diào)整裝置上的固定板向上提起的太高。解決方法：把調(diào)整裝置上的固定板降到合理的位置。

3.7 內(nèi)毛刺刮削呈周期性、魚鱗狀及螺旋狀等形狀

內(nèi)毛刺刮削呈周期性變化，產(chǎn)生該問題的原因：①下輥輪中間凹槽處粘有鐵瘤，使下輥輪轉(zhuǎn)動時周期性高低跳動；②溢流閥和液壓泵壞使壓力周期性變化。解決方法：更換下輥；更換新溢流閥和液壓泵。

刮削的內(nèi)毛刺呈魚鱗狀，產(chǎn)生該問題的原因：①下輥輪外圓磨有平面。解決更換新下輥輪；②液壓的壓力在±0.2MPa之間變化。解決更換新溢流閥。

刮出內(nèi)毛刺形狀呈螺旋狀或塔螺旋狀，產(chǎn)生該問題的原因：①焊縫向一側(cè)偏轉(zhuǎn)、帶鋼鐮刀彎大。解決方法：調(diào)整定徑機左右牌坊架平輥支撐的上輥的壓力使焊縫強制扭正；②焊縫左右擺動，帶鋼鐮刀彎大，特別是帶鋼頭尾部嚴(yán)重波浪彎。解決方法：提高帶鋼質(zhì)量減少鐮刀彎和波浪彎。

3.8 內(nèi)毛刺刮偏

在實際生產(chǎn)過程中內(nèi)毛刺刮偏(如圖4所示)的現(xiàn)象比較普遍，產(chǎn)生該問題的主要原因：①由于芯棒的中心位置偏離焊縫所致，或焊縫左右高低不平(如圖5所示)。解決方法：可以通過連接板的調(diào)整螺栓對芯棒位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到刮偏現(xiàn)象消失為止；②因芯棒所處工作環(huán)境溫度高，冷卻較差芯棒發(fā)生變形造成刮偏,則需要對芯棒進(jìn)行校直，并對芯棒冷卻系統(tǒng)進(jìn)行處理，直到符合生產(chǎn)要求為止；③因外焊縫毛刺刀可在操作人員調(diào)整下刮平，而焊縫左右不平，導(dǎo)致內(nèi)焊縫恰好刮不平。解決方法：要以管子內(nèi)焊縫平為準(zhǔn)，調(diào)整焊接擠壓輥使內(nèi)焊縫平。但生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)毛刺刮偏兩側(cè)間斷性偏移現(xiàn)象，其有兩種原因：一種情況是芯棒支撐輪與管壁接觸不好，導(dǎo)致芯棒帶動刀頭發(fā)生擺動；另一種常見情況是芯棒連接板鎖緊螺母發(fā)生松動,從而造成兩側(cè)間斷性的偏移。可以通過調(diào)整刀頭和支撐輪的相對高度來解決；對鎖緊螺母重新鎖緊。

圖4 內(nèi)毛刺刮偏示意圖

圖5 焊縫左右高低不平

3.9 其他問題及處理

當(dāng)生產(chǎn)φ42mm壁厚1.5～3.5mm以下的小直徑焊管時，因帶鋼為縱切帶，且由于軋輥孔形設(shè)計按常規(guī)設(shè)計，因此在焊接時產(chǎn)生正反V形對焊，會使內(nèi)毛刺大小不均，內(nèi)毛刺刮削質(zhì)量不好。解決方法：軋輥孔形設(shè)計要采用多半徑，第6架帶導(dǎo)向片設(shè)計為立橢圓，第7架、8架設(shè)計為平橢圓。同時生產(chǎn)調(diào)整中，采用兩輥擠壓時可把擠壓輥上拉桿調(diào)緊而下軸拉桿調(diào)松，從而使內(nèi)毛刺穩(wěn)定均勻。

4 結(jié) 語

小直徑HFW焊管內(nèi)毛刺清除是高品質(zhì)小直徑焊管生產(chǎn)的關(guān)鍵工序。但生產(chǎn)過程中裝置使用及內(nèi)毛刺清除經(jīng)常會發(fā)生焊接速度慢、焊縫集焊瘤、崩刀、內(nèi)毛刺殘余高度超標(biāo)、內(nèi)毛刺刮削呈魚鱗狀或螺旋狀、內(nèi)毛刺刮偏等問題，影響到焊管的質(zhì)量及正常生產(chǎn)。因而不管出現(xiàn)這些問題是何原因，都應(yīng)該根據(jù)具體問題進(jìn)行針對性的分析，采取相應(yīng)的解決措施，從而生產(chǎn)出高品質(zhì)的小直徑焊管產(chǎn)品。

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Inner Burr Removing Device of Small Diameter HFW Pipe and Its Troubleshooting

WEI Xuedong,WANG Runcheng,WANG Xinyue
(Zhangjiakou Ningyuan Steel Works,Zhangjiakou 075000,Hebei,China)

The advantages and disadvantages of the inner burr removing cutter arbor for small diameter HFW pipe were described briefly,and the equipment configuration and function were introduced.It focused on the analysis of some problems often encountered in the use of online production device and small diameter HFW pipe inner burr removing process,such as slow welding speed,weld flash,tipping,the burr height exceeding the standard residual inside burr,inner burr scraping in fish scale shape or spiral shape,inner burr scraping partial.According to the actual condition,some feasibility measures were put forward in order to make reference to domestic small diameter HFW pipe manufacturers in the actual production process.

HFW pipe；inner burr；inner burr cutter arbor；inner burr cutter

TE973

B

1001-3938(2015)01-0054-05

魏雪冬(1960—)，男，工程師，主要從事焊管設(shè)備機械設(shè)計工作。

2014-09-15

張 歌

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