CN109794666B - 竖向环形全自动焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖向环形全自动焊接工艺，其主要包括布管、坡口加工、防风准备、焊前预热、打底根焊、填充及盖面、焊缝表面清理以及无损探伤检测等步骤，其中打底根焊、填充及盖面的焊接过程中采用磁力焊接小车吸附在钢管在并实现圆周上的行进完成自动焊接的目的，以此来取代传统人工焊接的方式，从而在焊接的过程中可以避免工人长时间手持焊枪的疲劳感，有效降低工人的工作强度，且也不会出现因为手持疲劳感导致影响焊接质量的情况，可以更好的确保焊接的质量，达到更好的焊接质量。

Description

竖向环形全自动焊接工艺

技术领域

本发明涉及焊接领域，更具体地说，它涉及一种竖向环形全自动焊接工艺。

背景技术

焊接也称作熔接和镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属材料的制造工艺及技术，其广泛应用与金属部件之间的连接固定，现有焊接过程中通常是工人手持焊枪对置于水平面上的待焊接物件进行焊接，此时焊枪朝下设置工作操作还是比较省力，但是工程中需要对钢管桩进行焊接，钢管桩在施工工程中主要起到围水、围土、围砂等作用，其广泛适用于码头港口建设的工程，现有在海上工程中，为了避免对原有海上的大桥造成影响，通常会在大桥的桥墩周边打上钢管桩，借助钢管桩将桥墩围护起来形成保护，由于钢管桩竖向设置，故工人在焊接的过程中需要保持焊枪水平朝向焊接处，长时间手持保持这个状态非常吃力，工人不仅工作强度大，而且会影响焊接的质量。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种竖向环形全自动焊接工艺，具有减轻工人工作强度且保持良好焊接质量的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种竖向环形全自动焊接工艺，包括以下步骤：

步骤1）布管：将两截需要焊接钢管对接且定位；

步骤2）坡口加工：在钢管待焊接的一端加工出倾斜朝向内侧的坡口；

步骤3）防风准备：在钢管的周边设置防风机构；

步骤4）焊前预热：焊接前对钢管进行预热，预热温度100-150摄氏度；

步骤5）打底根焊、填充及盖面：将磁力焊接小车吸附在钢管上，磁力焊接小车上的焊枪对准钢管之间的焊接处，操控小车在钢管上周向行走依次实现打底、填充及盖面；

步骤6）进行焊缝表面清理；

步骤7）进行无损探伤检测。

这样在具体焊接的过程中，通过磁力焊接小车吸附在钢管上实现圆周行进达到自动焊接的目的，以此来取代传统人工焊接的方式，从而在焊接的过程中可以避免工人长时间手持焊枪的疲劳感，有效降低工人的工作强度，且也不会出现因为手持疲劳感导致影响焊接质量的情况，可以更好的确保焊接的质量，达到更好的焊接质量。

本发明进一步设置：步骤2）中所述坡口的角度为35度，且完成坡口加工后，对坡口附近20-30mm范围内进行清理。

坡口角度设置为35度可以确保后续两节钢管连接处能够焊透且融合好，确保焊接的牢固性，同时在坡口加工完成后及时对周边进行清理，避免残留的铁锈、油污、水气和杂物影响后续的焊接质量，可以确保坡口处的整洁，确保后续焊接的质量。

本发明进一步设置：步骤4）中的预热温差小于等于20摄氏度，加热速度≤50℃/min。

由于钢管通常强度较高且厚度较大，事先对其需要焊接的位置进行预热，防止后续焊接时因为温度变化太大造成变形严重影响焊接质量的问题。

本发明进一步设置：步骤5）中采用的是二氧化碳气体保护焊。

二氧化碳气体保护焊具有焊接效率高、变形小、油锈不敏感等优点，在焊接的过程中无需清渣，效率相比传统焊接的方式效率上有显著提升，而且电弧可见性好，在磁力焊接小车移动焊接时工作人员如发现问题可以及时对焊枪的角度进行调节，可以更好的保证焊接质量。

本发明进一步设置：步骤5）中选用的焊丝直径0.8-1.6mm。

本发明进一步设置：所述打底根焊采用的焊丝直径小于填充及盖面所用的焊丝直径。

采用直径更小的焊丝用来打底根焊，从而可以更好确保底焊的质量，在底焊质量较好的情况下，也很大程度上有助提高后续填充及盖面的质量。

本发明进一步设置：步骤3）中的防风机构为多功能导向防风操作平台，包括操作台，所述操作台的一侧延伸有固定在钢管桩的延伸部，所述操作台上开设有供钢管桩通过的通口，所述操作台的边部设置有竖向的挡风板。

这样将操作台一侧的延伸部先固定在边部的钢管桩上，工作人员可以在操作台上进行焊接操作，操作台上的通口在吊装放置钢管桩的时候能够起到导向的作用，边部的挡风板能够起到防风的目的，从而避免海风对于工作人员焊接操作的影响，确保焊接质量，从而达到定位导向、提供焊接操作平台方便人员操作以及防风的多功能性。

本发明进一步设置：所述延伸部的底部设置有与钢管桩适配的凸环，所述凸环插接在钢管桩内。

通过凸环的设置，延伸部在置于边部钢管桩上时，凸环可以陷入到钢管桩内实现与钢管桩的固定，避免工作人员站在操作台上导致其出现倾斜的情况

本发明进一步设置：所述延伸部的顶部放置有配重块且延伸部的边部设置有栏杆。

通过配重块的设置可以起到压住延伸部的作用，可以进一步提高操作台的安装牢固性，不易出现倾倒的情况，确保工人焊接的安全性。

本发明进一步设置：所述挡风板的顶部铰接有盖板。

这样当工作人员在操作台上进行焊接时，可以翻转盖板至水平状态，盖板可以起到遮挡防护作用，防止吊装作业的时候高空掉落物体伤人的情况，提高安全性，同时也起到遮雨的作用。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

摒弃了传统人工手动焊接的方式，采用磁力焊接小车吸附在钢管圆周行进的过程中实现自动焊接的目的，可以避免工人长时间手持焊枪的疲劳感，有效降低工人的工作强度，且也不会出现因为手持疲劳感导致影响焊接质量的情况，可以更好的确保焊接的质量，达到更好的焊接质量，而且经过前期对破口的处理、防风的遮挡以及预热处理等方式，进一步确保后续焊接的质量，达到不仅自动焊接且焊接质量好的目的。

附图说明

图1为本实施例的流程图；

图2为本实施例中防风机构的结构图；

图3为本实施例中防风机构的剖视图。

附图标记：1、操作台；2、延伸部；3、凸环；4、钢管桩；5、配重块；6、栏杆；7、通口；8、隔板；9、槽口；10、企口榫槽；11、挡风板；12、盖板；13、缺口；14、竖杆；15、斜撑杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种竖向环形全自动焊接工艺，如图1所示，其包括以下步骤：

1)布管：借助履带吊将钢管桩4吊起且吊至与施工现场已安装的钢管桩4进行配合，钢管桩4上下叠放在一起并定位，并在连接处形成需要焊接的焊接处；

2）坡口加工：利用坡口机在钢管桩4靠近连接处的一端均加工出坡口，且坡口的角度为35度，完成坡口加工后，及时将其附近20-30mm范围内的铁锈、油污、水气以及杂物清除干净；

3）防风准备：借助履带吊将防风机构吊装至施工现场，防风机构一侧固定在已安装的边部钢管桩4，另一侧延伸有操作台1，操作台1为工作人员提供焊接用的工作平台，操作台1的周边设置挡风板11形成防风作用，避免焊接时受到海风的影响；

4）焊前预热：利用氧气乙炔气体燃烧通过割枪对待焊接的区域进行预加热，预热温度为100-150摄氏度之间，预热温差小于等于20摄氏度，预热宽度焊缝两侧各不小于100mm，加热速度≤50℃/min；

5）打底根焊、填充及盖面：将磁力焊接小车吸附在钢管桩4上，且使得焊枪的位置朝向待焊接处，通过遥控器控制磁力焊接小车绕钢管桩4周向移动实现焊接，如焊接过程中出现焊枪位置偏离的情况需要及时调整焊枪的朝向，其中磁力焊接小车上设置有自动送丝机实现焊接时的自动送丝，依次按照这样的方式逐步在焊接处完成打底根焊、填充以及盖面，该焊接过程中采用的方式为二氧化碳气体保护焊，且焊丝的直径为0.8-1.6mm，其中打底根焊采用的焊丝直径为1mm，填充以及盖面过程采用的焊丝的直径为1.2mm。

6）焊缝表面清理：采用热水或者蒸气吹刷对焊缝处进行清理，去除残留的焊渣，确保焊缝顺直平滑，无咬边、无焊瘤；

7）无损探伤检测：用超声波探伤仪对焊接进行检测，如达不到相应要求需要重新进行焊接。

实验数据：现场选用直径1500mm、壁厚20mm的钢管两节，打磨35度坡口，坡口成型宽度30mm，最终焊接成型宽度40mm，均采用二氧化碳气体保护焊。

根据现场实际测量、统计记录，自动焊接小车焊接长度700mm，连续焊接15层，耗时52min，平均201mm/min。人工焊接30mm，连续焊接15层，耗时30min，平均15mm/min，本实施例的自动焊接方式在速度方面有较大优势，可以有效提高焊接效率，达到缩短工期的目的。

步骤3）中使用的防风机构为多功能导向防风操作平台，如图2和图3所示，包括操作台1，在操作台1的一侧延伸有延伸部2，该延伸部2位于边部的钢管桩4上，且在延伸部2的底部设置有与钢管桩4适配的凸环3，凸环3插接在钢管桩4内且与其内壁贴合，而且在延伸部2上放置有配重块5，配重块5为砼块，借助配重块5压住延伸部2，从而将操作台1固定在钢管桩4上，为了防止配重块5的掉落，在延伸部2的边部设置有栏杆6，同时在操作台1的表面上间隔开设有两个供钢管桩4穿过的通口7，这样在海上作业时工作人员可以站在工作台上对拼接的钢管桩4进行焊接操作，其中通口7对钢管桩4起到定位导向的作业，从而达到方便工作人员的对钢管桩4进行焊接。

其中通口7设置有两个，使用时可以同时对两个通口7处的钢管桩4进行焊接，有效提高工作效率，且在两个的通口7之间设置有隔板8，借助隔板8可以将操作台1分隔成两个工作区，避免在工作中两者产生相互影响的情况，同时在隔板8的中部开设有供企口榫槽10通过的槽口9，该槽口9贯穿隔板8以及操作台1，从而在吊装的过程中相邻钢管桩4上的企口榫槽10、企口榫销可以良好的配合。

由于在海上通常海风比较大，在操作台1的周边均设置有竖向的挡风板11，借助挡风板11的设置可以起到防风的作用，从而避免海风影响钢管桩4的焊接，确保焊接的质量；另外在两侧的挡风板11上铰接有盖板12，这样在具体过程中可以将盖板12翻至水平位置且处于操作台1上方，借助盖板12可以起到防护作用，防止吊装作业的时候高空掉落物体伤人的情况，提高安全性；并且在盖板12远离铰接的一侧均开设有半圆缺口13，在将盖板12翻至水平后，两个缺口13拼接成与钢管桩4适配且对应的圆口，从而当钢管桩4焊接时高出操作台1的时候不会阻挡到盖板12的翻转，盖板12可以顺利的翻转至水平位置。

另外在延伸部2的底部两侧延伸有竖杆14，且竖杆14上延伸有斜撑杆15，该斜撑杆15一端固定在竖杆14上，另一端固定在操作台1远离延伸部2的一侧，从而借助斜撑杆15可以将支撑力传递到操作台1远离延伸部2的一侧，使得操作台1的两侧均能受到支撑，提高操作台1的稳固性，同时斜撑杆15还能起到结构加固的作用，进一步提高操作台1的整体结构强度。

具体过程：借助吊机将操作台1吊装至需要的位置，使得延伸部2的凸环3对准边部的钢管桩4并放下，然后将新的钢管桩4吊装至与通口7对应的位置并下方完成后，工作人员将盖板12盖上即可在操作台1上对钢管桩4进行焊接，在完成该处钢管桩4的焊接后，再借助吊机将整个操作台1吊起前进后循环上述的步骤，从而实现在海上作业时完成对于各个钢管桩4的安装。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种竖向环形全自动焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）布管：将两截需要焊接钢管桩(4)对接且定位；

步骤2）坡口加工：在钢管桩(4)待焊接的一端加工出倾斜朝向内侧的坡口；

步骤3）防风准备：在钢管桩(4)的周边设置防风机构；

步骤4）焊前预热：焊接前对钢管桩(4)进行预热，预热温度100-150摄氏度；

步骤5）打底根焊、填充及盖面：将磁力焊接小车吸附在钢管桩(4)上，磁力焊接小车上的焊枪对准钢管桩(4)之间的焊接处，操控小车在钢管桩(4)上周向行走依次实现打底根焊、填充及盖面；

步骤6）进行焊缝表面清理；

步骤7）进行无损探伤检测；

步骤3）中的防风机构为多功能导向防风操作平台，包括操作台(1)，所述操作台(1)的一侧延伸有固定在钢管桩(4)的延伸部(2)，所述操作台(1)上开设有供钢管桩(4)通过的通口(7)，所述操作台(1)的边部设置有竖向的挡风板(11)，所述通口(7)设置有两个且通口(7)之间设置有隔板(8)，所述隔板(8)上开设有供企口榫槽(10)通过的槽口(9)，所述延伸部(2)的底部设置有与待焊接钢管桩(4)相邻的钢管桩(4)适配的凸环(3)，所述凸环(3)插接在钢管桩(4)内，所述延伸部(2)的底部两侧延伸有竖杆(14)，且竖杆(14)上延伸有斜撑杆(15)，该斜撑杆(15)一端固定在竖杆(14)上，另一端固定在操作台(1)远离延伸部(2)的一侧。

2.根据权利要求1所述的竖向环形全自动焊接工艺，其特征是：步骤2）中所述坡口的角度为35度，且完成坡口加工后，对坡口附近20-30mm范围内进行清理。

3.根据权利要求1所述的竖向环形全自动焊接工艺，其特征是：步骤4）中的预热温差小于等于20摄氏度，加热速度≤50℃/min。

4.根据权利要求1所述的竖向环形全自动焊接工艺，其特征是：步骤5）中采用的是二氧化碳气体保护焊。

5.根据权利要求1所述的竖向环形全自动焊接工艺，其特征是：步骤5）中选用的焊丝直径0.8-1.6mm。

6.根据权利要求5所述的竖向环形全自动焊接工艺，其特征是：所述打底根焊采用的焊丝直径小于填充及盖面所用的焊丝直径。

7.根据权利要求1所述的竖向环形全自动焊接工艺，其特征是：所述延伸部(2)的顶部放置有配重块(5)且延伸部(2)的边部设置有栏杆(6)。

8.根据权利要求1所述的竖向环形全自动焊接工艺，其特征是：所述挡风板(11)的顶部铰接有盖板(12)。

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