為適應我國高速發展的管道建設需要,開發研制了1套完善的不銹鋼管道環焊縫全自動外焊機及其焊接工藝,在“西氣東輸”工程應用中取得了良好的效果。介紹了該設備的機械系統、控制系統的研制,并提供了典型的焊接工藝參數。該套設備實現了焊接參數既可在焊前預設,又可在焊接過程中分別實時調節,尤其適合我國現場施工作業條件及工人的技術水平,克服了國內外同類產品的弊端。

1幾種全自動焊接技術的介紹

1.1實芯焊絲氣體保護自動焊接技術

實芯焊絲氣體保護自動焊技術主要是通過可熔實芯焊絲與焊金屬的之間形成的電弧,利用電弧的熱量熔化焊絲從而達到與目材形成焊縫的效果。當前階段,采用這種方法的自動焊設備廠有很多,其中與國內聯系較為密切的是諾依斯特公司以及美國的CRC公司。

諾依斯特公司的自動焊機采用的是精確性較高的棱直系統保障焊絲驅動系統和不銹鋼管開放端坡口,之后通過口器靴的固定完成系統的定位工作。其次是CRC公司的管道自動焊機。CRC公司的管道專用焊機的種類很多,可以滿足不同厚度管道的全位置焊接。最后是國內的管道自動焊機。經過對國外先進技術的借鑒吸收,我國國內已經研究出適合不銹鋼管道環焊縫施工的全位置自動焊機,其典型代表有中國天然氣集團公司工程技術研究院研發的APW-II型全位置自動焊機以及石油管道特種施工機具研究所研發的APW2000管道全位置自動焊機。其中APW-II型全位置自動焊機主要是采用直流脈寬調速為基礎、以位移傳感檢測閉環控制為核心的硬件控制電路實現對焊接參數的實時調節,從而更好的適應較為復雜的管道施工活動。而APW2000則是由焊接小車,軌道以及計算機自動控制柜等設備形成的完整系統。后者在我國的不銹鋼管道工程中已經得到了使用。

1.2藥芯焊絲自動焊技術

藥芯焊絲自動焊技術的原理與實芯焊絲氣體保護焊存在一定的相似之處。其中藥芯是由礦物材料、金屬材料、穩弧藥以及還原劑等物品構成。其優點包括熔敷速度快、焊接質量高、經濟性高以及適應性好等。藥芯焊絲自動焊設備主要是由焊接電源的送絲系統、焊行走系統以及控制系統等多個系統組成。

2管道全位置自動焊的施工過程

2.1管口清理組對

在實際施工之前,使用內對口器對不銹鋼管管口,要對管道內外坡口邊緣兩側25mm范圍內的雜質進行細致的清理,保障坡口處呈現出金屬光澤。普遍情況下,雜質的類型包括油污、泥土以及銹跡等。

2.2坡口修整

首先要對管口處的鈍邊厚度、管口圓度、坡口角度、平面度、垂直度等參數進行細致的測量,保障上述參數與焊接作業的要求相同,若是出現差異,要及時進行調整。復合型坡口能夠提升大口徑、大壁管道焊接的質量,較為常用。復合型坡口的參數為坡口表面開口寬度、下坡口角度和寬度墩邊高度以及內坡口角度和高度。其次,對管口附近的螺旋的焊縫進行打磨處理,為后續焊接軌道的安裝作提供便利。在條件允許的情況下,可以使用坡口整形機對管口進行適當的整形,使其與焊接軌道形成完美的契合。

2.3焊機軌道的安裝

焊接軌道的安裝需要在專業工具輔助下完成,通過測量調整焊接軌道邊緣與管道坡口之間的距離以及松緊程度,從而保障焊接軌道與管道的同心度和管口的平行保持一致,這樣可以有利于焊接小車的行走,提升焊接施工的質量。在軌道安裝的過程中,使用的工具的硬度要低于焊接軌道,防止焊接軌道受到損傷。軌道安裝完畢之后,要保證軌道與管面的距離在3mm以內,軌道與管口端面的距離要控制在2mm以內,促進焊接作業的順利進行。

2.4焊接作業

在焊接作業的過程中,要根據焊接施工的實際要求輸入焊接參數,使焊機焊保持合適的位置和角度。在啟動焊機之后,要對整個作業過程進行實時的管控,一旦出現斷弧霍或是跑偏的問題要及時停機進行調整,保障焊接工作的高效開展?,F場焊接的技術要點如下:①自動焊的抗風能力較差,因此,現場焊接要在防風棚內進行,并在焊接管段的端部加裝盲板,避免因穿堂風而產生氣孔等缺陷。在風速較大或是天氣惡劣的情況下,要停止焊接作業;②管口組對時要對對口間隙進行嚴格的檢查,防止超標;③在焊接作業之前要對焊接工藝參數進行設置,并在作業過程中進行實時的跟蹤。熱焊、填充層焊接時,要對擺寬進行控制,最好在坡口兩側各0.5mm的寬度;④熱焊完成之前嚴禁內焊機撤離,在起伏的地形下,要防止焊道因受力而出現裂紋;⑤在蓋面焊時,應該在焊接作業開始之前根據所測坡口上的開口寬度數值,調節好兩把焊左右錯開的距離以及擺動寬度。

3自動焊技術在國內的推廣應用分析

①工作效率高。自動焊接技術能夠實現連續送絲,并且焊絲的熔敷速度快,在焊接作業的過程中不需要更換焊條;②焊接質量好。自動焊接技術的操作簡便,且能夠良好的適應大壁厚管道焊接施工,其焊接質量不受焊工自身技術水平的影響;③工作量小。由于自動焊接技術是由機械完成焊接作業,極大的減輕了焊工的工作量。

4結語

綜上所述,全自動焊接技術具有焊接速度快,焊接質量好等特點,隨著科學技術的發展,全自動焊接技術已經成為我國不銹鋼管道工程建設中必須使用的技術,因此不斷加強研究力度提升其技術水平對于我國工程建設具有重要的意義。