浙江金洲管道工業(yè)有限公司φ508~1626mm預精焊螺旋縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)線引進德國SMS MEER集團旗下PWS公司國際先進的預精焊(二步法)螺旋焊管生產(chǎn)技術(shù)和設備,于2015年1月正式投產(chǎn),年生產(chǎn)能力20萬噸,生產(chǎn)壁厚6.4mm~25.4mm,最高生產(chǎn)鋼級 L690/X100。


  金州管道不銹鋼焊管生產(chǎn)線控制系統(tǒng)基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù),實現(xiàn)分布式自動化控制,是目前世界上裝備最先進、工藝最成熟、自動化程度最高的螺旋焊管生產(chǎn)線之一,在檢測設備方面生產(chǎn)線配備了112通道100%母材超聲波探傷、32通道焊縫超聲波探傷、數(shù)字平板X射線實時成像檢測系統(tǒng)、4000t水壓試驗機等。



一、生產(chǎn)工藝流程


金洲科技管道有限公司ф1626mm預精焊不銹鋼焊管機組工藝流程生產(chǎn)工藝流程如圖7-7所示。


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二、主要技術(shù)特點


1. 高速成型預焊機組技術(shù)


  穩(wěn)定的鋼帶工作寬度和穩(wěn)定的遞送狀態(tài)是實現(xiàn)穩(wěn)定高速成型的前提,通過以下各系統(tǒng)的協(xié)同工作,使鋼帶以最穩(wěn)的狀態(tài)進入成型器,在高精度模型化的成型系統(tǒng)中實現(xiàn)低應力穩(wěn)定成型,對外徑、圓度、直度實現(xiàn)高精度控制,為預焊提供穩(wěn)定的焊接環(huán)境。


   a. 鋼帶矯平裝置配備七輥矯平機,矯平高度由電機調(diào)節(jié),矯平力大小由液壓缸提供,可對每個矯平輥進行獨立控制,精確調(diào)整每個矯平輥位置的壓力,使出口側(cè)鋼帶快速達到理想的矯平狀態(tài),其最大矯平力600噸,滿足大壁厚高鋼級的高速矯平。


   b. 剪切對焊機配備伊薩等離子切割系統(tǒng)、板頭尾銑邊機、預焊系統(tǒng)、雙絲自動埋弧焊系統(tǒng),通過先銑邊后焊接的工藝,有效避免因板頭尾對接人為地產(chǎn)生鐮刀彎。采用Y型焊接坡口,配合預焊+雙絲自動埋弧焊工藝,使得對接接頭達到足夠的熔深和強度,確保對頭焊縫質(zhì)量,實現(xiàn)鋼帶對接接頭在成型器快速穩(wěn)定通過。


   c. 自適應銑邊機配備三組鋼帶寬度自適應銑邊機。第一、二組銑邊機為粗銑,寬度自適應系統(tǒng)通過實時檢測鋼帶銑邊前后寬度,合理地分配每組銑邊機切削深度,提高刀片的使用壽命,保證銑邊質(zhì)量;第三組銑邊機為精銑,根據(jù)壁厚和焊接工藝設定銑邊后工作寬度、坡口角度,鈍邊厚度、鈍邊位置,穩(wěn)定的銑邊控制為后續(xù)的焊接提供有利條件。三組銑邊機刀盤在豎直方向具有仿形隨動功能,有效地防止由于帶鋼波動引起的坡口不均勻,保證邊部形狀良好穩(wěn)定,從而確保成型過程穩(wěn)定。同時銑邊機銑削速度在3~10m/min的遞送速度下自動進行自適應動態(tài)調(diào)節(jié),滿足高速預焊的需求。


   d. 鋼帶自動對中系統(tǒng)配備多組鋼帶自動對中裝置,每組對中裝置均配備獨立位置傳感器,實時監(jiān)測鋼帶的位置信息,系統(tǒng)自動判斷鋼帶位置狀態(tài)和變化趨勢,通過先進的PI閉環(huán)控制算法,實時動態(tài)分配各組對中輥推力,實現(xiàn)鋼帶自動對中,通過數(shù)據(jù)對比自動分析鋼帶鐮刀彎程度,實時糾偏,保證成型過程穩(wěn)定。


   e. 主驅(qū)動是整個成型預焊機組的唯一動力,由兩臺210kW交流電機提供,動力通過行星齒輪傳輸?shù)津?qū)動輥,最大驅(qū)動扭矩480kN·m,兩輥夾送壓力由液壓缸提供,液壓回路中的蓄能裝置可有效吸收焊縫通過輥子時的壓力變化,提供穩(wěn)定的遞送速度。


   f. 高精度成型機主要由三輥彎曲系統(tǒng)和外控輥系統(tǒng)組成,最大成型力300t,各成型輥梁均配置伺服電機和絕對值編碼器,采用PWS先進的成型模型算法,通過精確定位各成型輥位置,實現(xiàn)高速穩(wěn)定成型,同時各位置信息通過PLC儲存,可重復調(diào)用,提高成型效率。


   g. 數(shù)字式預焊系統(tǒng)采用CO2氣體保護焊,由兩臺1500A數(shù)字式焊接電源串聯(lián)而成,內(nèi)置專家級焊接數(shù)據(jù)庫,根據(jù)壁厚和焊絲直徑不同,選擇合適的焊接程序,程序自動調(diào)用數(shù)據(jù)庫參數(shù),并在焊接過程中對參數(shù)進行PI閉環(huán)控制,其控制了頻率達到5kHz,確保參數(shù)輸出穩(wěn)定。焊接過程采用潛弧式的過渡形式,配合活性保護氣體,可在較高的焊接速度下保持穩(wěn)定的熔深,確保于焊縫的強度,最高焊接速度達10m/min。預焊系統(tǒng)配備激光自動跟蹤系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng),可對焊點位置和預焊縫狀態(tài)實時監(jiān)控,實現(xiàn)自動化焊接。


 2. 雙環(huán)噴水式等離子環(huán)切機


  配備雙環(huán)噴水式等離子切割機。其雙環(huán)即夾持環(huán)和切割環(huán),夾持環(huán)包含3組抱夾裝置,同時環(huán)切機具備長度測量系統(tǒng),控制精度達到1mm,當鋼管長度達到切割所設定的長度時,夾持環(huán)夾緊鋼管,使切割系統(tǒng)與不銹鋼焊管以同樣的速度前進,隨后切割環(huán)實施環(huán)切作業(yè)。雙環(huán)等離子切割系統(tǒng)使切割系統(tǒng)與鋼管形成一個相對速度為0的狀態(tài),提供穩(wěn)定的切割環(huán)境,使得切口更加整齊;其噴水系統(tǒng)一方面對等離子弧進行收弧聚能,使切割能量更加集中,提高切割效率,另一方面對切割周圍進行冷卻,減少切割熱影響區(qū),保證管端母材性能。


3. 精焊機(FWM)


  配備3條精焊線,每條精焊線配置內(nèi)焊三絲和外焊雙絲的焊接系統(tǒng),內(nèi)焊和外焊均配置獨立的焊縫激光自動跟蹤系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、焊槍高度跟蹤系統(tǒng)、焊接參數(shù)控制系統(tǒng)等,通過各結(jié)構(gòu)聯(lián)動,實現(xiàn)自動的、實時的焊頭位置調(diào)節(jié)和校正,確保每一條焊縫的焊接質(zhì)量,同時每支不銹鋼焊管的焊接參數(shù)實時曲線可獨立存檔、回放,通過參數(shù)曲線可提前發(fā)現(xiàn)焊縫存在的隱患點,以進行針對性檢測。


4. PWS數(shù)字焊接系統(tǒng)


  預焊和精焊工藝均配備了PWS數(shù)字焊接系統(tǒng),即焊接電源和焊接工藝均通過微處理器控制,從起弧到整個焊接過程,微處理器均以5kHz的頻率對焊接工藝進行分析和優(yōu)化。焊接工藝過程采取極高的頻率不斷進行分析和優(yōu)化,實現(xiàn)了對整個焊接過程實時精確的PI閉環(huán)控制,其直接效果使得焊接過程十分穩(wěn)定,減少了焊縫缺陷和管端焊接缺陷。


5. 112通道在線鋼管超聲波檢測系統(tǒng)


  生產(chǎn)線配備112通道在線鋼管超聲波檢測系統(tǒng),采用8×30mm雙晶組合探頭,共25組,100通道,探頭固定梳狀掃查方式對鋼板100%探傷,用于檢測平行于軋制方向線性缺陷。同時鋼板兩邊200mm范圍內(nèi)各有5個橫波探頭,用于檢測鋼板邊緣與軋制方向平行的缺陷。鋼板兩側(cè)各15mm范圍內(nèi)各有1個橫波探頭,用于檢測鋼板邊緣與軋制方向垂直的缺陷。設備具有聲、光報警系統(tǒng),缺陷自動噴標系統(tǒng),以及各通道的耦合監(jiān)視系統(tǒng),缺陷檢出率100%。


6. 32通道焊縫超聲波檢測系統(tǒng)


  生產(chǎn)線配備32通道焊縫超聲波檢測系統(tǒng),具有24個探傷通道和8個耦合監(jiān)視通道,采用雙探架設計,配備激光圖像自動跟蹤系統(tǒng),確保檢測過程穩(wěn)定性。布局探頭有X型和串列型,可檢測焊縫內(nèi)縱向、橫向、斜向、焊縫中間缺陷以及焊縫兩側(cè)50mm范圍內(nèi)的熱影響區(qū)分層缺陷。


7. X射線實時成像檢測系統(tǒng)


  生產(chǎn)線配備數(shù)字平板X射線實時成像檢測系統(tǒng),采用美國珀金埃爾默公司的8in非晶數(shù)字平板系統(tǒng)XRD 0822 AP,空間分辨率優(yōu)于3.0p/mm,具有全焊縫實時存圖及回放功能,檢測靜態(tài)靈敏度1.0%~1.5%,動態(tài)靈敏度2.2%~2.5%。


8. 自動化鋼管輸送控制系統(tǒng)


  輸送系統(tǒng)由輸送輥道、橫移小車、存管臺架構(gòu)成,輸送輥道每4個為一組,存管臺架采用V形臺架,每組輥道、橫移小車和每個V形臺架均配置傳感器,用于檢測鋼管位置,鋼管自動化輸送控制系統(tǒng)由中央控制室進行監(jiān)控,并自動選擇最優(yōu)程序?qū)崿F(xiàn)整個車間鋼管的運輸和存放,提高車間作業(yè)效率。


9. ERP信息化管理系統(tǒng)


  ERP系統(tǒng)包括制造數(shù)據(jù)管理、計劃排產(chǎn)管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫存管理、質(zhì)量管理、工藝過程管理、采購管理、成本管理、生產(chǎn)過程控制、質(zhì)量數(shù)據(jù)集成分析。實現(xiàn)從訂單下達到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程的優(yōu)化管理,改善各個環(huán)節(jié)的銜接效率,對生產(chǎn)進度、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)實時反饋,從而保障產(chǎn)品質(zhì)量和工廠及時交貨能力。


10. 機器人自動噴標系統(tǒng)


  生產(chǎn)線配備機器人自動噴標系統(tǒng),實現(xiàn)生產(chǎn)過程鋼管信息的自動讀取和收集,中控匯總鋼管的過程狀態(tài)信息,同時產(chǎn)品標識更加美觀、規(guī)范、準確。通過機器換人,降低工人勞動強度。


三、技術(shù)水平與業(yè)績


  自2015年投產(chǎn)以來,金洲管道以預精焊生產(chǎn)線為依托,成立了能源管道研究所,焊接實驗室等研發(fā)部門,整合公司優(yōu)質(zhì)資源,通過自主創(chuàng)新和產(chǎn)學研等方式,加快預精焊工藝技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新,先后試制進行了φ1219mmx16.3mm、X90M,φ1219mmx22mm、X80M,ф1219m219mmx25.425.4mm、Q345B,φ508mmx6.4mm,X65M等規(guī)格,參與了新粵浙管線φ1219x18.4,X80M管線的單爐試制,在高鋼級大壁厚的螺旋不銹鋼焊管生產(chǎn)工藝上積累一定的經(jīng)驗。針對預焊飛濺、精焊質(zhì)量、生產(chǎn)效率等重點難點問題,進行了專項技術(shù)攻關,通過多項科研成果的應用,金洲管道預精焊工藝技術(shù)水平達到國內(nèi)領先水平。產(chǎn)品廣泛用于石油、天然氣輸送、海底管線、城市管網(wǎng)以及大型鋼管樁管等領域。先后承接了惠州海底管道項目、金麗溫省級天然氣管道工程、海南環(huán)島管線工程、江陰燃氣管道工程、馬來西亞管網(wǎng)項目、文萊管線項目、伊朗管線項目,以及港華燃氣、中燃燃氣、華潤燃氣等各大城市管網(wǎng)工程。