螺旋縫埋弧焊管倒棱工序提效措施

劉 通，王自信，鄧 亮

（山東勝利鋼管有限公司，山東 淄博255000）

0 引言

螺旋縫埋弧焊鋼管（以下簡稱鋼管）廣泛用于輸送各類介質(zhì)、承壓、結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域。為保證現(xiàn)場施工焊接方便，按照客戶及標(biāo)準(zhǔn)要求，鋼管出廠前都需在倒棱機(jī)上進(jìn)行管端平頭倒棱，平口或者帶有坡口，要求帶有坡口的大多要求坡口角度為30°～35°[1-2]。為滿足生產(chǎn)繁忙情況下，制管分廠及制管分廠之間的協(xié)調(diào)、協(xié)作鋼管管端倒棱工作，尤其是不同機(jī)組同時(shí)生產(chǎn)不同規(guī)格鋼鋼管，處理積壓鋼管等情況下，為保證鋼管及時(shí)出庫發(fā)運(yùn)，倒棱工序存在影響效率問題，筆者通過設(shè)計(jì)一種簡易的倒棱工裝夾具，借助膠墊，調(diào)整刀座、刀具等三方面對(duì)平頭倒棱工序進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整措施。

1 鋼管平頭倒棱設(shè)備、倒棱工序及發(fā)現(xiàn)的問題

鋼管平頭倒棱設(shè)備如圖1、圖2。普通平頭刀倒棱機(jī)的基本原理是：由動(dòng)力箱及可使動(dòng)力箱、刀盤、夾持架、配電柜等沿軸向運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)構(gòu)成，刀盤通過進(jìn)給機(jī)構(gòu)沿著軸向的進(jìn)給，使倒棱刀和平頭刀貼近鋼管管端，電機(jī)通過動(dòng)力箱將動(dòng)力傳到刀盤主軸上，使刀盤帶動(dòng)固定在刀盤上的倒棱刀和平頭刀旋轉(zhuǎn)，將鋼管管端加工至客戶要求的角度。

圖1 普通倒棱機(jī)設(shè)備

圖2 夾持裝置

平頭倒棱工序的流程如下：天車準(zhǔn)備—更換工裝—調(diào)整刀座—上管對(duì)中夾緊—對(duì)刀、微調(diào)—進(jìn)給倒棱。在生產(chǎn)倒棱過程中遇到的以下問題：

（1）倒棱不同規(guī)格鋼管時(shí)出現(xiàn)頻繁更換倒棱機(jī)工裝，工裝很笨重，用人力無法挪動(dòng)，需要天車配合；（2）頻繁旋轉(zhuǎn)刀盤上的絲杠，調(diào)整倒棱刀座位置；（3）頻繁對(duì)刀調(diào)整，需與鋼管規(guī)格匹配。這個(gè)過程存在時(shí)間浪費(fèi)，從而導(dǎo)致效率低。

2 改進(jìn)措施

在場地不允許和不增加設(shè)備投資情況下，為節(jié)省倒棱工序的準(zhǔn)備和操作時(shí)間，保證倒棱過程穩(wěn)定性、倒棱后成品管坡口質(zhì)量，筆者考慮倒棱工序?qū)嶋H生產(chǎn)情況，從設(shè)計(jì)一種簡易的倒棱工裝夾具、借助膠墊，以及調(diào)整刀座、刀具等方面進(jìn)行了改進(jìn)措施。以避免等待天車、減少更換工裝頻次，快速調(diào)整刀座，減少安裝刀具等方面的時(shí)間，達(dá)到提效的目的。

2.1 自行設(shè)計(jì)的簡易的倒棱工裝夾具

在不改造原有設(shè)備機(jī)械部件的基礎(chǔ)上，制作一種簡易倒棱工裝夾具。選用鋼管管段、鋼板、油缸桿，焊接和定位鉆孔（注意：所選用管段不能有橢圓，管徑根據(jù)實(shí)際需要預(yù)留，鋼板厚度為10 mm，長200 mm，寬100 mm，油缸管直徑為50 mm。當(dāng)然根據(jù)不同工況可以自行選擇材料），制作出如圖3和圖4所示的上、下工裝夾具示意。上夾具在油缸桿上根據(jù)不同倒棱鋼管規(guī)格定位鉆孔，以方便固定在夾持架的工裝固定孔上，并可靈活改變工裝規(guī)格。

圖3 工裝上夾具示意

圖4 工裝下夾具示意

下夾具采用不超過130 mm寬度的管段（我公司選用100 mm寬管段），并中間加筋板焊接而成，選用管段要標(biāo)準(zhǔn)且焊接時(shí)不要引起管段變形（強(qiáng)度足夠情況下盡量減輕重量）。下工裝可以疊加，并用卡具將兩組或兩組以上工裝固定，以達(dá)到下夾具變換規(guī)格的目的。下夾具人力即可抬上去更換，相對(duì)簡便快捷，換工裝時(shí)間短、效率高。上、下簡易工裝夾具配合使用，尤其是在鋼管直徑在1 m以下的情況下使用效果非常好。倒棱后坡口角度質(zhì)量與使用倒棱機(jī)自帶工裝倒棱相同。

2.2 借助膠墊的優(yōu)化調(diào)整

遇到兩種或兩種以上鋼管管徑（通指直徑）相差100 mm范圍內(nèi)規(guī)格鋼管同時(shí)需要倒棱情況時(shí)，大管徑規(guī)格優(yōu)先進(jìn)行倒棱，倒棱結(jié)束后，變更小管徑規(guī)格倒棱工裝。通過在大管徑倒棱工裝夾具上、下墊膠墊的方法，達(dá)到相應(yīng)小管徑倒棱工裝的要求，主要避免了用天車更換工裝的等待時(shí)間。需要注意的是：所選用膠墊要有足夠厚度和摩擦力，不能過于柔軟且彈性不能過大（我公司通常選工業(yè)用10 mm黑色橡膠皮），目的是防止管子打滑和旋轉(zhuǎn)，可以根據(jù)實(shí)際膠墊厚度，采用多片膠墊疊加后固定在工裝上。膠墊的重量輕便，人可以輕易挪動(dòng)，調(diào)整也方便，缺點(diǎn)是磨損較快。倒棱后坡口角度質(zhì)量與使用倒棱機(jī)自帶工裝倒棱相同。

2.3 刀座、刀具的調(diào)整優(yōu)化措施

2.3.1 調(diào)整刀座位置（劃線定位法）

在刀座上易觀察處確定一個(gè)基準(zhǔn)定位線，根據(jù)鋼管規(guī)格，在倒棱機(jī)旋轉(zhuǎn)大盤上做好不同規(guī)格刀座定位線位置，這樣可以提前旋轉(zhuǎn)絲杠將刀座調(diào)整到相應(yīng)規(guī)格基準(zhǔn)線調(diào)整到位。在開始坡口倒棱時(shí)再進(jìn)行刀座微調(diào)即可，避免了等待時(shí)間及多次調(diào)整和調(diào)整操作不方便的困難，見圖5。

圖5 刀盤機(jī)構(gòu)

2.3.2 安刀桿和刀塊

如果客戶對(duì)坡口角度要求不變的情況下，刀桿一次固定好后，除磨損或碰撞壞外，不需要調(diào)整刀桿。只需通過刀桿調(diào)整角度來定坡口角度，不需通過刀塊調(diào)整角度。安刀桿和刀塊一次定位成功的方法是，將無切斜且管端平整的鋼管夾持穩(wěn)定后，將導(dǎo)向輪行走到與鋼管管端合適距離，將刀塊安放在刀桿上，用焊接檢驗(yàn)尺測量符合要求的坡口角度，定位刀桿在刀座上。

2.3.3 刀塊的選用

刀塊材質(zhì)，需要與鋼管材質(zhì)相匹配。刀塊材質(zhì)強(qiáng)度和硬度過高容易碎刀，過軟刀塊損耗過快，具體情況根據(jù)鋼管材質(zhì)而定。排屑角，無論是單面刀塊還是雙面刀塊都要有排屑槽，防止鐵屑黏刀，黏在刀刃上，造成坡口不光滑或周向局部凹陷。

2.3.4 磨刀方法

刀刃磨好了，既倒棱質(zhì)量好，效率高，又可以減少刀塊的損耗。刀刃要磨得平齊。磨刀時(shí)要保證被磨刀刃受磨均勻，且不能過度磨削刀刃。如圖6所示。

圖6 倒棱刀塊

3 應(yīng)用效果

采用以上措施，經(jīng)過2年的實(shí)際生產(chǎn)倒棱應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期保質(zhì)、保量、提效的目的。簡易工裝實(shí)物及實(shí)際應(yīng)用場景如圖7和圖8。

圖7 簡易工裝實(shí)物

圖8 實(shí)際應(yīng)用場景

（1）簡易工裝夾具使用，使用效果良好，鋼管倒棱后質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，與使用倒棱機(jī)自帶工裝倒棱相同，提高了效率。但這種簡易夾具在超過直徑1 m的鋼管上應(yīng)用不理想，簡易工裝容易變形，雖可重新制作更加牢固的簡易工裝，但重量過重，不適合靈活應(yīng)用。

（2）借助膠墊達(dá)到更換工裝的措施，在鋼管直徑變化不超過100 mm的范圍內(nèi)使用，方面靈活，效果良好，鋼管倒棱后質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，與使用倒棱機(jī)自帶工裝倒棱相同，提高了效率。

（3）刀座、刀具調(diào)整的優(yōu)化措施，讓步驟固化，避免了刀座、刀桿、刀具反復(fù)調(diào)整不到位的情況，以達(dá)到優(yōu)化的目的。