板式平焊钢制管法兰及短管在非标对焊钢制管法兰中的应用浅析

板式平焊钢制管法兰及短管在非标对焊钢制管法兰中的应用浅析

彭天阳

中交广州航道局有限公司广州510221

摘要：本文结合中交广州航道局有限公司船舶维修分公司制造非标对焊钢制管法兰的实例，对利用板式平焊钢制管法兰及短管来制作做了探讨。

关键词：板式平焊钢制管法兰；短管；非标对焊钢制管法兰

1、前言

目前，在疏浚备件的制造过程中会大量用到非标的对焊钢制管法兰，而非标对焊钢制管法兰一般采用铸造或锻造的工艺来制作法兰毛坯，然后再进行机加工；而采用铸造工艺来制作非标的对焊钢制管法兰毛坯通常会存在缩孔、夹渣、裂纹等铸造缺陷，使非标的对焊钢制管法兰的质量很难得到保证，从而使备件在施工使用过程中存在安全隐患；而采用锻造的工艺来制作非标的对焊钢制管法兰毛坯，则其生产制造成本较高。本文主要介绍在保证质量及降低成本的前提下，以及在施工项目附近缺乏铸造企业或锻造企业的情况下，采用板式平焊钢制管法兰及短管来制造非标的对焊钢制管法兰。

2、板式平焊钢制管法兰及短管在非标对焊钢制管法兰中的应用

目前在疏浚备件中使用的非标对焊钢制管法兰，一般情况下法兰内径为1000mm左右，法兰高度H.≈220mm，法兰厚度C≈60mm，H－C>150mm，法兰工作压力PN≤16。一般情况下疏浚备件中使用的非标对焊钢制管法兰（PN=16）的结构如图2－1所示。

图2－1

现以图2－1所示结构的非标对焊钢制管法兰为例，阐述利用板式平焊钢制管法兰及短管来制造非标对焊钢制管法兰的方法。

首先，根据图2－1所示非标对焊钢制管法兰的结构特点，用钢板卷制短管。由于图2－1所示非标对焊钢制管法兰的法兰颈参数S＝40mm，考虑非标对焊钢制管法兰内径的机加工余量、焊接变形及市场标准钢板的厚度等因素，选用板厚为45mm的钢板（钢板材质与图2－1所示非标对焊钢制管法兰的材质相同）来卷制短管。由于图2－1所示非标对焊钢制管法兰的内径为1200mm，故用来卷制短管的钢板的下料长度a1=π×（1200－5+45）=3.14×1240=3893.6mm≈3893mm。由于图2－1所示非标对焊钢制管法兰的法兰高度H.＝220mm，法兰左右各留3mm的机加工车削余量，故用来卷制短管的钢板的下料宽度b1=220＋3＋3＝226mm。用于卷制短管的钢板下料尺寸如图2－2所示。

图2－2

卷制短管的钢板下料（可采用气体火焰切割）完成之后，就根据GBT985.1-2008在已下料钢板的宽度b1方向加工制作双V形的焊接坡口（可采用半自动气体火焰切割机切割后用砂轮机打磨的方式加工制作焊接坡口），然后再将已下料钢板用卷板机卷制成圆筒（短管），之后根据GBT985.1-2008的焊接方法“111”或“141”进行圆筒纵向连接缝的焊接。焊接完成后的圆筒（短管）及焊接坡口如图2－3所示。圆筒（短管）的焊缝超声波无损检测级别为Ⅱ级，焊缝高出表面＜1mm，高出表面＞0.2mm，保持圆周弧度，打磨光顺。圆筒（短管）纵向连接缝焊接后需用卷板机对圆筒（短管）进行复卷，卷圆质量要求按下列要求卷制：1、实际卷圆直径与理论直径偏差≤1mm；2、椭圆度≤3mm；3、管节两端直径差≤1.5mm；4、管节不可产生鼓腰现象；5、管节对口直逢不得产生翘拱、内凹的菱角；6、管节对口直缝错边≤1mm。

图2－3

短管卷制制造完毕之后，根据图2－1所示非标对焊钢制管法兰的结构特点，用钢板卷制或碾制板式平焊钢制管法兰的毛坯。由于图2－1所示非标对焊钢制管法兰的法兰厚度C＝60mm，考虑法兰的机加工余量、焊接变形及市场标准钢板的厚度等因素，选用板厚为65mm的钢板（钢板材质与图2－1所示非标对焊钢制管法兰的材质相同）来卷制或碾制平焊钢制管法兰的毛坯。由于图2－1所示非标对焊钢制管法兰的外径为1550mm，图2－3所示卷制的短管的外径为1280mm，考虑平焊钢制管法兰外径、内径各4mm的机加工车削余量以及短管椭圆度≤3mm。故用来卷制或碾制平焊钢制管法兰毛坯的钢板的下料长度a2=π×{［（1550+4）－（1280－4＋3）］/2+（1280－4＋3）}=3.14×1416.5=4447.8mm≈4448mm。下料宽度b2=［（1550+4）－（1280－4＋3）］/2＝137.5mm≈138mm。用于卷制短管的钢板下料尺寸如图2－4所示。

图2－4

卷制或碾制平焊钢制管法兰毛坯的钢板下料（可采用气体火焰切割）完成之后，就根据GBT985.1-2008在已下料钢板的宽度b2方向加工制作双V形的焊接坡口（可采用半自动气体火焰切割机切割后用砂轮机打磨的方式加工制作焊接坡口），然后再将已下料钢板以卷制或碾制成卷制平焊钢制管法兰毛坯，之后根据GBT985.1-2008的焊接方法“111”或“141”进行连接缝的焊接。焊接完成后的平焊钢制管法兰毛坯及焊接坡口如图2－5所示。平焊钢制管法兰毛坯的焊缝超声波无损检测级别为Ⅱ级，焊缝高出表面＜1mm，高出表面＞0.2mm，保持圆周弧度，打磨光顺。卷制或碾制的平焊钢制管法兰毛坯满足如下要求：1、椭圆度≤3mm；2、管节对口直缝错边≤1mm。

图2－5

平焊钢制管法兰毛坯制作完成之后，则利用车床将平焊钢制管法兰毛坯的内径车削至1283mm，，并根据GBT985.1-2008在平焊钢制管法兰毛坯内径位置车削K形的焊接坡口，平焊钢制管法兰毛坯车削后的内径及K形的焊接坡口如图2－6所示

图2－6

在完成上述工序之后，将平焊钢制管法兰毛坯与短管（圆筒）进行装配及焊接，其中焊接工序根据GBT985.1-2008的焊接方法“111”或“13”进行环形连接缝的焊接操作，焊缝超声波无损检测级别为Ⅱ级，焊缝高出表面＜1mm，高出表面＞0.2mm，保持圆周弧度，打磨光顺。装配、焊接完成后的非标对焊钢制管法兰毛坯及焊接坡口如图2－7所示。

图2－7

如图2－7所示的非标对焊钢制管法兰毛坯制造完毕之后，再利用车床和钻床进行机加工，最终机加工成图2－1所示的非标对焊钢制管法兰。最终机加工成图2－1所示的非标对焊钢制管法兰的法兰高度H.＝220mm，法兰厚度C＝60mm，H－C＝160mm>150mm，满足《工业金属管道设计规范》有关“公称直径大于或等于50mm的管道，焊缝间距不宜小于100mm。”的规定，以及满足《工业金属管道工程施工及验收规范》有关“直管段上两对接焊口中心面间的距离，当公称直径大于或等于150mm时不应小于150mm。”的规定。

3、结束语

采用板式平焊钢制管法兰及短管来制造非标的对焊钢制管法兰相对采用锻造的工艺来制作非标的对焊钢制管法兰来说，生产制造成本可下降节省30％左右。采用板式平焊钢制管法兰及短管来制造非标的对焊钢制管法兰相对采用铸造的工艺来制作非标的对焊钢制管法兰来说，可提升成品质量，避免铸造通常存在的缩孔、夹渣、裂纹等产品质量缺陷，同时制造成本可下降节省20％左右。

另外在施工项目附近缺乏铸造企业或锻造企业的情况下，采用板式平焊钢制管法兰及短管来制造非标的对焊钢制管法兰可有效解决工期较紧的问题。