专利名称：海洋工程结构钢管生产线工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢管生产线工艺，尤其涉及一种海洋工程结构钢管生产线工艺。
技术背景
目前，在工业钢结构生产过程中，常用钢结构管的预制成型一般有压制成型和卷制成型两种生产方式。其中，压制成型钢管壁厚一般较薄，不超过42mm，钢管成型外径也较小，一般小于1. 5m，而且压制成型后的管筒开口缝比较大，管坯内的张力差异比较大，成型后不是标准的圆，焊后焊缝应力大，容易错边。因此，钢结构管的成型主要采用卷制机组。
卷制成型工艺包括以下步骤
(1)首先，将钢板两边进行整边、倒角；
(2)然后，将平钢板放在辊弯板机上经反复滚压成圆形的开口管体；
(3)之后，使管体进入板边辊压机，将两边进行多次滚压，使弧度与管径吻合。
上述钢管成型工艺具有工艺简单成熟，成型设备简单、重量轻，批量适中、后期维护成本低；产品结构调节灵活，适合品种较多，产品壁厚范围分布较大，成型质量高等优点。 但在海洋工程行业实际工程中，一般由于钢管规格繁多，板厚范围更大，使得板边辊压能力受限，而且，此种成型机组与其它关联工艺搭配不够好，自动化水平较低，因此，普遍存在窝工现象，降低了有效工作时间；且由于现有生产线布局交叉作业较多，人工作业较多，检验周期较长，所以，操作人员劳动强度大，影响了钢管的生产进度及质量。发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种海洋工程结构钢管生产线工艺，其有效地调整了钢管流水线作业工序，将板边辊压工艺变更为预弯工艺， 并调整至卷制工艺之前，这样，不仅扩充了卷制成型钢管的板厚规格，改进了生产工艺，而且，使各生产环节得到有效衔接，降低了操作人员的劳动强度，改善了施工环境，大大提高了流水线作业的工作效率和产品质量；同时，节约了生产成本，保证了钢管生产有序进行。
本发明的目的是由以下技术方案实现的
一种海洋工程结构钢管生产线工艺，其特征在于采用以下步骤
第一步对钢板原材料的材质、整张钢板尺寸进行校验确认；
第二步在整张钢板上进行排版划线，标示杆件号；
第三步确认排版划线尺寸、杆件号标示后，对钢板进行切割；
第四步将钢板从下料区域运至铣边机传输辊轮上；
第五步对钢板进行铣边；
第六步将钢板吊放至预弯机传输辊轮上，并按要求调整至合适方位；
第七步调节钢板进给量，对钢板按卷制方向进行两边压头，并将钢板预弯到设定弧度；
第八步将预弯后的钢板吊放至卷板机传输辊轮上，并将钢板按要求调整至合适4方位；
第九步将钢板反复滚压成圆形的开口管体，测量钢管管体弧度，达到管体设定弧度后，再进行合口定位焊；
第十步将成型后的钢管吊运至引、熄弧板焊接处，并将焊道调整至最上方；
第十一步在钢管焊道两端处轴向焊接引弧板和熄弧板；
第十二步对单节钢管进行纵缝焊接；
第十三步在钢管焊道两端处轴向切割引弧板和熄弧板；
第十四步进行单管管端扩径；
第十五步对管端过渡坡口进行二次画线、切割工作；
第十六步对单节钢管纵缝焊道进行检验；
第十七步对钢管环缝进行轴向组对接长工作；
第十八步完成数节钢管及数条焊道的环缝预焊工作；
第十九步在钢管预焊的基础上进行钢管环缝的填充焊接及盖面焊接；
第二十步与上述第十七步、第十八步、第十九步并行，采用机器人焊接系统协同对钢管进行焊接；并在第十一步至第二十步中均采用自动传输线对钢管进行传输，在自动传输线上控制钢管的自动上料、自动下料。
第二十一步将焊接完成的钢管吊运至检验站；
第二十二步对钢管进行检验；
第二十三步对需要切口的钢管进行直口、马鞍口划线，核对；
第二十四步对钢管管端进行直口和马鞍口切割；
第二十五步对切割完成的半成品钢管进行存储。
所述第一步中，整张钢板四边均设有设定的加工余量。
所述第三步中，切割后的单张钢板四边均留有设定的加工余量。
所述第五步中，首先，采用数控双面铣边机调整钢板定位、输送，进行钢板短边两侧铣边，铣削坡口形式为带钝边V型；然后，再铣钢板两侧长边，铣削坡口形式为带钝边V 型；
所述第十二步中，单节钢管纵缝焊接的坡口采用大钝边无间隙V型坡口。
所述第十四步中，单管管端扩径的整个工序过程(1)吊放钢管，( 找正，(3)加载，(4)扩径，(5)卸载；然后，再经(1)钢管掉头，(2)找正，(3)加载，(4)扩径，(5)卸载； 其中，校圆方式采用机械扩径。
所述第十六步中，对钢管进行检验内容为采用外观检验和磁粉检验对单节钢管进行纵缝焊道外部缺陷检验。
所述第十七步中，在对钢管环缝进行轴向组对接长工作的同时，对单节管依次进行调整组对间隙、错皮量及直线度工作，检测合格后，再进行预热、组对接长。
所述第二十二步中，对钢管进行检验内容为外观检验、磁粉检验对钢管进行环缝焊道外部缺陷检验，合格后采用超声衍射时差法检验技术对钢管进行纵缝焊道、环缝焊道内部缺陷检验。
本发明的有益效果是
1.有效地规划了生产流水线作业，充分利用传输线与动力设备，使各生产环节有效地衔接，改善了生产车间内半成品滞留状况；
2.由于配备了校圆机，可明显改善卷板机目前卷制能力与其它相关工艺不能合理匹配的现状，减少了人工投入，提高了钢管的精度；
3.由于配备了环缝专业组对设备、机器人焊接中心，使钢管环缝接长速率、效率成倍增长；
4.由于配备了生产信息过程监控系统，可实时检测各大关键生产工作站生产状况，同时，检验人员也可通过检索动态网络监控系统而第一时间了解产品生产状况，从而合理安排检验时间，有效地改善现有人工报检的方式，更加有效地匹配检验工艺、检验方式及整条生产线；
5.从整条制管线布局、整条关键工艺流程、各关键工作站设备配备、及信息过程监控等方面入手，对铣边、传输、纵缝焊接、扩径、坡口加工、环缝组对接长等工艺进行了改进， 显著提高整线生产效率，节约成本，保证钢管生产有序进行。
图1为本发明整体制造流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明以Φ610Χ16Χ 12000mm的结构钢管制造工艺为例采用以下步骤
第一步设置材料检验工作站对钢板原材料的材质、整张钢板尺寸进行校验确认；整张钢板尺寸一般为3000X 16X 12000mm，四边均设有一定的加工余量；
第二步设置钢板下料工作站在整张钢板上进行排版划线，标示杆件号；
第三步设置钢板切割工作站确认排版划线尺寸、杆件号标示，使用切割设备对钢板进行切割，切割后的单张钢板尺寸一般为1920X 16X3000mm，四边均留有一定的加工余量；
第四步设置钢板倒运工作站将钢板从下料区域运至传输辊轮上；本实施例为 使用天车将钢板从下料区域吊放至数控双面铣边机传输辊轮上；
第五步设置钢板铣边工作站首先，采用数控双面铣边机调整钢板定位、输送， 进行钢板短边两侧铣边，铣削坡口形式为带钝边V型；然后，再铣钢板两侧长边，铣削坡口形式为带钝边V型；
第六步设置倒运工作站使用天车将铣边后的钢板吊放至钢板预弯机传输辊轮上，并按要求调整至合适方位；
第七步设置钢板预弯工作站通过辅助设备调节钢板进给量，对钢板按卷制方向进行两边压头，并将钢板预弯到设定弧度；
第八步设置倒运工作站使用天车将预弯后的钢板吊放至卷板机传输辊轮上， 并将钢板按要求调整至合适方位；
第九步设置钢板卷制工作站通过卷板机的电气控制系统校正、定位钢板，启动其传输系统将钢板以步进方式送到三辊之间，将钢板反复滚压成圆形的开口管体，测量钢管管体弧度，达到要求后，再采用点焊的方式进行合口焊接，焊点间距约400mm，卷制后的钢管规格为 Φ610Χ16Χ3000ι πι ；
第十步设置倒运工作站翻转卷板机翻倒侧，使用天车将成型后的钢管吊运拖出，吊放至引、熄弧板焊接工作站，并将焊道调整至最上方；
第十一步设置引、熄弧板焊接工作站在钢管焊道两端处轴向焊接引弧板和熄弧板。
第十二步设置纵缝焊接工作站单节钢管纵缝焊接采用已有的单面坡口大钝边焊接工艺，采用埋弧焊方法，坡口为大钝边无间隙V型坡口，免除封底作业，根焊焊接采用电流530Α，电压30V，焊速483mm/min ；填充焊接电流600A，电压30V，焊速397mm/min ；盖面焊接电流580A，电压30V，焊速416mm/min ；
第十三步设置引、熄弧板切割工作站在钢管焊道两端处轴向切割引弧板和熄弧板；
第十四步设置单管扩径工作站进行单管管端扩径，整个工序过程(1)吊放钢管，(2)找正，(3)加载，(4)扩径，(5)卸载；然后，再经(1)钢管掉头，(2)找正，(3)加载，(4)扩径，(5)卸载；其中，校圆方式采用机械扩径，使用III号拉杆总成扩径模具，对此 Φ610Χ16Χ3000πιπι规格的钢管进行两端扩径，扩径平直段长度为150mm，扩径后两端面任意位置直径差< 士 Imm;
第十五步设置环缝加工工作站对管端过渡坡口进行二次画线、切割工作；
第十六步设置检验一站进行单节钢管纵缝焊道外观检验和MT (磁粉)检验；
第十七步设置专业组对工作站应用于外径一致的等壁厚及不等壁厚的钢管组对，使用专业组对设备将数节Φ610Χ16Χ3000πιπι钢管环缝进行轴向组对接长，本实施例 钢管组对数量为四节。在对钢管环缝进行轴向组对接长工作的同时，通过液压装置及自动检测工具对单节管依次进行调整组对间隙、错皮量及直线度工作，检测合格后，再进行预热、组对接长；
第十八步设置环缝预焊工作站完成数节钢管及数条焊道的环缝预焊工作；
第十九步设置环缝焊接工作站在钢管预焊的基础上进行钢管环缝的填充焊接及盖面焊接；
第二十步设置机器人焊接系统机器人焊接系统是第二条钢管轴向接长线，与 “专业组对工作站-环缝预焊工作站-环缝焊接工作站”生产线形成互补；同时，可预焊、填充焊接内径一致的钢管，对此四节Φ610Χ16Χ3000πιπι也可进行焊接。并通过其液压装置及自动检测工具对单节管依次进行调整组对、错皮量及直线度，检测合格后，再进行预热、 预焊，然后，采用三台机器人焊接系统协同对钢管进行焊接；并在第十一步至第二十步中均采用自动传输线对钢管进行传输，在自动传输线上控制钢管的自动上料、自动下料。
第二十一步设置倒运工作站使用天车将焊接完成的钢管吊运至检验二站；
第二十二步设置检验二站对Φ 610 X 16 X 12000mm的钢管进行外观检验、MT (磁粉)检验，合格后采用TOFD(超声衍射时差法)检验技术对钢管进行超声波检验。
第二十三步设置划线工作站根据工程项目，对需要切口的钢管进行直口、马鞍口划线，核对。
第二十四步设置管材切割工作站对钢管管端进行直口和马鞍口切割。
第二十五步设置存储工作站对切割完成的半成品钢管进行存储。7
在引、熄弧板焊接工作站，纵缝焊接工作站，引、熄弧板切割工作站，单管扩径工作站，单管环缝加工工作站，检验一站，专业组对工作站，环缝预焊工作站，环缝焊接工作站， 机器人焊接系统工作站间均采用自动传输线进行钢管产品的传输，在各工作站，自动传输线控制钢管产品的自动上料、自动下料。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种海洋工程结构钢管生产线工艺，其特征在于采用以下步骤 第一步对钢板原材料的材质、整张钢板尺寸进行校验确认； 第二步在整张钢板上进行排版划线，标示杆件号；第三步确认排版划线尺寸、杆件号标示后，对钢板进行切割； 第四步将钢板从下料区域运至铣边机传输辊轮上； 第五步对钢板进行铣边；第六步将钢板吊放至预弯机传输辊轮上，并按要求调整至合适方位；第七步调节钢板进给量，对钢板按卷制方向进行两边压头，并将钢板预弯到设定弧度；第八步将预弯后的钢板吊放至卷板机传输辊轮上，并将钢板按要求调整至合适方位；第九步将钢板反复滚压成圆形的开口管体，测量钢管管体弧度，达到管体设定弧度后，再进行合口定位焊；第十步将成型后的钢管吊运至引、熄弧板焊接处，并将焊道调整至最上方； 第十一步在钢管焊道两端处轴向焊接引弧板和熄弧板； 第十二步对单节钢管进行纵缝焊接； 第十三步在钢管焊道两端处轴向切割引弧板和熄弧板； 第十四步进行单管管端扩径； 第十五步对管端过渡坡口进行二次画线、切割工作； 第十六步对单节钢管纵缝焊道进行检验； 第十七步对钢管环缝进行轴向组对接长工作； 第十八步完成数节钢管及数条焊道的环缝预焊工作； 第十九步在钢管预焊的基础上进行钢管环缝的填充焊接及盖面焊接； 第二十步与上述第十七步、第十八步、第十九步并行，采用机器人焊接系统协同对钢管进行焊接；并在第十一步至第二十步中均采用自动传输线对钢管进行传输，在自动传输线上控制钢管的自动上料、自动下料；第二十一步将焊接完成的钢管吊运至检验站； 第二十二步对钢管进行检验；第二十三步对需要切口的钢管进行直口、马鞍口划线，核对； 第二十四步对钢管管端进行直口和马鞍口切割； 第二十五步对切割完成的半成品钢管进行存储。
2.根据权利要求1所述的海洋工程结构钢管生产线工艺，其特征在于所述第一步中， 整张钢板四边均设有设定的加工余量。
3.根据权利要求1所述的海洋工程结构钢管生产线工艺，其特征在于所述第三步中， 切割后的单张钢板四边均留有设定的加工余量。
4.根据权利要求1所述的海洋工程结构钢管生产线工艺，其特征在于所述第五步中， 首先，采用数控双面铣边机调整钢板定位、输送，进行钢板短边两侧铣边，铣削坡口形式为带钝边V型；然后，再铣钢板两侧长边，铣削坡口形式为带钝边V型。
5.根据权利要求1所述的海洋工程结构钢管生产线工艺，其特征在于所述第十二步中，单节钢管纵缝焊接的坡口采用大钝边无间隙V型坡口。
6.根据权利要求1所述的海洋工程结构钢管生产线工艺，其特征在于所述第十四步中，单管管端扩径的整个工序过程⑴吊放钢管，(2)找正，(3)加载，(4)扩径，(5)卸载； 然后，再经(1)钢管掉头，(2)找正，(3)加载，(4)扩径，(5)卸载；其中，校圆方式采用机械扩径。
7.根据权利要求1所述的海洋工程结构钢管生产线工艺，其特征在于所述第十六步中，对钢管进行检验内容为采用外观检验和磁粉检验对单节钢管进行纵缝焊道外部缺陷检验。
8.根据权利要求1所述的海洋工程结构钢管生产线工艺，其特征在于所述第十七步中，在对钢管环缝进行轴向组对接长工作的同时，对单节管依次进行调整组对间隙、错皮量及直线度工作，检测合格后，再进行预热、组对接长。
9.根据权利要求1所述的海洋工程结构钢管生产线工艺，其特征在于所述第二十二步中，对钢管进行检验内容为外观检验、磁粉检验对钢管进行环缝焊道外部缺陷检验，合格后采用超声衍射时差法检验技术对钢管进行纵缝焊道、环缝焊道内部缺陷检验。
全文摘要
一种海洋工程结构钢管生产线工艺，采用以下步骤1钢板校验；2排版划线；3切割；4运钢板至铣边机传输辊轮上；5铣边；6吊放钢板至传输辊轮上；7压头，预弯；8吊放至传输辊轮上；9滚压成开口管体后合口定位焊；10吊运至引、熄弧板焊接处；11焊道两端焊接引弧板和熄弧板；12纵缝焊接；13切割引弧板和熄弧板；14管端扩径；15过渡坡口画线、切割；16检验；17环缝组对接长；18环缝预焊；19填充及盖面焊接；20机器人协同焊接；21运至检验站；22检验；23进行直口、马鞍口划线，核对；24切割；25存储。本发明有效地调整了钢管流水线作业工序，降低了操作人员的劳动强度，改善了施工环境，大大提高了流水线作业的工作效率和产品质量；同时，节约了生产成本，保证了钢管生产有序进行。
文档编号B23P15/00GK102513787SQ20111040534
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者张戈, 李志刚, 杨炳发, 汪春标, 王建强, 陈亮亮, 韦宝成, 马亚光, 高锋 申请人:中国海洋石油总公司, 海洋石油工程股份有限公司