CN103008841A

CN103008841A - 焊接机器人在拱桥钢管相贯线环缝上的焊接方法

Info

Publication number: CN103008841A
Application number: CN2012103435839A
Authority: CN
Inventors: 王恩建; 张西谋; 刘飞; 葛永立; 靳宝刚; 景龙涛
Original assignee: China Railway Baoji Bridge Group Co Ltd
Current assignee: China Railway Baoji Bridge Group Co Ltd
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明涉及一种采用焊接机器人在拱桥钢管相贯线环缝上的焊接方法，在拱桥钢管相贯线环缝焊接采用焊接机器人自动焊接，拱肋是由直线管节以折线形式拼接而成，即任意两相邻管节轴线间有一个折角，各管口是以相贯线形式对接，钢管端面与管节轴线不垂直，直径φ1100的钢管端面相对于管节轴线的垂直面偏斜了24mm，焊缝轨迹跟踪范围宽。

Description

焊接机器人在拱桥钢管相贯线环缝上的焊接方法

技术领域

本发明涉及一种采用焊接机器人在拱桥钢管相贯线环缝上的焊接方法，属钢管对接焊接领域。

背景技术

目前国内有成都熊谷电器工业有限公司研制的“全位置管道自动焊接，型号：A-300”、北京石油化工学院重点研究室研制的“全位置焊接机器人，型号：GCD-4”，这两家用焊接机器人焊接钢管环缝（各管节轴线都在一条直线上），但没有一家在拱桥钢管相贯线环缝上（即任意两相邻管节轴线间有一个折角）焊接，因此拱桥钢管相贯线环缝一直沿袭传统的手工焊接工艺，焊接材料只是在焊条、 CO₂ 实心焊丝、CO₂ 药芯焊丝之间变化，焊接方法没有根本的改变。钢管拱桥环焊缝质量等级为（Ⅰ）级，采用人工CO₂ 气体保护焊费时费工，不仅环缝坡口半自动切割精度低，组对间隙大小不一，管口错台超差严重，而且致使焊接后环缝探伤返修量较大、焊缝外观成型差，影响产品质量的稳定性，制约了焊接进度、直接影响工程竣工日期。

发明内容

设计目的：避免背景技术的不足之处，设计一种采用焊接机器人在拱桥钢管相贯线环缝上的焊接方法。

设计方案：为了扭转拱桥钢管相贯线环缝坡口加工精度差、组对间隙过大等影响焊缝质量的问题，提高环缝焊接效率低的被动局面，本申请设计了旨在钢管拱桥环缝上进行机器人焊接新工艺。由于拱桥钢管相贯线环缝焊接采用焊接机器人自动焊接，机器人设备需有焊缝轨迹记忆功能以适用管节相贯线环缝的焊接，以稳固焊缝质量和提高生产效率，为此本申请选用具有钢管环缝轨迹记忆功能的全位置焊接机器人（GCD-4），并通过在拱桥相贯线环缝上设计适用于拱桥相贯线环缝焊接环缝坡口及焊接材料。

在拱桥钢管相贯线环缝焊接采用焊接机器人自动焊接，拱肋是由直线管节以折线形式拼接而成，即任意两相邻管节轴线间有一个折角，各管口是以相贯线形式对接，钢管端面与管节轴线不垂直，直径φ1100的钢管端面相对于管节轴线的垂直面偏斜了24mm，焊缝轨迹跟踪范围宽。

技术方案：一种焊接机器人在拱桥钢管相贯线环缝上的焊接方法，包括全位置焊接机器人，⑴焊接材料：①管节材质：Q345B、Q345qE，直径φ1000X16；②焊接材料：CO₂焊丝ER50-6 φ1.2 陶瓷衬垫TG10301212；③钢衬垫-3X40；⑵环缝坡口加工及要求：①焊件环缝的相贯线切割采用在数控门切下料，切割后的坡口硬度≤350(HV),坡口粗糙度要达到，坡口精度 ±2mm；②环缝组对间隙3～5mm，公差为±2mm；③机器人焊接的坡口底宽3-5±2mm、坡口上口宽17-22±2mm，且坡口填充采用全位置焊接机器人（GCD-4）进行焊接；⑶检测：①环缝焊接后24小时对焊缝进行100%超声波探伤(GB11345)，并进行10%的射线探伤。②焊缝上不得有明显的咬肉、气孔、夹渣等焊接缺陷。

本发明与背景技术相比，一是将焊工从高强度的劳动中解脱出来，效率高，背景技术中的人工焊接采用半自动CO2气体保护焊焊接钢管环缝，工作时间长又费时费力，焊缝外观成型差，离弧光近，容易烧伤皮肤，接触有害气体CO较多，有害身体健康，为防紫外线灼伤皮肤在炎热的夏天也必须穿上比较厚的工作服，而本申请机器人焊接，工人操控手控盒上的按钮进行焊接，比较轻松；工人通过面罩观察机器人焊接，远离弧光，接触有害气体CO极少，劳动环境好，保护焊工的身心，其焊接效率是人工焊接3倍以上；二是国内油气管道钢管环缝焊接使用的CO2焊丝为药芯焊丝 E501T-1（15000元/千克），保护气体是混合气体Ar40%+CO260% （65元/瓶）,本申请研发的这套新工艺使用的焊丝为实芯焊丝 ER50-6 （7600元/千克），保护气体是100%CO2 气体(29元/瓶), 仅焊材成本一项就节约一半。

附图说明

图1是机器人焊接的坡口尺寸采用钢衬垫的结构示意图。

图2是机器人焊接的坡口尺寸采用陶瓷衬垫的结构示意图。

图3是机器人焊接工艺评定试验大纲。

图4是机器人焊接工艺评定试验大纲。

具体实施方式

1、焊接材料：

1.1 管节材质：Q345B、Q345qE（2）,直径φ1000X16；

1.2 焊接材料：CO₂焊丝ER50-6 φ1.2 陶瓷衬垫（2-1）TG10301212 钢衬垫（1-1） -3X40（材质不限）；

1.3 环缝焊接后24小时对焊缝进行100%超声波探伤(GB11345)，并进行10%的射线探伤(GB 3323)；

1.4 焊缝上不得有明显的咬肉3、气孔、夹渣等焊接缺陷。检测标准执行《铁路钢桥制造规范》 TB10212-2009。

2、机器人新工艺焊接件环缝坡口加工及要求

2.1 工件环缝的相贯线切割采用在数控门切下料，切割后的坡口硬度≤350(HV),坡口粗糙度要达到，坡口精度

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±2mm；

2.2 环缝组对间隙3～5mm，公差为±2mm，见图3；

2.3机器人焊接的坡口尺寸见图1、图2；

2.4工件制作钢结构车间承担，加工标准执行企业内部焊接机器人焊接大纲中的要求。

2.5工件制作钢结构车间承担，加工标准执行企业内部焊接机器人焊接大纲中的要求。

3、机器人新工艺焊接方法及时间

3.1环缝采用钢衬垫（材质不限）见图1、图4、陶瓷衬垫（TG 203012312）见图2、图4；

3.2环缝坡口打底采用NBC-500；

3.3环缝坡口填充采用全位置焊接机器人（GCD-4）进行焊接。

4、机器人工艺焊接

4.1焊接试验件环缝坡口数量

11个1.2 米的环缝，材质Q345B 板厚15mm；

1个 φ1000的环缝，材质Q345B 板厚15mm,

2个1米的焊评试板, 材质Q345qE 板厚16mm。

4.2试焊时间的说明：

①焊前准备（接控制线、安装轨道）时间30分钟。

②焊缝轨迹示教记忆时间15分钟。

① 焊接（φ1000X16）时间（无焊缝层间返修时间）120分钟。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的增加、修改或组合，均落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种焊接机器人在拱桥钢管相贯线环缝上的焊接方法，包括全位置焊接机器人，其特征是：

(1)焊接材料：

①管节材质：Q345B、Q345qE，直径φ1000X16；

②焊接材料：CO₂焊丝ER50-6 φ1.2 陶瓷衬垫TG10301212；

③钢衬垫-3X40；

(2)环缝坡口加工及要求：

①焊件环缝的相贯线切割采用在数控门切下料，切割后的坡口硬度≤350(HV),坡口粗糙度要达到，坡口精度

±2mm；

②环缝组对间隙3～5mm，公差为±2mm；

③机器人焊接的坡口底宽3-5±2mm、坡口上口宽17-22±2mm，且坡口填充采用全位置焊接机器人（GCD-4）进行焊接；

(3)检测：

①环缝焊接后24小时对焊缝进行100%超声波探伤(GB11345)，并进行10%的射线探伤；

②焊缝上不得有明显的咬肉、气孔、夹渣等焊接缺陷。