1 概況
在目前的閥組預(yù)制工作中,我單位主要采用水冷散熱法、合適的焊接順序和剛性固定法等工藝措施。采用現(xiàn)有的工藝措施在閥組制作完成后,匯管焊接變形比較嚴(yán)重,超過(guò)行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求,匯管越長(zhǎng),變形越大,在閥組使用前必須矯正才能投入使用。
我們查閱了一年前年我單位回水閥組匯管(Ф114mm×6mm)預(yù)制施工記錄:五頭回水閥組匯管長(zhǎng)度1600mm,直線度平均誤差為13.05mm;九頭回水閥組匯管長(zhǎng)度為3000mm,直線度平均誤差為23.37mm;十一頭回水閥組匯管長(zhǎng)度為3700mm,直線度平均誤差為27.8mm。
根據(jù)我國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY 4203-2007 石油天然氣建設(shè)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范:站內(nèi)工藝管道工程》要求,閥組匯管直徑在100mm以內(nèi),直線度≤L/1000;閥組匯管直徑大于100mm,直線度≤2L/1000,兩者直線度誤差大不得超過(guò)15mm(L為匯管長(zhǎng)度)。
從以上回水閥組匯管預(yù)制的數(shù)據(jù)中可以看出,匯管存在嚴(yán)重變形,直線度全部超標(biāo),都需要進(jìn)行矯正,矯正時(shí)間約占制作時(shí)間的25%~30%,嚴(yán)重的達(dá)到40%,造成整個(gè)閥組預(yù)制效率低下。
2 閥組匯管預(yù)制變形原因分析
2.1閥組匯管預(yù)制變形機(jī)理原因分析
在閥組預(yù)制過(guò)程中,閥組的匯管上要進(jìn)行馬鞍口的切割和匯管與支管的焊接,這兩個(gè)過(guò)程都是對(duì)預(yù)制件局部不均勻加熱的一個(gè)過(guò)程。在匯管上切割馬鞍口時(shí),匯管開馬鞍口一側(cè)由于在氧-乙炔氣割的高溫加熱下受熱膨脹,但是受到匯管另一側(cè)低溫區(qū)域的剛性阻礙而不能自由伸長(zhǎng),匯管會(huì)產(chǎn)生類似雙金屬片的變形效應(yīng),向匯管馬鞍口另一側(cè)的低溫區(qū)域彎曲。當(dāng)匯管在自然冷卻后,原先的高溫受熱區(qū)域又因?yàn)闊崴茏冃萎a(chǎn)生較大的收縮量,而匯管馬鞍口另一側(cè)的低溫區(qū)域受熱量小,產(chǎn)生的收縮量也較小,匯管兩側(cè)的不平衡收縮導(dǎo)致匯管產(chǎn)生冷縮彎曲變形。匯管兩次彎曲變形的過(guò)程。
此外,在組對(duì)焊接匯管與支管時(shí),焊接區(qū)域的加熱和冷卻速度都較快,高溫區(qū)域的組織由珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷卻后,奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌象w,如珠光體加索氏體、索氏體加托氏體等,甚至轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。由于各種組織的比容不同,冷卻下來(lái)的金屬體積也會(huì)發(fā)生變化,這種體積變化會(huì)受到周圍未發(fā)生組織變化金屬的約束,使得金屬內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,從而產(chǎn)生組織變形。匯管在冷縮變形和組織變形兩個(gè)因素的共同作用下,使得匯管產(chǎn)生彎曲變形。
2.2 閥組預(yù)制匯管變形工藝原因分析
目前,我們?cè)陂y組預(yù)制工作中采取的工藝主要有水冷散熱法、合適的焊接順序、剛性固定法。我單位采取的水冷散熱法是將匯管兩端焊盲板,匯管上開孔后在匯管內(nèi)部加清水進(jìn)行冷卻。焊接過(guò)程中匯管內(nèi)的冷卻水受熱蒸發(fā)產(chǎn)生水蒸氣,水蒸氣遇到焊工面罩時(shí)會(huì)產(chǎn)生霧氣影響焊工焊接,電焊工還需對(duì)面罩黑玻璃進(jìn)行清理。選擇合適的焊接順序常用的方法有對(duì)稱法、跳焊法和分段倒退法,焊接過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際情況靈活掌握。此方法對(duì)焊接速度幾乎沒(méi)有影響。剛性固定法即將匯管分段通過(guò)角鐵固定焊接在工作平臺(tái)上,當(dāng)匯管預(yù)制結(jié)束后割除固定在匯管的焊接點(diǎn)時(shí),匯管在各種應(yīng)力和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)變化的聯(lián)合作用下,仍然會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的彎曲變形,這種方法雖然在一定程度上減小了閥組匯管的變形,但其沒(méi)有充分考慮金屬變形的機(jī)理。
另外,我單位的焊接工作平臺(tái)為δ8mm的Q235鋼板制作,鋼板厚度較薄,當(dāng)匯管與支管焊接時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)δ8mm鋼板的強(qiáng)度時(shí),δ8mm鋼板隨匯管一起產(chǎn)生彎曲變形,不能起到很好的剛性固定作用,導(dǎo)致閥組匯管焊接完成后產(chǎn)生焊接彎曲變形。
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