高强度厚壁钢管卷制施工技术
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摘要： 本文以Q420qD桥梁用结构钢板为例，着重介绍了直径Ф2200mm厚度σ55mm的直缝焊管的下料、预压、卷制、焊接、校圆、检测等施工工序，同时明确了相关的施工方法、质量控制、焊接工艺、注意事项等施工技术。
Abstract： Taking Q420qD bridge using structural steel plate for example， this paper focuses on the construction process of the longitudinal welded pipe with diameter Ф2200mm and thickness σ55mm， such as cutting， pre-press， rolling， welding， roundness correction， testing， and so on， while clears the related construction methods， quality control， welding process， considerations and other construction technologies.
Key words： high intensity；thick wall；steel pipe rolling；welding process；measures
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0137-02
0 引言
随着国内钢结构建筑市场的不断扩大，钢管结构以它优良的重载、高耸、大跨等的结构特性受到青睐，已在桥梁、能源、房建、机械制造等领域得到广泛应用，大口径、厚壁、高强度钢管的加工制造成为市场追逐的方向，同时也是各钢结构制造企业攻关的难题。本文重点以Q420qD桥梁用结构钢板为例就大口径厚壁钢管加工制造工艺进行阐述，详细介绍其数控下料、坡口加工、钢管卷制、焊接工艺、注意事项、控制措施等内容，以期为同类直缝钢管加工提供参考。
1 工艺原理
本工艺采用相贯线展开软件和CAD制图软件绘制下料展开图，利用双驱数控切割机对高强度厚壁钢板进行下料，采用液压式三辊卷板机进行卷制，并应用特殊的焊接工艺进行焊接，将其制作成符合规范要求的高强度大口径厚壁直缝钢管。
2 工艺流程及操作要点
本文以厚度为δ55mm，材质为Q420D，外径为2200mm的钢管的加工制作为例进行简要说明。
2.1 工艺流程
钢板预处理数控切割下料坡口加工预弯压头卷制成型直缝焊接钢管校圆质量检测。
2.2 操作要点
2.2.1 钢板预处理 采用钢板矫平机对钢板进行矫平，消除部分残余应力，以减小过程中的变形；同时进行有效的保护性涂装，避免过程中主材的锈蚀。
2.2.2 放样及下料 加工前采用计算机三维放样技术，对钢管筒体零件进行准确放样，绘制零件详图、下料图；编制数控下料程序，采用双驱数控切割机进行下料作业，厚板的切割缝较大，程序编制时，为保证厚板的下料精度，抵消切割缝对下料尺寸的影响，须考虑切割补偿和有效控制边域。
2.2.3 坡口加工 坡口采用铣边机进行精确加工，铣边机作业时，利用米尺、定位卡具等调节好加工的部位、走刀的速度及一次进刀量，以保证坡口、钝边均匀光滑，尺寸准确。
2.2.4 预弯压头 为防止出现边脚平面、头部失圆等缺陷，本工法先采用1000t油压机进行压头。预弯压头长度大于卷板机下辊中心距1/2；钢板端部150mm范围内施压一次，然后在300mm范围内重压2次，压制时需保证过压5-10mm，以克服后期焊接造成的变形，压制后用样板检验，以确保符合要求。
2.2.5 卷制成型 钢管卷制时在零件上划出加工母线及四等分线，过程中通过加工母线调节钢板进料方向及速度。卷管前，操作人员应熟悉相关技术要求，卷制时逐级加力，多次卷制成型，控制好接口处内凹尺寸，避免出现凸头现象。
1）卷圆前按图样、工艺卡片及技术文件对来料的牌号、标记、规格、下料尺寸、零件编号进行核查，并根据要求检查、确定板料的坡口方向，核实各标记点是否在圆筒的外侧面，清理卷板机辊轴及板面上的杂物，按操作规程和程序进行作业。
2）为防止卷圆时产生扭曲，卷板开始时，工件送进务必对中，以使得工件的母线与辊轴线平行，防止错口和大小口现象出现，板、辊之间不得打滑，不得超过辊的允许压力与设备的最大功率。一次进给不能满足时可多次进给完成卷圆，按经验板厚σ≤16mm时可进行一次进给，σ≥16mm时分多次进给。
3）卷圆时施加一定的过卷量，以使回弹后工件的直径为加工图要求的工件直径，具体的过卷量通过试验确定，本工法中直径Ф2200mm厚度σ55mm屈服强度Q420D的直缝焊管过卷量为5mm-10mm。
4）卷制成型后，采用弧形样板进行检查，根据卷制经验，当弦长≤1500mm时，样板弦长不小于零件弦长的1/3；弦长>1500mm，弦长样板不得小于1200mm，且成形部位与样板的间隙不大于5mm。
5）卷至闭合，检查合格后进行点固焊，根据要求固定产品试板及引熄弧板。
2.2.6 直缝焊接
1）筒节直缝采用埋弧自动焊焊接。焊前将焊剂烘培，烘焙温度为300-350℃，保温2h，对焊道周围100mm范围内的铁锈、油污等进行清理，直至露出金属光泽。
2）埋弧自动焊：
焊接材料采用焊丝H10Mn2+焊剂SJ101组合，焊接参数分别为内侧：I=570-600A U=30-31V V=22-24m/h，外侧：I=600-620A U=30-32V V=22-24m/h。焊接时遵循“先焊内侧，后焊外侧，多层多道对称施焊”的原则；即内侧焊道焊满2/3坡口深度后进行外侧气刨清根，焊满外侧焊逢的2/3，而后焊满内侧大坡口焊逢，最后填充焊完外侧焊缝。焊前预热温度150-200℃，层间温度120-150℃。如有断弧则将停弧处刨成1：5斜坡，并搭接50mm再引弧施焊，焊后搭接处修磨匀顺。焊道两侧需填加150-200mm长的引熄弧板，并按要求填加产品试板，筒节焊完后，用气割切掉两端的引板，打磨光滑，严禁采用锤击的方法去除。