管道多點同步自動焊焊接工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以內(nèi)焊機進行根焊的管道多點同步自動焊焊接工藝，是為提升焊接速度而設計的。本焊接工藝采用八焊炬管道同步自動焊內(nèi)焊機，第一?第四焊槍用于管道0°?180°側的分段獨立焊接，第五?第八焊槍用于管道180°?0°側的分段獨立焊接，管道兩側焊機的焊向相反。首先在大口徑油氣管道的管端加工專門設計U型的坡口；利用內(nèi)焊機進行管道對口；調(diào)節(jié)內(nèi)焊機的焊接參數(shù)：利用內(nèi)焊機進行坡口的根焊；進行焊縫的熱焊、填充焊和蓋面焊；待整個環(huán)縫焊接完畢后熄弧。本焊接工藝中的U型焊縫坡口小，所需填充的容積小，能加快焊接速度3?4倍，大幅提高施工效率。分段多點的同步焊接能均勻分布焊縫應力，消除應力集中帶來的安全隱患，保持焊接合格率在97%以上。
【專利說明】管道多點同步自動焊焊接工藝

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管道多點同步自動焊焊接工藝，屬于石油天然氣管道焊接【技術領域】。

【背景技術】
[0002]隨著油氣能源消費需求的迅猛增長及科學技術的日益進步，油氣管道建設已步入高峰期，且朝著高效化建設方向發(fā)展，其管道施工的速度和質(zhì)量逐漸成為施工方關注的焦點，尤其是作為管道建設關鍵環(huán)節(jié)的焊接效率更是備受關注。目前管道施工已經(jīng)從手工焊接過渡到半自動焊、自動焊，自動焊設備焊接速度快、效率高，操作簡單，大大降低焊工的勞動強度。隨著管道自動焊接技術及設備在管道施工中的推廣應用，全位置自動焊接技術已在管道施工建設中成為主流技術。然而，目前在用的全位置自動焊技術多為單焊炬自動焊或雙焊炬自動焊，且其焊接方式多為下向焊，單焊炬焊槍或雙焊炬焊槍在其運動載體的帶動下從管道12點位置向6點位置焊接，單層焊接完畢后，運動載體需返回到12點位置，準備進行下一道工序的焊接，這就在某種程度上制約了焊接速度的提升?，F(xiàn)有自動焊工藝易導致焊縫應力集中，易出現(xiàn)焊縫層間未熔合、氣孔、未焊透、焊道不連續(xù)及咬邊等缺陷，使得管道自動焊技術難以更大程度地展現(xiàn)其優(yōu)勢，局限焊接效率的提升空間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種管道多點同步自動焊焊接工藝，使在保證焊接質(zhì)量的前提下大幅提升焊接速度，繼而有效提高管道施工效率。
[0004]本焊接工藝采用八焊炬管道同步自動焊內(nèi)焊機，其擁有八把焊槍，每把焊槍的焊接長度為管道外圓周長的1/8。管道的1.5點、3點、4.5點、6點、7.5點、9點、10.5點和12點位置為焊縫接頭搭接區(qū)，角度傳感器的感應范圍為0.5°中心角對應的管道外圓弧長(0.5/360X π XD)。第一焊槍?第四焊槍用于管道0°?180°側的分段獨立焊接，第五焊槍?第八焊槍用于管道180°?0°側的分段獨立焊接，第一焊槍?第四焊槍與第五?第八焊槍的焊向相反。
[0005]本焊接工藝的具體操作如下:
[0006]I)在大口徑油氣管道和的管端加工U型的坡口:坡口角度Α=4°?6°，坡口底端與圓弧相切；內(nèi)坡口角度Β=37.5°，內(nèi)坡口高度h=l.5mm±0.1mm ;圓弧半徑R=3.2mm ;水平過渡寬度 q=0.1mm ;鈍邊 e=l.2_±0.1mm。
[0007]2)利用具備內(nèi)對口器的內(nèi)焊機進行管道對口，對口間隙X彡0.5mm,管道組對錯邊量c < 1.5mm;管道無間隙組對時的坡口寬度w=6.0mm±0.5mm。
[0008]坡口角度與管道無間隙組對時的坡口寬度要符合設計要求，在坡口直線段與圓弧相切的前提下，鈍邊與圓弧相接，且相接處有0.1mm的水平過渡段，使坡口的圓弧段小于1/4 圓。
[0009]3)調(diào)節(jié)內(nèi)焊機的焊接參數(shù):焊接電壓為20V?22V、焊接電流為180A?220A、焊接速度為 700mm/mi η ?800mm/min。
[0010]4)利用內(nèi)焊機進行坡口的根焊，工藝參數(shù)為焊接電壓20V?22V，焊接電流180A?220A,實芯焊絲直徑Φ0.9mm,送絲速度QOOmm/mi η?1000mm/min,焊接速度700mm/min?800mm/min，混合氣體保護氣比例C02/Ar=25%/75%，氣體流量為20L/min?30L/min ；根焊時既要保證溶液在鈍邊部分有盡可能大的熔深，又要保證鈍邊不被熔透而出現(xiàn)“穿絲”現(xiàn)象，待內(nèi)環(huán)縫被完全焊接后停止。
[0011]5)進行焊縫的熱焊:工藝參數(shù)為焊接電壓20V?22V，焊接電流190A?230A，焊絲直徑Φ 1.0mm,單焊炬焊接速度450mm/mi η?550mm/min,單焊炬送絲速度8.5m/min?10.0m/min,混合氣體保護氣 C02/Ar= (20 ?25) / (80 ?75)，氣體流量 20L/min ?30L/min。
[0012]6)進行焊縫的填充焊:工藝參數(shù)為焊接電壓20V?22V，焊接電流190A?230A，焊絲直徑Φ 1.0mm,單焊炬焊接速度450mm/mi η?550mm/min,單焊炬送絲速度8.5m/min?10.0m/min,混合氣體保護氣比例C02/Ar=(15?20)/(85?80)，氣體流量為20L/min?30L/mino
[0013]7)進行焊縫的蓋面焊:工藝參數(shù)為焊接電壓20V?22V，焊接電流190A?230A，焊絲直徑Φ 1.0mm,單焊炬焊接速度450mm/mi η?550mm/min,單焊炬送絲速度8.5m/min?
10.0m/min,混合氣體保護氣比例C02/Ar=(15?20)/(85?80)，氣體流量為20L/min?30L/mino
[0014]8)持續(xù)對管口環(huán)縫進行上、下向的且不間斷的往復焊接，待整個環(huán)縫焊接完畢后方可熄弧。在焊接過程中，焊接參數(shù)控制系統(tǒng)對焊點分布值進行時時的測控和分段插值計算，以適時調(diào)整焊接速度。
[0015]提高管道日焊接效率的主要途徑是在保證焊接質(zhì)量的前提下提高焊接速度和減少焊接坡口的填充容積，本焊接工藝中的U型焊縫坡口小，所需填充的容積小，能加快焊接速度3?4倍，大幅提高焊接效率。同時，分段多點的同步焊接方式能均勻分布焊縫應力，消除應力集中帶來的安全隱患，保持焊接合格率在97%以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1、2為本發(fā)明管道多點同步自動焊焊接方式示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明焊接工藝中焊縫坡口的剖視圖。
[0018]圖4為本發(fā)明焊接工藝中對口管道坡口時的剖視圖。
[0019]圖5為本發(fā)明焊接工藝中管道對口間隙的示意圖。
[0020]圖6為本發(fā)明焊接工藝中管道組對錯邊量的示意圖。
[0021]圖7為本發(fā)明焊接工藝中采用內(nèi)焊機進行根焊的效果圖。
[0022]圖8為本發(fā)明焊接工藝下的焊接的效果圖。

【具體實施方式】
[0023]實施例:
[0024]參照圖1至8對本發(fā)明的實施例進一步說明:
[0025]本焊接工藝采用八焊炬管道同步自動焊內(nèi)焊機，其擁有八把焊槍，即第一焊槍a、第二焊槍b、第三焊槍C、第四焊槍d、第五焊槍e、第六焊槍f第七焊槍g和第八焊槍h，每把焊槍的焊接長度為管道外圓周長的1/8。管道的1.5點、3點、4.5點、6點、7.5點、9點、10.5點和12點位置為焊縫接頭搭接區(qū)，角度傳感器的感應范圍為0.5°中心角對應的管道外圓弧長(0.5/360X π XD)。第一焊槍a?第四焊槍d用于管道0°?180°側的分段獨立焊接，第五焊槍e?第八焊槍h用于管道180°?0°側的分段獨立焊接，第一焊槍a?第四焊槍d與第五焊槍e?第八焊槍h的焊向相反。
[0026]本焊接工藝的具體操作如下:
[0027]I)在大口徑油氣管道I和2的管端加工U型的坡口:坡口角度A=4°?6°，坡口底端與圓弧相切；內(nèi)坡口角度Β=37.5°，內(nèi)坡口高度h=1.5mm±0.1mm ;圓弧半徑R=3.2mm ;水平過渡寬度q=0.1mm ;鈍邊e=l.2mm±0.1mm。
[0028]2)利用具備內(nèi)對口器的內(nèi)焊機進行管道對口，對口間隙X彡0.5mm,管道組對錯邊量c < 1.5mm;管道無間隙組對時的坡口寬度w=6.0mm±0.5mm。
[0029]坡口角度A與管道無間隙組對時的坡口寬度W要符合設計要求，在坡口直線段與圓弧相切的前提下，鈍邊e與圓弧R相接，且相接處有0.1mm的水平過渡段q，使坡口的圓弧段小于1/4圓，以利于焊縫成形。
[0030]3)調(diào)節(jié)內(nèi)焊機的焊接參數(shù):焊接電壓為20V?22V、焊接電流為180A?220A、焊接速度為 700mm/mi η ?800mm/min。
[0031]4)利用內(nèi)焊機進行坡口的根焊3，工藝參數(shù)為焊接電壓20V?22V，焊接電流180A?220A,實芯焊絲直徑Φ0.9mm,送絲速度QOOmm/mi η?1000mm/min,焊接速度700mm/min?800mm/min，混合氣體保護氣比例C02/Ar=25%/75%，氣體流量為20L/min?30L/min ；根焊時既要保證溶液在鈍邊部分有盡可能大的熔深，又要保證鈍邊不被熔透而出現(xiàn)“穿絲”現(xiàn)象，待內(nèi)環(huán)縫被完全焊接后停止。
[0032]5)進行焊縫的熱焊4:工藝參數(shù)為焊接電壓20V?22V，焊接電流190A?230A，焊絲直徑Φ 1.0mm,單焊炬焊接速度450mm/mi η?550mm/min,單焊炬送絲速度8.5m/min?10.0m/min，混合氣體保護氣⑶2/Ar=(20?25)/(80?75)，氣體流量20L/min?30L/min。
[0033]6)進行焊縫的填充焊5:工藝參數(shù)為焊接電壓20V?22V，焊接電流190A?230A，焊絲直徑Φ 1.0mm,單焊炬焊接速度450mm/mi η?550mm/min,單焊炬送絲速度8.5m/min?10.0m/min,混合氣體保護氣比例C02/Ar=(15?20)/(85?80)，氣體流量為20L/min?30L/mino
[0034]7)進行焊縫的蓋面焊6:工藝參數(shù)為焊接電壓20V?22V，焊接電流190A?230A，焊絲直徑Φ 1.0mm,單焊炬焊接速度450mm/mi η?550mm/min,單焊炬送絲速度8.5m/min?
10.0m/min,混合氣體保護氣比例C02/Ar=(15?20)/(85?80)，氣體流量為20L/min?30L/mino
[0035]8)持續(xù)對管口環(huán)縫進行上、下向的且不間斷的往復焊接，待整個環(huán)縫焊接完畢后方可熄弧。在焊接過程中，焊接參數(shù)控制系統(tǒng)對焊點分布值進行時時的測控和分段插值計算，以適時調(diào)整焊接速度。
[0036]本焊接工藝對管道對口間隙和焊縫坡口寬度的設計要求有利于焊機的快速根焊與根焊的良好成型；選定較大的坡口圓弧半徑能方便焊接熔渣浮出；焊縫坡口的角度設計充分考慮了多點同步自動焊裝備的特點及管道壁厚對焊槍的影響，在圓弧與鈍邊交界處的水平過渡段能保證更大的熔液熔深及良好的焊接效果；鈍邊設計能保證獲得更佳的焊接效果；內(nèi)坡口設計能保證管道內(nèi)表面的焊縫很好的成型。
【權利要求】
1.一種管道多點同步自動焊焊接工藝，其特征在于: 本焊接工藝采用八焊炬管道同步自動焊內(nèi)焊機，其擁有八把焊槍，每把焊槍的焊接長度為管道外圓周長的1/8 ;管道的1.5點、3點、4.5點、6點、7.5點、9點、10.5點和12點位置為焊縫接頭搭接區(qū)，角度傳感器的感應范圍為0.5°中心角對應的管道外圓弧長(0.5/360X π XD);第一焊槍(a)?第四焊槍(d)用于管道0°?180°側的分段獨立焊接，第五焊槍(e)?第八焊槍(h)用于管道180°?0°側的分段獨立焊接，第一焊槍(a)?第四焊槍(d)與第五焊槍(e)?第八焊槍(h)的焊向相反； 本焊接工藝的具體操作如下: .1)在大口徑油氣管道⑴和⑵的管端加工U型的坡口:坡口角度(A)=4°?6°，坡口底端與圓弧相切；內(nèi)坡口角度(Β)=37.5°，內(nèi)坡口高度(h)=1.5mm±0.1mm;圓弧半徑(R) =3.2mm ;水平過渡寬度(q) =0.1mm ;鈍邊(e) =1.2_±0.1mm; . 2)利用具備內(nèi)對口器的內(nèi)焊機進行管道對口，對口間隙(X)<0.5_，管道組對錯邊量(c) ^ 1.5mm;管道無間隙組對時的坡口寬度(w)=6.0mm±0.5mm ； 坡口角度(A)與管道無間隙組對時的坡口寬度(W)要符合設計要求，在坡口直線段與圓弧相切的前提下，鈍邊(e)與圓弧(R)相接，且相接處有0.1mm的水平過渡段(q)，使坡口的圓弧段小于1/4圓； . 3)調(diào)節(jié)內(nèi)焊機的焊接參數(shù):焊接電壓為20V?22V、焊接電流為180A?220A、焊接速度為 700mm/mi η ?800mm/mi η ； . 4)利用內(nèi)焊機進行坡口的根焊(3)，工藝參數(shù)為焊接電壓20V?22V，焊接電流180Α?220Α,實芯焊絲直徑Φ0.9mm,送絲速度900mm/min?1000mm/min,焊接速度700mm/min?800mm/min,混合氣體保護氣比例C02/Ar=25%/75%，氣體流量為20L/min?30L/min ;根焊時既要保證溶液在鈍邊部分有盡可能大的熔深，又要保證鈍邊不被熔透而出現(xiàn)“穿絲”現(xiàn)象，待內(nèi)環(huán)縫被完全焊接后停止； 5)進行焊縫的熱焊(4):工藝參數(shù)為焊接電壓20V?22V，焊接電流190A?230A，焊絲直徑Φ 1.0mm,單焊炬焊接速度450mm/mi η?550mm/min,單焊炬送絲速度8.5m/min?.10.0m/min,混合氣體保護氣 C02/Ar= (20 ?25) / (80 ?75)，氣體流量 20L/min ?30L/min ； 6)進行焊縫的填充焊(5):工藝參數(shù)為焊接電壓20V?22V，焊接電流190A?230A，焊絲直徑Φ 1.0mm,單焊炬焊接速度450mm/mi η?550mm/min,單焊炬送絲速度8.5m/min?.10.0m/min,混合氣體保護氣比例C02/Ar=(15?20)/(85?80)，氣體流量為20L/min?30L/min ； 7)進行焊縫的蓋面焊￠):工藝參數(shù)為焊接電壓20V?22V，焊接電流190A?230A，焊絲直徑Φ 1.0mm,單焊炬焊接速度450mm/mi η?550mm/min,單焊炬送絲速度8.5m/min?.10.0m/min,混合氣體保護氣比例C02/Ar=(15?20)/(85?80)，氣體流量為20L/min?30L/min ； 8)持續(xù)對管口環(huán)縫進行上、下向的且不間斷的往復焊接，待整個環(huán)縫焊接完畢后方可熄??；在焊接過程中，利用焊接參數(shù)控制系統(tǒng)對焊點分布值進行時時的測控和分段插值計算，以適時調(diào)整焊接速度。
【文檔編號】B23K9/235GK104209635SQ201310219814
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年6月5日 優(yōu)先權日:2013年6月5日
【發(fā)明者】張鋒, 王長江, 王魯君, 胡立新, 閆臣, 張毅, 馬志鋒, 吳江橋, 劉然, 杜長春, 單慕曉 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣管道局