哈鍋管道和相貫線切割設(shè)備的應(yīng)用情況

于淏

1. 主要產(chǎn)品及特點(diǎn)

哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱“哈鍋”）以設(shè)計(jì)制造50~1 000MW火力發(fā)電機(jī)組為主導(dǎo)產(chǎn)品，并設(shè)計(jì)制造配套輔機(jī)、石化容器、核能設(shè)備及工業(yè)鍋爐等產(chǎn)品，是我國(guó)能力最大、最具規(guī)模的發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)之一。鍋爐產(chǎn)品中的集箱和蒸汽管道，存在大量的相貫線結(jié)構(gòu)需要切割，比如圓柱形集箱筒身切斷，等徑圓柱筒身相貫，非等徑圓柱筒身相貫等，常見形式如圖1~圖3所示。目前，常用的切割工藝是火焰切割，部分不銹鋼或高合金鋼采用等離子切割工藝，切割設(shè)備有手工火焰和手工等離子切割機(jī)、機(jī)械化的管道磁力式全位置便攜切割機(jī)（見圖4）和馬鞍形切割機(jī)（見圖5）、自動(dòng)化的數(shù)控馬鞍形切割機(jī)（見圖6），分別應(yīng)用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同、質(zhì)量要求不同的相貫線切割。

2. 切割工藝現(xiàn)狀

手工切割以極強(qiáng)的適用性被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的下料、切割焊接坡口等工序中，但是，切割質(zhì)量難以保證，多用于精加工前的準(zhǔn)備工序。

手工等離子切割工藝是切割不銹鋼和P91類材料的重要工藝，它克服了火焰切割造成的材料滲碳和貧鉻等不足，而等離子切割工藝的切割厚度與電源有很大關(guān)系，往往用于切割厚度較薄的材料。同時(shí)，等離子切割P91類高鉻合金材料時(shí)，產(chǎn)生大量有害的煙霧，不利于操作者的健康保護(hù)，對(duì)于切割材料而言，在切割面會(huì)產(chǎn)生硬化層，后續(xù)加工消除工作比較困難。

圖1 切割正交等徑三通管接頭

圖2 特殊形狀的管道相貫線孔

圖3 非等徑斜交管相貫線焊接坡口

圖4 磁力式全位置便攜切割機(jī)

圖5 機(jī)械式馬鞍形切割機(jī)

圖6 數(shù)控馬鞍形切割機(jī)

磁力式便攜切割工藝在管道下料時(shí)，發(fā)揮了重要作用。設(shè)備安裝簡(jiǎn)潔，操作方便，不用安裝軌道，只需將管道放置于支架上，切割機(jī)便可以在磁力的作用下沿管道環(huán)向全位置切割，切割效率和切割質(zhì)量較好。但是，對(duì)于鍋爐集箱類產(chǎn)品，管道上會(huì)有數(shù)量較多的小管接頭，空間位置受限，管道上沒有足夠的空間供小車行走，無法使用。

機(jī)械式馬鞍形切割機(jī)可以用來切割管-管正交相貫的馬鞍形焊接坡口，與手工切割或機(jī)床加工工藝相比，機(jī)械式馬鞍形切割工藝提高了切割面質(zhì)量和生產(chǎn)效率，但是不適用于非正交的相貫線結(jié)構(gòu)。

數(shù)控馬鞍形切割設(shè)備的各軸行走機(jī)構(gòu)采用伺服電動(dòng)機(jī)控制，在管-管相貫線結(jié)構(gòu)的切割中發(fā)揮著重要作用，理論上可以切割所有管-管相貫線結(jié)構(gòu)，甚至是管-錐等相貫線結(jié)構(gòu)，在我公司管道和容器產(chǎn)品中應(yīng)用很廣，但是設(shè)備造價(jià)較高。

3. 數(shù)控化是切割設(shè)備的研發(fā)方向

管道切割設(shè)備的進(jìn)一步研發(fā)方向必將在設(shè)備行走機(jī)構(gòu)和切割方法上，機(jī)械化、自動(dòng)化的行走機(jī)構(gòu)可以提高切割效率和質(zhì)量，但是，隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度的增加，機(jī)械化的設(shè)備走不出正確的相貫線軌跡，影響了設(shè)備的適用性。因此，設(shè)備廠家應(yīng)在相貫線方程數(shù)學(xué)算法和軟件編程領(lǐng)域投入更大的研發(fā)力度。

多樣化的切割工藝可以擴(kuò)大切割設(shè)備的應(yīng)用范圍，比如激光切割和超高壓水射流切割工藝可以應(yīng)用于切割不同的材料，解決切割對(duì)原材料的熱影響。