管道自动焊接技术方案应用研究

管道自动焊接技术方案应用研究

党理军

中国核工业二三建设有限公司 ,北京市顺义区 101300

摘要：近年来，随着我国现代化的推进，管道自动焊技术也越来越成熟，已广泛应用于燃气管道、长输油气管道、工业管道等多个行业。随着人工成本的增加以及工业管道安装要求的不断提高，管道自动焊以其焊接效和质量的稳定备受关注。

关键词：管道焊接；自动化；技术方案

引言

传统管装焊接作业在现场一般都是手工焊接作业，自动化程度较低，由于现场工况复杂，自动化设备的引入难度较大。我司结合现场需求和具体工况，通过定制设备，改进工艺参数以及大量试验，确定了最优方案。

1、管道自动焊设备介绍

管道自动焊设备使用先进的计算机运动控制技术，实现焊接工艺参数的连续变化，设备主要包括控制系统、焊接电源、焊接小车、保护气四部分。管道自动焊设备采用DSP数字信号处理器为核心控制器，可以及时响应控制需求，快速完成信号的处理运算。设备采用硅整流或逆变电源作为焊接电源，焊接小车的行走电机和送丝电机采用伺服电机，通过带有正交编码器以实现位置和速度的反馈，保证准确的位置定位精度和速度精度。焊枪摆动和高低位置的调节采用步进电机，保证摆动宽度、停留时间和高低姿态的控制精度。保护气采用纯氩，焊接方式采用上向焊，用户焊接工艺参数的输入、修改和存储可以直接通过触摸屏用户界根据实际需要进行调节。随着自动焊工艺的不断发展，为了适应特定的焊接需求，管道自动焊装备经过不断的科技更新，具备了用于根焊、下向焊填充盖面及上向焊填充盖面焊能力。管道自动焊设备有以下特点：(1)采用强弱电分离和抗干扰设计，使系统运行稳定、可靠。可视化人机界面实现了焊接参数修改、存储的便捷，参数输出转化数据数值准确，可控精度达到0.1毫米。(2)采用角度传感器，在焊接时可在环焊缝任意位置进行参数固定。(3)R形齿孔传动。将连接头上的定位销插入另一个连接头的定位孔中，然后螺纹副将轨道接头实现无缝对接，保证焊接小车焊接过程行走平稳，电弧更加稳定。(4)全方位跟踪工艺。实现坡口宽度范围内焊枪姿态的全过程检测与精准调节，降低了操作频次，提高了工作效率。

2、全自动焊接技术组成方式

2.1焊接轨道

焊道是一种确保焊接车能在管线上正常运行的结构，其主要功能是使焊接车能够行走和定位。自动焊接不同于传统的手动焊接，在焊接过程中必须保持相对稳定。因此，稳定性和位置是否适合焊接长度的问题直接影响焊接的整体质量。安装焊管应符合以下基本条件:(1)安装拆卸方便，定位简单；(二)结构合理、重量轻；(3)具有一定的强度、硬度和耐腐蚀性。自动焊接技术问世后，世界上普遍采用的轨道方法主要有两种:一种是柔性轨道；其中之一是刚性轨道。这两种轨道完全是根据不同的建筑环境确定的。柔性轨道是主要的低刚度轨道，在刚性轨道刚度较高且不易变形的情况下长期使用时，可以变形。虽然材料上有差异，但在实际使用上却有自己的优点。柔性轨道可用于不规则管线，因为其刚度较低，重量轻，便于搬运和拆卸，但其精度因刚度较低而受到限制。刚性轨道材料具有可保证焊接车平稳运行和焊接精度高的高硬度特点，但重量大于柔性轨道，因此难以安装和拆卸。

2.2送丝方式

采用全自动焊接技术，对焊接质量有多方面的影响，导线进料就是其中之一。导线进料是否稳定直接影响焊接质量。目前，配线布线方法可分为两种类型:配线拖曳和配线滑动。当采用钢丝拉拔时，由于焊接钳靠近林中导线进给的安装位置，在钢丝脱出后的整个过程中得到的支持相对较少，从而在很大程度上保证了导线的稳定性；但是，正因为有了这种结构，在焊车上使用导线进给时，必须安装所有的导线进给和焊丝外壳，从而增加了焊车的整体重量，从而增加了设备安装的难度。此外，没有安装，这可能会稍微影响焊接质量。如果重要的话，熔接痕会变形，熔接车会变得不稳定。关于工艺选择，使用直径为0.8毫米或1.0毫米重量约为0.8毫米的小焊丝时5kg焊接车的重量整体减轻，但焊接效率也受到严重影响。采用线滑法时，不需要在焊车上安装导线进给，从而减轻了焊车的重量。由于焊车重量减轻，可以用较大的焊丝壳来绘制焊接效率。但是，如果线路板离焊接钳很远，则会出现较长的线槽间距，并且在此过程中会出现很大的外部阻力。一般来说，软管是在此过程中连接的，如果电阻保持在较高的水平上，则软管会变形，从而影响到导线进料的平滑度。在严重情况下，软管堵塞，导致未布线的进料。

3、自动焊接技术在管道施工中的发展前景

与传统的手工焊接技术相比，自动焊接有成本低、节约能源、效率高、能够改善焊接环境等优势，因此，在未来，自动焊接将逐步代替手工焊接，成为管道施工焊接的主要技术。随着人们环保意识的提高，国家对施工环境质量的要求也越来越严格，粗放式的发展造成的影响越来越突出，受到了社会各界与政府的高度关注，管道安装施工质量要求必然增加，施工技术将越来越环保，施工管理将更加完善。其次，自动焊技术能够节省人员成本，降低劳动力成本。西方发达国家的自动焊接技术应用比例较高，主要是因为手工焊接比较浪费劳动力，而西方国家劳动力比较缺少，采用自动焊接技术是最为经济的方式。近年来，我国优秀焊工资源严重不足，导致劳动力成本直线上升，在新形势环境下，安装企业将发现自动焊接技术的性价比优势，从而用自动焊接代替传统手工焊。最后，加大高端自动焊接材料和设备的研发力度，解决进口设备成本高的问题，从而降低自动焊接技术的应用成本，研发高端自动焊接材料与设备不仅能提高管道施工的效果，而且可以提高企业的经济收入，从而扩大自动焊接技术在管道施工中的应用范围。自动焊接技术在管道施工中推广与应用的具体措施包括：（1）加大高端电源研发资金投入。现阶段，我国焊接电源较为落后，主要是由于电源生产企业的技术落后，水平低，在电源研发资金投入方面不够重视，加之研发技术有限，周期长，因此，放弃了对高端焊接电源的研发，导致我国电源生产企业陷入了瓶颈期。能率先研发出高端电源的企业，必然会提高自身的市场竞争能力与经济效益，获得丰厚、长远的回报。（2）加强对智能化全位置自动焊设备的研究。由于施工现场有诸多影响因素，而全位置自动焊接设备无论是对组对精度，还是对坡口的质量，要求都比较高，以至于部分焊口无法达到使用自动焊接技术的要求。因此，应加强智能化程度更高的全位置自动焊接设备，不断学习、引进国外先进的高科技技术，从而满足各种焊口的要求。

结束语

随着科技力量的不断提升，管道自动焊设备也正在迈向智能化。管道焊接是管道建设施工中的关键工序，焊接作业能否保质保量进行，离不开先进的自动焊设备。管道自动焊设备融合计算机技术、控制技术、传感器技术，凭借自身出色的综合性能，正在被各大工程投入使用，其应用范围也将会越来越广。

参考文献：

1. 任国强，张先龙，郭建明.管道自动焊工艺对比分析[J].金属加工:热加工，2018(12):32-34.

2. 沈少锋.简析管道自动焊技术要点[J].名城绘，2019(05):323.

3. 张汝潺，徐忠峰，郭新芳，等.HPR1000主管道锻件窄间隙自动焊工艺[J].焊接技术，2019,48(01):43-47.

4. 饶江，王小厂，张伟，等.油气管道自动焊接的质量控制与管理[J].建设监理，2017(08):66-68.

[5]张思.CRC全自动焊接在中俄原油管道二线工程中的应用[J]，电焊机，2018，48（10）：65-68.