石油井架用非标大H型钢焊接生产线.pdf

总第 1 6 0期 2 0 1 6年 第2期 山西冶金 S HANXI ME T AL L URGY T l0 t a l 1 6 O No ． 2，2 01 6 DOI 1 0 ． 1 6 5 2 5 0 ． c n k i ． c n 1 4 - 1 1 6 7 ／ ff ． 2 0 1 6 ． 0 2 ． 1 8 石油井架用非标大 H型钢焊接生产线 陈峰 ， 李旺顺 2 马彬锋 ， 杨 凯 ， 李俊辉 ， 王振安 。 ， 牛毅 2 刘 国刚 z 1 ． 中国重型机械研究院股份公司， 陕西西安7 1 0 0 3 2 ； 2 ． 西北铝加工厂， 甘肃定西7 4 8 1 1 1 ； 3 ． 宝石成阳石油钢管钢绳有限公司， 陕西成阳7 1 2 0 0 0 摘要 通过分析井架用焊接 H型钢生产的工艺瓶颈， 在最大幅度节约投资成本的前提下， 设计出成套出口石 油井架用大 H型钢的专用生产线。 此生产线投产后 ， 在产品质量达到要求的同时， 成材率也达到 9 5 ％v X ． _k ． ， 可以 作为生产高精度井架用大H型钢的参考。 关键词 H 型钢焊接矫 直井架 中图分类号 T G4 5 7 ． 1 1 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 2 1 1 5 2 2 0 1 6 0 2 0 0 4 7 0 3 井架用大 H型钢的交货状态在翼缘斜度 、 腹板 中心偏差以及全长弯曲度均有数值要求叫 见表 1 和表 2 。通过表 1和表 2的对 比可 以发现 出 口石 油井架 H型钢的产品质量要求高于现有热轧 H型 钢要求 ；石油井架用 H型钢大多数为非标 H型钢 ， 尺寸规格均大于热轧 H型钢 ， 其精整矫直工艺较难 用传统的方式实现。 表 1 热 轧和井架用焊接 H型钢产品质量要求对 比 数值 H型钢高度大于 3 0 0 mm 项 目 热轧 H型钢 出口 井架用焊接 H型钢 弯 曲度 ≤长度 的 0 ． 1 5 ％， 长度为 1 0 m 4～1 5m长度 范围 时 ≤1 5 mm 内≤2m m 翼缘斜度 ≤翼缘宽度的 1 ． 2 ％， 最小值 1 m m 为 1 ． 5 m i B 腹板 中心偏差 3 ． 5 n ml 1 ．5Ⅱ m 表 2 热轧和井架用焊接 H型钢产品规格对 比 数值 项 目 热轧 H型钢 出 口井架用焊接 H型钢 翼缘 最大宽度 腹板高度 5 0 0 腹板高度 ≤1 0 0 0m m ，常用 6 0 0m i l l mm 腹板厚度 最大厚度≤2 8 m m 最大厚度≤3 5 m m 翼缘变断面 断面一致 某些规格变断面 翼缘厚度 最大厚 度≤4 0 mr l l 最大厚度 ≤6 O n l l n 收稿 日期 2 0 1 5 1 1 1 9 第一作者简介 陈峰 1 9 8 1 一 ， 男， 现从事管棒型材精整设备 的研 究和开发 工作， 高N． _r - 程师 。 出口井架用非标 H型钢 限制用火焰方式进行 矫整 ， 导致传统工艺生产的出口井架用非标 H型钢 的产 品成材率不及 3 0 ％， 严重制约产品交货期和企 业生产利润。中石油陕西某公司出口井架用大 H型 钢生产企业与中国重型机械研究院股份公司联合攻 关 ， 研发新 的工艺和装备 ， 使焊接石油井架用 H型 钢的成材率达到 9 5 ％以上， 产品质量和生产效率均 得到大幅提高。 1 原有井架用焊接 H型钢生产工艺及存在瓶颈 1 ． 1 原有工艺 数控火焰切割定尺下料人工组焊一手工 自动 吐丝电弧焊焊接一火焰矫直一翼缘冷矫直一收集 。 组焊过程中需人工调整腹板和翼缘 的位置。冷矫机 械为简易翼缘矫直机， 无法实施弯曲矫直， 矫直过程 中无类封闭型孔型对 H型钢断面进行矫形。图 1 是 该生产线产品的主要缺陷形式。 盘[ 工蕾 [ 每 Ⅱ 旺三 图 1 传统焊接井架用 H型钢 的主要缺 陷形式 1 ． 2 影响产品质量的瓶颈 1 腹板和翼缘 的切割面均为毛面 ， 组焊过程 中 这些 毛面成为基准面 ， 易于造成腹板不对正 、 腹板和 翼缘不均匀偏心缺陷， 导致后续形成大的焊接变形 。 2 组焊完成后 ， 无 中间检验及时效过程 ， 焊接 时 zzzPsgiolePfrp zzzPsgiolePfrp 2 0 1 6年第 2期 陈峰， 等 石油井架用非标大 H型钢焊接生产线 辊递送至夹持辊系 2 的上水平引料辊 ； 翼缘夹持辊 系 2 的翼缘夹持立辊伸 出将上 、 下两翼缘夹紧 ， 与 H型钢端面形状相吻合的模具的端部推料装置将组 合件推入夹持辊系 2 的成组夹持辊； 待组合件端头 和对齐装 置对齐后 ， 夹持辊 系 2 中腹板 夹持辊启 动， 自动焊 2 开始对组合件对角焊接 ， 直至小焊角 焊接完毕。出料导辊对焊接中和焊接后 的 H型钢进 行 出料和导 向 ，立辊装置对腹板高度大于 5 0 0 mm 的 H型钢进行导向。见图 4 。 1 一上翼缘压 紧辊 ； 2 一翼 缘夹持立 辊； 3 一腹板夹持辊 ； 4 一下翼缘递送辊 图 4夹持 辊系 2 中的一组夹 持辊 该新型组焊设备 技术性能见表 3 的特点 是 可实现焊接前 自动化拼板 ，较人工拼板节约了大量 的辅助时 间； 夹持辊系 1 和 2 中的腹板夹持辊和 下翼缘递送辊均为主动辊 ， 且有同步控制系统， 腹板 夹持辊的辊缝调整精度为 0 ． 1 m m，能够有效 的保 证组焊精度 ； 夹持辊系 1 和 2 中的成组夹持辊构 成类封 闭孔型 汜 ] ， 避免了单一 布置所带来 的 H型 钢 易于跑偏问题； 夹持辊系 2 中的成组类封闭孔形 ， 其辊缝调节采用液压和电动相结合的方式，在组合 件未对齐之前 ， 液压辊缝缸活塞收回， 待组合件对齐 之后 ， 焊接开始 ， 液压辊缝缸活塞伸 出 ， 压紧腹板 和 上翼缘钢板 ， 可更好地控制组合件断面形状。 表 3 新型组焊机主要技术性能指标 焊接 H型钢最大高度 ／ ra m 1 5 0 HD 焊接速度 ／ m mi n - I 5 Tn a x 最大 H型钢长度 ／ m 1 5 3 ．3 焊接平台 为了达到分步焊接及中间时效的 目的， 将 H型 钢设 置为 4 5 。布置 自动翻转平台 ， 配合 自动吐丝埋 弧焊机进行焊接。 工件一次调平后经一次 自动翻转 ， 即可完成 4 道焊缝的焊接，根据工艺要求确定焊接 道次。 避免过大的焊接量造成焊接变形， 这也是控制 中间变形、 降低冷矫负荷 、 提高成材率 的关键措施。 该焊接平台的特 点焊接过程中 4道焊缝为对 角焊接状态 ， 焊接过程中变形小 ； 焊件的翻转采用柔 性可调节翻转技术，能满足不同规格焊件的无冲击 噪音翻转。 3 ．4 冷矫设备 冷矫设备是保证最终直线度的关键设备 。 若大 规格非标规格 的 H型钢按照辊 式型材矫 直的理念 设计 ， 则会存在设备庞大、 工艺模具制备困难的缺 陷㈨。当前普遍采用的方式为翼缘矫直方案 ， 翼缘矫 直方案结构参数小 、 投资低 ， 但不能对被矫材进行断 面弯曲矫整 ， 因此矫直精度提高受限 ， 无法达到出 口 井架的要求 ] 。该生产线创造性地提出了带有液压 保护的整环节矫直方案 ， 其主要特点为 形成一个完 整的矫直环节，可对图 1 中的后三类缺陷进行高精 度的矫直； 通过设置液压保护装置 安装在 1 - _ 6号 立弯组合辊的压进机构中 ， 可安全地对前三类缺陷 进行矫正 ；对于涵盖图 1中两种 以上缺陷的非标 H 型钢也可以实施一次性矫直 ；由于辊子布置方式对 被矫 H型钢形成 了类封 闭型结构 ， 可以很好的对 H 型钢进行高精度的断面矫形。图 5为冷矫设备的辊 系结构 l l 号弯辊； 2 2号弯辊； 3 1 号立弯组合辊； 4 2号立弯 组合辊； 5 3号立弯组合辊； 6 4号立弯组合辊； 7 5号立 弯组合辊； 8 6号立弯组合辊 图 5 冷矫设备的辊系结构 如图 5所示 ，序号 3 、 4 、 5 、 6 、 7 、 8中的锥形辊 在具备翼缘矫正功能的同时，可形成一个大的反 弯环节，配合序号 1 和 2 对 H型钢进行一个反向 的全长矫直 ；序号 3、 4、 5 、 6 、 7、 8中的立辊对 H型 钢 的另一个方 向进行 全长矫直 ，从而达到全方位 矫整 H型钢 的 目的。 下转 第 1 0 3页 zzzPsgiolePfrp zzzPsgiolePfrpzzzPsgiolePfrp