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（山東勝利鋼管有限公司，山東 淄博 255082）

隨著國內(nèi)外用戶對螺旋縫焊管質(zhì)量要求的日趨嚴(yán)格，很多管線的技術(shù)條件要求已超過API Spec 5L《管線鋼管規(guī)范》和GB/T 9711《石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管》等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，對焊管內(nèi)在質(zhì)量和外觀形狀都有了更高要求。螺旋縫焊管生產(chǎn)過程中，帶鋼邊緣加工是必不可少的關(guān)鍵工序之一，其目的是保證帶鋼工作寬度尺寸精度、預(yù)制焊接坡口及鈍邊、部分消除帶鋼彎度等。帶鋼板邊加工狀況對焊管成型的穩(wěn)定性、成型縫以及焊接質(zhì)量有重要影響［1］。

1 帶鋼邊緣加工技術(shù)發(fā)展歷程

螺旋縫焊管生產(chǎn)帶鋼邊緣加工技術(shù)及配套裝備的發(fā)展歷程大致分為三個階段［2］。

第一階段是20世紀(jì)90年代以前，通常采用圓盤剪對帶鋼邊緣進行剪邊處理，其特點是設(shè)備簡單，運營成本低，易于調(diào)整等；不足是邊緣加工精度差，不能加工焊接坡口，剪下的板邊易傷人，安全風(fēng)險大等［1］；適用于薄壁低材質(zhì)的帶鋼邊緣加工。

第二階段是20世紀(jì)90年代末到21世紀(jì)初，隨著產(chǎn)品壁厚的不斷增加，焊接工藝對帶鋼邊緣加工提出了預(yù)制焊接坡口的要求，通常采用圓盤剪剪邊（加工帶鋼寬度尺寸）+銑邊機（或刨邊機）（加工焊接坡口和/或?qū)挾染龋┙M合方式［3］，其特點是板邊精度高，可以提高厚板焊接速度，改善焊接質(zhì)量，換刀方便，可以實現(xiàn)不停車換刀；不足是這種方式對鋼板控制要求較高，刨刀壽命短，設(shè)備較復(fù)雜，板寬變化大時工作困難；適用于采用較厚鋼板制管前的焊接坡口加工［4］。

第三階段是21世紀(jì)初至今，隨著油氣長輸管線工程建設(shè)用鋼管的壁厚和鋼級的不斷提升，以往的帶鋼邊緣加工工藝和裝備已難以滿足生產(chǎn)需要，大功率、高強度銑邊機應(yīng)運而生，目前，該類銑邊機在螺旋縫焊管生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛運用［5］，完全滿足對厚壁、高鋼級生產(chǎn)時帶鋼邊緣的加工要求，可加工I型、Y型、X型坡口，坡口鈍邊尺寸精度高、表面光潔，完全能夠滿足厚壁螺旋縫焊管的精確成型和自動焊接需要，有效避免厚壁焊管生產(chǎn)時的成型錯邊、焊接燒穿、未焊透、焊縫超高等缺陷［6-7］。

2 銑邊機技術(shù)分析與應(yīng)用

2.1 銑邊機的結(jié)構(gòu)及工作原理

銑邊機結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由傳動床頭箱、進刀機構(gòu)、拖壓輥、刀盤和排屑器等幾大部件組成［8］。銑邊機一般安裝在遞送機前，在焊管生產(chǎn)過程中帶鋼沿遞送線運動，經(jīng)過銑邊機時銑邊機兩側(cè)高速旋轉(zhuǎn)的刀盤對其進行銑削，銑削深度根據(jù)帶鋼板寬與生產(chǎn)工作寬度來決定，兩刀盤間距離通過螺桿傳動來實現(xiàn)［9］，托壓輥機構(gòu)實現(xiàn)帶鋼高度位置的調(diào)整和控制，銑削的鐵屑用排屑器運送收集至鐵屑箱。

圖1 銑邊機結(jié)構(gòu)示意

2.2 銑邊機主要技術(shù)參數(shù)

山東勝利鋼管有限公司（簡稱勝利鋼管）Φ2 200 mm螺旋縫焊管機組采用的是西安某公司生產(chǎn)的QXQ500型銑邊機，刀盤直徑500 mm，采用模塊結(jié)構(gòu)坡口形式（坡口形式分為I、X、Y型三種）［7］，坡口角度有30°、40°兩種，根據(jù)焊接坡口的不同需要進行更換，加工寬度1～2 m，最大銑削厚度20 mm，主電機功率45 kW，單邊銑削寬度最大10 mm，系統(tǒng)壓力為10 MPa。

2.3 銑邊機的應(yīng)用情況

結(jié)合國內(nèi)生產(chǎn)的銑邊機的性能，Φ2 200 mm螺旋縫焊管機組基本采用雙銑邊模式［10］，1套機組配備2臺銑邊機（1臺粗銑1臺精銑）。生產(chǎn)壁厚較小焊管時（壁厚一般10 mm以下），只啟動1臺進行銑削，另一臺只在板頭板尾時啟動；生產(chǎn)大壁厚焊管時（壁厚10 mm以上），2臺同時啟動，第一臺銑I型進行粗銑，另一臺精銑，安裝有角度刀盤銑X或Y型坡口。銑邊機前后裝有槽型立輥控制帶鋼左右竄動，自身的托壓輥裝置對帶鋼限位控制，防止上下跳動，以此減少對銑邊質(zhì)量的影響，防止損壞刀盤及刀盒［11］。在實際生產(chǎn)中，會根據(jù)原材料和成型的需要合理選擇銑邊工藝參數(shù)，一般選擇8～10 mm的銑削量。

3 銑邊機存在的問題及改進

3.1 存在的主要問題及改進

3.1.1 存在的主要問題

勝利鋼管Φ2 200 mm螺旋縫焊管機組銑邊機從2006年安裝使用至今存在的最大問題是：對頭前后受成型不穩(wěn)定的影響，鋼板上下浮動，導(dǎo)致銑邊坡口位置上下變化大［12］，特別是壁厚12 mm以下焊管生產(chǎn)過程中受此影響更大，不利于焊接。正常生產(chǎn)過程中銑邊機處于自動運行狀態(tài)，設(shè)備壓輥裝置壓下量通過調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)壓力進行調(diào)整。銑邊機壓下機構(gòu)如圖2所示，液壓系統(tǒng)工作原理如圖3所示。泵源壓力10 MPa，兩個電磁鐵分別控制銑邊機左右各3組油缸的升降來實現(xiàn)壓輥的壓下和抬起，蓄能器為其液壓系統(tǒng)儲存和釋放能量、穩(wěn)定壓力、減小功率、補償滲漏、吸收壓力脈動和減緩沖擊等［13］。在實際連續(xù)生產(chǎn)中，液壓系統(tǒng)壓力一般不可隨意調(diào)整變化，而在螺旋縫焊管對頭前后帶鋼的前后變形量很大，進入銑邊機后實際需要的壓輥壓下量也是變化不同的，而銑邊機壓輥壓力不可隨意調(diào)整造成對頭前后銑邊不穩(wěn)，坡口變化量增大，難以達(dá)到焊接工藝要求，且對頭的變化量還有可能引起銑邊機設(shè)備損壞，刀盤打刀，進而造成機組頻繁停車調(diào)整，大大影響焊管的焊接和成型質(zhì)量。

圖2 銑邊機壓下機構(gòu)示意

圖3 銑邊機液壓系統(tǒng)工作原理

3.1.2 改進措施

分析銑邊機壓下機構(gòu)存在問題的主要因素后，經(jīng)過長期討論和試驗提出了合理的改進方案，壓下裝置結(jié)構(gòu)如圖4所示。具體措施是：將原來有液壓控制的壓下機構(gòu)改為機械式結(jié)構(gòu)，去掉液壓缸改為螺桿螺母傳動來替代油缸的運動，當(dāng)更換不同規(guī)格壁厚的焊管調(diào)型時調(diào)節(jié)螺桿來調(diào)節(jié)上下壓輥間距離，生產(chǎn)過程中，帶鋼壁厚的公差變化以及對頭焊縫引起的壓輥的起伏變化，通過鎖緊螺栓與螺母間的組合碟形彈簧實現(xiàn)，碟形彈簧具有變剛度特性，能在較小的空間內(nèi)承受極大的載荷，其單位體積的變性能較大，具有良好的緩沖吸震能力［14］，完全能夠?qū)崿F(xiàn)對鋼板前后變形量產(chǎn)生的壓輥沖擊力的調(diào)節(jié)，避免了帶鋼變化引起的鋼板浮動產(chǎn)生的坡口變化，保證了銑邊機銑邊工作的穩(wěn)定性和可靠性。改進后的結(jié)構(gòu)簡化，維修方便，既減少了由于液壓系統(tǒng)故障引起的設(shè)備故障率，又消除了漏油引起的周圍工作環(huán)境的惡劣情況。

圖4 銑邊機壓下裝置結(jié)構(gòu)示意

3.2 其他問題分析及改進

勝利鋼管自2006年使用QXQ500型銑邊機至今除上述問題外還針對不同程度的故障情況進行了合理地改進。

（1）傳動主軸的改進。銑邊機銑削的實現(xiàn)是通過主軸的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)，主軸與銑刀盤配合固定主要依靠軸端上安裝的異型鍵，在生產(chǎn)過程中刀盤高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速高達(dá)133.54 r/min，切屑速度251.7 m/min，對連接鍵有強烈沖擊，使用初期經(jīng)常由于滾鍵造成停車維修，現(xiàn)在在加工主軸時，相對刀盤的位置共加工了4個均勻分布的端面鍵槽，加強了主軸與刀盤的連接力度，加大了鍵的受力面，杜絕了銑邊機由于滾鍵原因造成停車維修。

（2）托輥調(diào)節(jié)機構(gòu)改進。由于螺旋縫焊管生產(chǎn)線設(shè)備安裝標(biāo)高是一致不變的，因此銑邊機托輥高度基本不用變化，但在實際生產(chǎn)調(diào)型過程中為了保證鋼板銑邊位置處于銑刀中部，產(chǎn)生上下均勻的坡口，需要對下托輥進行微調(diào)。勝利鋼管銑邊機原結(jié)構(gòu)中下托輥左右各3組輥子分別是通過下部安裝的頂絲進行調(diào)節(jié)，這種結(jié)構(gòu)存在很大缺陷，需要人員在調(diào)型時蹲到鋼板底部分別進行調(diào)節(jié)，由于空間所限，所以每次調(diào)節(jié)都非常困難，費時費力。改進后的托輥調(diào)節(jié)機構(gòu)如圖5所示，整個下輥座底部安裝1組相對的楔塊結(jié)構(gòu)，其中1個楔塊頂部通過螺栓與機架相連，調(diào)型時調(diào)節(jié)螺栓頂楔塊左右移動來實現(xiàn)托輥的上升和下降。

圖5 改進后的托輥調(diào)節(jié)機構(gòu)示意

4 結(jié) 語

勝利鋼管在Φ2 200 mm螺旋縫焊管機組就此改進方案進行了試用，改進后的銑邊機主軸故障率顯著降低，無論在調(diào)型時托輥的調(diào)整效率還是在生產(chǎn)過程中坡口大小的變化上都有了顯著提高，使用效果良好，目前下一步的改進目標(biāo)是將壓下機構(gòu)由手動調(diào)節(jié)改為自動化結(jié)構(gòu)。

國內(nèi)銑邊機設(shè)計使用至今已有十多年歷史，隨著不斷改進，已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，設(shè)備使用狀況穩(wěn)定，為焊管的成型、焊接創(chuàng)造了良好的條件［15］。當(dāng)然相比進口銑邊機還存在一些不足之處，特別是在線自動板邊測量調(diào)節(jié)、坡口調(diào)節(jié)等方面還需要有進一步的研究改進。