浙江金洲管道工業(yè)有限公司φ508～1626mm預(yù)精焊螺旋縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)線引進(jìn)德國(guó)SMS MEER集團(tuán)旗下PWS公司國(guó)際先進(jìn)的預(yù)精焊（二步法）螺旋焊管生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，于2015年1月正式投產(chǎn)，年生產(chǎn)能力20萬(wàn)噸，生產(chǎn)壁厚6.4mm～25.4mm，最高生產(chǎn)鋼級(jí) 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(shí)現(xiàn)分布式自動(dòng)化控制，是目前世界上裝備最先進(jìn)、工藝最成熟、自動(dòng)化程度最高的螺旋焊管生產(chǎn)線之一，在檢測(cè)設(shè)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(qián)射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)、4000t水壓試驗(yàn)機(jī)等。
一、生產(chǎn)工藝流程
金洲科技管道有限公司ф1626mm預(yù)精焊不銹鋼焊管機(jī)組工藝流程生產(chǎn)工藝流程如圖7-7所示。
二、主要技術(shù)特點(diǎn)
1. 高速成型預(yù)焊機(jī)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高速成型的前提，通過(guò)以下各系統(tǒng)的協(xié)同工作，使鋼帶以最穩(wěn)的狀態(tài)進(jìn)入成型器，在高精度模型化的成型系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)低應(yīng)力穩(wěn)定成型，對(duì)外徑、圓度、直度實(shí)現(xiàn)高精度控制，為預(yù)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(jī)，矯平高度由電機(jī)調(diào)節(jié)，矯平力大小由液壓缸提供，可對(duì)每個(gè)矯平輥進(jìn)行獨(dú)立控制，精確調(diào)整每個(gè)矯平輥位置的壓力，使出口側(cè)鋼帶快速達(dá)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(jí)的高速矯平。
b. 剪切對(duì)焊機(jī)配備伊薩等離子切割系統(tǒng)、板頭尾銑邊機(jī)、預(yù)焊系統(tǒng)、雙絲自動(dòng)埋弧焊系統(tǒng)，通過(guò)先銑邊后焊接的工藝，有效避免因板頭尾對(duì)接人為地產(chǎn)生鐮刀彎。采用Y型焊接坡口，配合預(yù)焊＋雙絲自動(dòng)埋弧焊工藝，使得對(duì)接接頭達(dá)到足夠的熔深和強(qiáng)度，確保對(duì)頭焊縫質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)鋼帶對(duì)接接頭在成型器快速穩(wěn)定通過(guò)。
c. 自適應(yīng)銑邊機(jī)配備三組鋼帶寬度自適應(yīng)銑邊機(jī)。第一、二組銑邊機(jī)為粗銑，寬度自適應(yīng)系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼帶銑邊前后寬度，合理地分配每組銑邊機(jī)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(jī)為精銑，根據(jù)壁厚和焊接工藝設(shè)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(jī)刀盤(pán)在豎直方向具有仿形隨動(dòng)功能，有效地防止由于帶鋼波動(dòng)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(guò)程穩(wěn)定。同時(shí)銑邊機(jī)銑削速度在3～10m／min的遞送速度下自動(dòng)進(jìn)行自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，滿足高速預(yù)焊的需求。
d. 鋼帶自動(dòng)對(duì)中系統(tǒng)配備多組鋼帶自動(dòng)對(duì)中裝置，每組對(duì)中裝置均配備獨(dú)立位置傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼帶的位置信息，系統(tǒng)自動(dòng)判斷鋼帶位置狀態(tài)和變化趨勢(shì)，通過(guò)先進(jìn)的PI閉環(huán)控制算法，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分配各組對(duì)中輥推力，實(shí)現(xiàn)鋼帶自動(dòng)對(duì)中，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比自動(dòng)分析鋼帶鐮刀彎程度，實(shí)時(shí)糾偏，保證成型過(guò)程穩(wěn)定。
e. 主驅(qū)動(dòng)是整個(gè)成型預(yù)焊機(jī)組的唯一動(dòng)力，由兩臺(tái)210kW交流電機(jī)提供，動(dòng)力通過(guò)行星齒輪傳輸?shù)津?qū)動(dòng)輥，最大驅(qū)動(dòng)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(guò)輥?zhàn)訒r(shí)的壓力變化，提供穩(wěn)定的遞送速度。
f. 高精度成型機(jī)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(jī)和絕對(duì)值編碼器，采用PWS先進(jìn)的成型模型算法，通過(guò)精確定位各成型輥位置，實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定成型，同時(shí)各位置信息通過(guò)PLC儲(chǔ)存，可重復(fù)調(diào)用，提高成型效率。
g. 數(shù)字式預(yù)焊系統(tǒng)采用CO2氣體保護(hù)焊，由兩臺(tái)1500A數(shù)字式焊接電源串聯(lián)而成，內(nèi)置專家級(jí)焊接數(shù)據(jù)庫(kù)，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(dòng)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)，并在焊接過(guò)程中對(duì)參數(shù)進(jìn)行PI閉環(huán)控制，其控制了頻率達(dá)到5kHz，確保參數(shù)輸出穩(wěn)定。焊接過(guò)程采用潛弧式的過(guò)渡形式，配合活性保護(hù)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(qiáng)度，最高焊接速度達(dá)10m／min。預(yù)焊系統(tǒng)配備激光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可對(duì)焊點(diǎn)位置和預(yù)焊縫狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接。
2. 雙環(huán)噴水式等離子環(huán)切機(jī)
配備雙環(huán)噴水式等離子切割機(jī)。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(shí)環(huán)切機(jī)具備長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)，控制精度達(dá)到1mm，當(dāng)鋼管長(zhǎng)度達(dá)到切割所設(shè)定的長(zhǎng)度時(shí)，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(jìn)，隨后切割環(huán)實(shí)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(gè)相對(duì)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(duì)等離子弧進(jìn)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(duì)切割周?chē)M(jìn)行冷卻，減少切割熱影響區(qū)，保證管端母材性能。
3. 精焊機(jī)（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(dú)立的焊縫激光自動(dòng)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(guò)各結(jié)構(gòu)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的、實(shí)時(shí)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(shí)每支不銹鋼焊管的焊接參數(shù)實(shí)時(shí)曲線可獨(dú)立存檔、回放，通過(guò)參數(shù)曲線可提前發(fā)現(xiàn)焊縫存在的隱患點(diǎn)，以進(jìn)行針對(duì)性檢測(cè)。
4. PWS數(shù)字焊接系統(tǒng)
預(yù)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(guò)微處理器控制，從起弧到整個(gè)焊接過(guò)程，微處理器均以5kHz的頻率對(duì)焊接工藝進(jìn)行分析和優(yōu)化。焊接工藝過(guò)程采取極高的頻率不斷進(jìn)行分析和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)焊接過(guò)程實(shí)時(shí)精確的PI閉環(huán)控制，其直接效果使得焊接過(guò)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(cè)系統(tǒng)
生產(chǎn)線配備112通道在線鋼管超聲波檢測(cè)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(duì)鋼板100％探傷，用于檢測(cè)平行于軋制方向線性缺陷。同時(shí)鋼板兩邊200mm范圍內(nèi)各有5個(gè)橫波探頭，用于檢測(cè)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(gè)橫波探頭，用于檢測(cè)鋼板邊緣與軋制方向垂直的缺陷。設(shè)備具有聲、光報(bào)警系統(tǒng)，缺陷自動(dòng)噴標(biāo)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(cè)系統(tǒng)
生產(chǎn)線配備32通道焊縫超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，具有24個(gè)探傷通道和8個(gè)耦合監(jiān)視通道，采用雙探架設(shè)計(jì)，配備激光圖像自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，確保檢測(cè)過(guò)程穩(wěn)定性。布局探頭有X型和串列型，可檢測(cè)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(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)
生產(chǎn)線配備數(shù)字平板X(qián)射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)，采用美國(guó)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(shí)時(shí)存圖及回放功能，檢測(cè)靜態(tài)靈敏度1.0％～1.5％，動(dòng)態(tài)靈敏度2.2％～2.5％。
8. 自動(dòng)化鋼管輸送控制系統(tǒng)
輸送系統(tǒng)由輸送輥道、橫移小車(chē)、存管臺(tái)架構(gòu)成，輸送輥道每4個(gè)為一組，存管臺(tái)架采用V形臺(tái)架，每組輥道、橫移小車(chē)和每個(gè)V形臺(tái)架均配置傳感器，用于檢測(cè)鋼管位置，鋼管自動(dòng)化輸送控制系統(tǒng)由中央控制室進(jìn)行監(jiān)控，并自動(dòng)選擇最優(yōu)程序?qū)崿F(xiàn)整個(gè)車(chē)間鋼管的運(yùn)輸和存放，提高車(chē)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(jì)劃排產(chǎn)管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫(kù)存管理、質(zhì)量管理、工藝過(guò)程管理、采購(gòu)管理、成本管理、生產(chǎn)過(guò)程控制、質(zhì)量數(shù)據(jù)集成分析。實(shí)現(xiàn)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化管理，改善各個(gè)環(huán)節(jié)的銜接效率，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋，從而保障產(chǎn)品質(zhì)量和工廠及時(shí)交貨能力。
10. 機(jī)器人自動(dòng)噴標(biāo)系統(tǒng)
生產(chǎn)線配備機(jī)器人自動(dòng)噴標(biāo)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程鋼管信息的自動(dòng)讀取和收集，中控匯總鋼管的過(guò)程狀態(tài)信息，同時(shí)產(chǎn)品標(biāo)識(shí)更加美觀、規(guī)范、準(zhǔn)確。通過(guò)機(jī)器換人，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
三、技術(shù)水平與業(yè)績(jī)
自2015年投產(chǎn)以來(lái)，金洲管道以預(yù)精焊生產(chǎn)線為依托，成立了能源管道研究所，焊接實(shí)驗(yàn)室等研發(fā)部門(mén)，整合公司優(yōu)質(zhì)資源，通過(guò)自主創(chuàng)新和產(chǎn)學(xué)研等方式，加快預(yù)精焊工藝技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新，先后試制進(jìn)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(jí)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(yàn)。針對(duì)預(yù)焊飛濺、精焊質(zhì)量、生產(chǎn)效率等重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，進(jìn)行了專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)，通過(guò)多項(xiàng)科研成果的應(yīng)用，金洲管道預(yù)精焊工藝技術(shù)水平達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)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(lǐng)域。先后承接了惠州海底管道項(xiàng)目、金麗溫省級(jí)天然氣管道工程、海南環(huán)島管線工程、江陰燃?xì)夤艿拦こ?、馬來(lái)西亞管網(wǎng)項(xiàng)目、文萊管線項(xiàng)目、伊朗管線項(xiàng)目，以及港華燃?xì)?、中燃燃?xì)狻⑷A潤(rùn)燃?xì)獾雀鞔蟪鞘泄芫W(wǎng)工程。
