CN104209635B - 管道多点同步自动焊焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以内焊机进行根焊的管道多点同步自动焊焊接工艺，是为提升焊接速度而设计的。本焊接工艺采用八焊炬管道同步自动焊内焊机，第一～第四焊枪用于管道0°～180°侧的分段独立焊接，第五～第八焊枪用于管道180°～0°侧的分段独立焊接，管道两侧焊机的焊向相反。首先在大口径油气管道的管端加工专门设计U型的坡口；利用内焊机进行管道对口；调节内焊机的焊接参数：利用内焊机进行坡口的根焊；进行焊缝的热焊、填充焊和盖面焊；待整个环缝焊接完毕后熄弧。本焊接工艺中的U型焊缝坡口小，所需填充的容积小，能加快焊接速度3～4倍，大幅提高施工效率。分段多点的同步焊接能均匀分布焊缝应力，消除应力集中带来的安全隐患，保持焊接合格率在97%以上。

Description

管道多点同步自动焊焊接工艺
技术领域
本发明涉及一种管道多点同步自动焊焊接工艺，属于石油天然气管道焊接技术领域。
背景技术
随着油气能源消费需求的迅猛增长及科学技术的日益进步，油气管道建设已步入高峰期，且朝着高效化建设方向发展，其管道施工的速度和质量逐渐成为施工方关注的焦点，尤其是作为管道建设关键环节的焊接效率更是备受关注。目前管道施工已经从手工焊接过渡到半自动焊、自动焊，自动焊设备焊接速度快、效率高，操作简单，大大降低焊工的劳动强度。随着管道自动焊接技术及设备在管道施工中的推广应用，全位置自动焊接技术已在管道施工建设中成为主流技术。然而，目前在用的全位置自动焊技术多为单焊炬自动焊或双焊炬自动焊，且其焊接方式多为下向焊，单焊炬焊枪或双焊炬焊枪在其运动载体的带动下从管道12点位置向6点位置焊接，单层焊接完毕后，运动载体需返回到12点位置，准备进行下一道工序的焊接，这就在某种程度上制约了焊接速度的提升。现有自动焊工艺易导致焊缝应力集中，易出现焊缝层间未熔合、气孔、未焊透、焊道不连续及咬边等缺陷，使得管道自动焊技术难以更大程度地展现其优势，局限焊接效率的提升空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种管道多点同步自动焊焊接工艺，使在保证焊接质量的前提下大幅提升焊接速度，继而有效提高管道施工效率。
本焊接工艺采用八焊炬管道同步自动焊内焊机，其拥有八把焊枪，每把焊枪的焊接长度为管道外圆周长的1/8。管道的1.5点、3点、4.5点、 6点、7.5点、9点、10.5点和12点位置为焊缝接头搭接区，角度传感器的感应范围为0.5°中心角对应的管道外圆弧长(0.5/360×π×D)。第一焊枪～第四焊枪用于管道0°～180°侧的分段独立焊接，第五焊枪～第八焊枪用于管道180°～0°侧的分段独立焊接，第一焊枪～第四焊枪与第五～第八焊枪的焊向相反。
本焊接工艺的具体操作如下：
1)在第一大口径油气管道和第二大口径油气管道的管端加工U型的坡口：坡口角度A＝4°～6°，坡口底端与圆弧相切；内坡口角度B＝37.5°，内坡口高度h＝1.5mm±0.1mm；圆弧半径R＝3.2mm；水平过渡宽度q＝0.1mm；钝边e＝1.2mm±0.1mm。
2)利用具备内对口器的内焊机进行管道对口，对口间隙x≤0.5mm，管道组对错边量C≤1.5mm；管道无间隙组对时的坡口宽度w＝6.0mm±0.5mm。
坡口角度与管道无间隙组对时的坡口宽度要符合设计要求，在坡口直线段与圆弧相切的前提下，钝边与圆弧相接，且相接处有0.1mm的水平过渡段，使坡口的圆弧段小于1/4圆。
3)调节内焊机的焊接参数：焊接电压为20V～22V、焊接电流为180A～220A、焊接速度为700mm/min～800mm/min。
4)利用内焊机进行坡口的根焊，工艺参数为焊接电压20V～22V，焊接电流180A～220A，实芯焊丝直径Φ0.9mm，送丝速度900mm/min～1000mm/min，焊接速度700mm/min～800mm/min，混合气体保护气比例CO2/Ar＝25％/75％，气体流量为20L/min～30L/min；根焊时既要保证溶液在钝边部分有尽可能大的熔深，又要保证钝边不被熔透而出现“穿丝”现象，待内环缝被完全焊接后停止。
5)进行焊缝的热焊：工艺参数为焊接电压20V～22V，焊接电流190A～230A，焊丝直径Φ1.0mm，单焊炬焊接速度450mm/min～550mm/min，单焊 炬送丝速度8.5m/min～10.0m/min，混合气体保护气CO2/Ar＝(20～25)/(80～75)，气体流量20L/min～30L/min。
6)进行焊缝的填充焊：工艺参数为焊接电压20V～22V，焊接电流190A～230A，焊丝直径Φ1.0mm，单焊炬焊接速度450mm/min～550mm/min，单焊炬送丝速度8.5m/min～10.0m/min，混合气体保护气比例CO2/Ar＝(15～20)/(85～80)，气体流量为20L/min～30L/min。
7)进行焊缝的盖面焊：工艺参数为焊接电压20V～22V，焊接电流190A～230A，焊丝直径Φ1.0mm，单焊炬焊接速度450mm/min～550mm/min，单焊炬送丝速度8.5m/min～10.0m/min，混合气体保护气比例CO2/Ar＝(15～20)/(85～80)，气体流量为20L/min～30L/min。
8)持续对管口环缝进行上、下向的且不间断的往复焊接，待整个环缝焊接完毕后方可熄弧。在焊接过程中，焊接参数控制系统对焊点分布值进行时时的测控和分段插值计算，以适时调整焊接速度。
提高管道日焊接效率的主要途径是在保证焊接质量的前提下提高焊接速度和减少焊接坡口的填充容积，本焊接工艺中的U型焊缝坡口小，所需填充的容积小，能加快焊接速度3～4倍，大幅提高焊接效率。同时，分段多点的同步焊接方式能均匀分布焊缝应力，消除应力集中带来的安全隐患，保持焊接合格率在97％以上。
附图说明
图1、2为本发明管道多点同步自动焊焊接方式示意图。
图3为本发明焊接工艺中焊缝坡口的剖视图。
图4为本发明焊接工艺中对口管道坡口时的剖视图。
图5为本发明焊接工艺中管道对口间隙的示意图。
图6为本发明焊接工艺中管道组对错边量的示意图。
图7为本发明焊接工艺中采用内焊机进行根焊的效果图。
图8为本发明焊接工艺下的焊接的效果图。
具体实施方式
实施例：
参照图1至8对本发明的实施例进一步说明：
本焊接工艺采用八焊炬管道同步自动焊内焊机，其拥有八把焊枪，即第一焊枪a、第二焊枪b、第三焊枪c、第四焊枪d、第五焊枪e、第六焊枪f第七焊枪g和第八焊枪h，每把焊枪的焊接长度为管道外圆周长的1/8。管道的1.5点、3点、4.5点、6点、7.5点、9点、10.5点和12点位置为焊缝接头搭接区，角度传感器的感应范围为0.5°中心角对应的管道外圆弧长(0.5/360×π×D)。第一焊枪a～第四焊枪d用于管道0°～180°侧的分段独立焊接，第五焊枪e～第八焊枪h用于管道180°～0°侧的分段独立焊接，第一焊枪a～第四焊枪d与第五焊枪e～第八焊枪h的焊向相反。
本焊接工艺的具体操作如下：
1)在第一大口径油气管道1和第二大口径油气管道2的管端加工U型的坡口：坡口角度A＝4°～6°，坡口底端与圆弧相切；内坡口角度B＝37.5°，内坡口高度h＝1.5mm±0.1mm；圆弧半径R＝3.2mm；水平过渡宽度q＝0.1mm；钝边e＝1.2mm±0.1mm。
2)利用具备内对口器的内焊机进行管道对口，对口间隙x≤0.5mm，管道组对错边量C≤1.5mm；管道无间隙组对时的坡口宽度w＝6.0mm±0.5mm。
坡口角度A与管道无间隙组对时的坡口宽度W要符合设计要求，在坡口直线段与圆弧相切的前提下，钝边e与圆弧相接，且相接处有0.1mm的水平过渡宽度q，使坡口的圆弧段小于1/4圆，以利于焊缝成形。
3)调节内焊机的焊接参数：焊接电压为20V～22V、焊接电流为180A～220A、焊接速度为700mm/min～800mm/min。
4)利用内焊机进行坡口的根焊3，工艺参数为焊接电压20V～22V，焊接电流180A～220A，实芯焊丝直径Φ0.9mm，送丝速度900mm/min～1000mm/min，焊接速度700mm/min～800mm/min，混合气体保护气比例CO2/Ar＝25％/75％，气体流量为20L/min～30L/min；根焊时既要保证溶液在钝边部分有尽可能大的熔深，又要保证钝边不被熔透而出现“穿丝”现象，待内环缝被完全焊接后停止。
5)进行焊缝的热焊4：工艺参数为焊接电压20V～22V，焊接电流190A～230A，焊丝直径Φ1.0mm，单焊炬焊接速度450mm/min～550mm/min，单焊炬送丝速度8.5m/min～10.0m/min，混合气体保护气CO2/Ar＝(20～25)/(80～75)，气体流量20L/min～30L/min。
6)进行焊缝的填充焊5：工艺参数为焊接电压20V～22V，焊接电流190A～230A，焊丝直径Φ1.0mm，单焊炬焊接速度450mm/min～550mm/min，单焊炬送丝速度8.5m/min～10.0m/min，混合气体保护气比例CO2/Ar＝(15～20)/(85～80)，气体流量为20L/min～30L/min。
7)进行焊缝的盖面焊6：工艺参数为焊接电压20V～22V，焊接电流190A～230A，焊丝直径Φ1.0mm，单焊炬焊接速度450mm/min～550mm/min，单焊炬送丝速度8.5m/min～10.0m/min，混合气体保护气比例CO2/Ar＝(15～20)/(85～80)，气体流量为20L/min～30L/min。
8)持续对管口环缝进行上、下向的且不间断的往复焊接，待整个环缝焊接完毕后方可熄弧。在焊接过程中，焊接参数控制系统对焊点分布值进行时时的测控和分段插值计算，以适时调整焊接速度。
本焊接工艺对管道对口间隙和焊缝坡口宽度的设计要求有利于焊机的快速根焊与根焊的良好成型；选定较大的坡口圆弧半径能方便焊接熔渣浮出；焊缝坡口的角度设计充分考虑了多点同步自动焊装备的特点及管道壁厚对焊枪的影响，在圆弧与钝边交界处的水平过渡段能保证更大的熔液熔 深及良好的焊接效果；钝边设计能保证获得更佳的焊接效果；内坡口设计能保证管道内表面的焊缝很好的成型。

Claims (1)

1.一种管道多点同步自动焊焊接工艺，其特征在于：
本焊接工艺采用八焊炬管道同步自动焊内焊机，其拥有八把焊枪，每把焊枪的焊接长度为管道外圆周长的1/8；管道的1.5点、3点、4.5点、6点、7.5点、9点、10.5点和12点位置为焊缝接头搭接区，角度传感器的感应范围为0.5°中心角对应的管道外圆弧长；第一焊枪(a)～第四焊枪(d)用于管道0°～180°侧的分段独立焊接，第五焊枪(e)～第八焊枪(h)用于管道180°～0°侧的分段独立焊接，第一焊枪(a)～第四焊枪(d)与第五焊枪(e)～第八焊枪(h)的焊向相反；
本焊接工艺的具体操作如下：
1)在第一大口径油气管道和第二大口径油气管道的管端加工U型的坡口：坡口角度(A)＝4°～6°，坡口底端与圆弧相切；内坡口角度(B)＝37.5°，内坡口高度(h)＝1.5mm±0.1mm；圆弧半径(R)＝3.2mm；水平过渡宽度(q)＝0.1mm；钝边(e)＝1.2mm±0.1mm；
2)利用具备内对口器的内焊机进行管道对口，对口间隙(x)≤0.5mm，管道组对错边量(C)≤1.5mm；管道无间隙组对时的坡口宽度(w)＝6.0mm±0.5mm；
坡口角度(A)与管道无间隙组对时的坡口宽度(W)要符合设计要求，在坡口直线段与圆弧相切的前提下，钝边(e)与圆弧相接，且相接处有0.1mm的水平过渡宽度(q)，使坡口的圆弧段小于1/4圆；
3)调节内焊机的焊接参数：焊接电压为20V～22V、焊接电流为180A～220A、焊接速度为700mm/min～800mm/min；
4)利用内焊机进行坡口的根焊(3)，工艺参数为焊接电压20V～22V，焊接电流180A～220A，实芯焊丝直径Φ0.9mm，送丝速度900mm/min～1000mm/min，焊接速度700mm/min～800mm/min，混合气体保护气比例CO2/Ar＝25％/75％，气体流量为20L/min～30L/min；根焊时既要保证溶液在钝边部分有尽可能大的熔深，又要保证钝边不被熔透而出现“穿丝”现象，待内环缝被完全焊接后停止；
5)进行焊缝的热焊(4)：工艺参数为焊接电压20V～22V，焊接电流190A～230A，焊丝直径Φ1.0mm，单焊炬焊接速度450mm/min～550mm/min，单焊炬送丝速度8.5m/min～10.0m/min，混合气体保护气CO2/Ar＝(20～25)/(80～75)，气体流量20L/min～30L/min；
6)进行焊缝的填充焊(5)：工艺参数为焊接电压20V～22V，焊接电流190A～230A，焊丝直径Φ1.0mm，单焊炬焊接速度450mm/min～550mm/min，单焊炬送丝速度8.5m/min～10.0m/min，混合气体保护气比例CO2/Ar＝(15～20)/(85～80)，气体流量为20L/min～30L/min；
7)进行焊缝的盖面焊(6)：工艺参数为焊接电压20V～22V，焊接电流190A～230A，焊丝直径Φ1.0mm，单焊炬焊接速度450mm/min～550mm/min，单焊炬送丝速度8.5m/min～10.0m/min，混合气体保护气比例CO2/Ar＝(15～20)/(85～80)，气体流量为20L/min～30L/min；
8)持续对管口环缝进行上、下向的且不间断的往复焊接，待整个环缝焊接完毕后方可熄弧；在焊接过程中，利用焊接参数控制系统对焊点分布值进行时时的测控和分段插值计算，以适时调整焊接速度。
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