CN111822826A - 一种大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，包括以下步骤：（1）将电动滚轮架、十字焊接操作中心安装就位并调试，所用设备及检测仪器均已检查并检验合格；（2）将待焊接加长的钢管吊放到电动滚轮架上，对钢管接长端自动坡口切割；（3）安装钢管柱接头内套、对正调直；（4）通过十字焊接操作中心MIG气体保护焊接系统与电动滚轮架电机联动，采用气体保护焊自动打底；（5）采用自动埋弧焊盖面进行钢管柱焊接接长；（6）焊缝探伤检测、验收。本发明利用钢管断面圆弧形特性进行专项工艺设计，采用电动滚轮架、十字焊接操作中心组成专业钢管自动焊接技术，保证了钢管柱通长直线度，确保了一级焊缝质量要求。

Description

一种大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法
技术领域
本发明涉及一种大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法。
背景技术
工程实践发现，钢管柱作为全逆作法施工阶段临时竖向支撑体系中的一部分，到后期又将外包混凝土正式作为地下室永久性竖向承重结构。钢管柱入土深度较大，考虑到钢管柱加工能力和最大运输长度，需对钢管柱采取现场接长，而钢管柱接长质量的好坏将直接影响到后期一柱一桩施工质量。目前，钢管柱接长方法主要有法兰式、限位压缩式等，考虑到用于一柱一桩施工的钢管柱重量大，接长质量要求高，上述技术无法满足钢管柱接长的整体性、密闭性、直线度要求以及施工工期成本要求。因此，提高钢管柱接长的整体性、密闭性、直线度要求是该工程领域技术人员亟待解决的重大难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，包括以下步骤：
（1）将电动滚轮架、十字焊接操作中心安装就位并调试，对所用设备及检测仪器进行检查并检验合格；
（2）将待焊接加长的钢管吊放到电动滚轮架上，对钢管接长端自动坡口切割；
（3）安装钢管柱接头内套、对正调直；
（4）通过十字焊接操作中心MIG气体保护焊接系统与电动滚轮架电机联动，采用气体保护焊自动打底；
（5）采用自动埋弧焊盖面进行钢管柱焊接接长；
（6）焊缝探伤检测、验收。
优选的，步骤（1）中，所述电动滚轮架为走轨式电动滚轮架。
优选的，步骤（2）中，利用履带吊将待焊接加长的钢管依次吊放到电动滚轮架上，并调整钢管位置；利用由三维调节丝杆及滑板组成的氧乙炔切割调节机构对钢管接长端自动坡口切割，在坡口切割前，应进行测量划线，大口径无缝钢管对接采用Y字形坡口焊接，如壁厚30mm管件、坡口切割成55°。
优选的，步骤（3）中，将第一节钢管接口处一端焊接内套，将第二节钢管通过内套与第一节钢管连接对正，并调整对接焊缝位置，使两节钢管之间焊缝底部预留9±1mm宽，再采用打码与液压千斤顶进行调直，保证钢管通长直线度高于1/600，在坡口处临时加焊，采用等强度坡口电弧焊。所述内套为内衬钢管。
优选的，步骤（4）中，采用气体保护焊自动打底，第1～3道为气体保护焊，第4道为气体保护摆动焊打底，第1道焊焊前采用氧割枪预热，每道焊后进行打磨。
采用二氧化碳气体保护焊，焊接钢管时，采用直流正接；
焊条采用Φ1.2mm天津金桥生产的JQ-MG70S-6型（即ER50-6）；
焊条采用Φ1.2mm焊丝时，典型工艺参数为：电弧电压为19V，焊接电流为120～130A；生产上所用工艺参数为：电弧电压为18～26V，焊接电流为80～260A；
二氧化碳气体流量应随焊接电流的增大、焊接速度的增加和焊丝伸出长度的增加而加大，二氧化碳气体流量的范围控制在8～25L/min，有利于保护熔池和熔滴，以避免出现渣层及气孔等缺陷；
Φ1.2mm焊丝二氧化碳保护焊，焊丝伸出长度控制在8～14mm，以减少飞溅、堵塞，增强焊接质量。
在焊接回路中，为使焊接电弧稳定和减少飞溅，一般需串联合适的电感，当电感值太大时，短路电流增长速度太慢，就会引起大颗粒的金属飞溅和焊丝成段炸断，造成熄弧或使起弧变得困难；当电感值太小时，短路电流增长速度太快，会造成很细颗粒的金属飞溅，使焊缝边缘不齐，成形不良。
优选的，步骤（5）中，自动埋弧焊所用的焊接系统由山东奥太电气公司生产的逆变1250A埋弧焊机、焊头十字滑板、埋弧焊机头、焊丝盘、焊剂斗组成。
优选的，步骤（5）中，采用引燃电弧、送丝、电弧移动及焊接收尾等过程，控制滚轮回转线速度（100-1000mm/min）与焊接速度相匹配，实现对钢管全自动水平埋弧焊盖面；依次对钢管接长进行第一道、第二道……自动埋弧焊施焊，直至接口焊平为止，每道焊后进行清渣。
选择焊丝H10Mn2SiA+焊剂SJ101，焊丝规格为Ф4.0mm，此种组合低温冲击韧性力学性能较好。焊丝表面最好镀铜，镀铜层既可防锈，也可改善焊丝与导电嘴的电接触状况。焊丝应当用盘丝机整齐盘绕在焊丝盘上，使焊接过程稳定并减少焊接辅助时间。焊丝应严格控制S、P元素含量不大于0.04%，避免焊接过程中形成“液态薄膜”。焊剂使用前在350～400℃烘干1～2h。
焊接层数1工艺参数：电流为：420～460A，电压为：30～32V，焊接速度为30～36m/h，电源种类为直流反接；焊接层数2工艺参数：电流为：500～550A，电压为：32～34V，焊接速度为18～25m/h，电源种类为直流反接；焊接层数3工艺参数：电流为：550～600A，电压为：34～36V，焊接速度为25～30m/h，电源种类为直流反接。
焊丝外伸长度：40～50mm，对于下调量不够的焊缝，可采用加长导电嘴实现下调。
焊接堆散高度：25～40mm；焊丝倾角：垂直。
应将焊丝逆焊件旋转方向后移适当距离，使焊接熔池正好转到中心位置凝固，偏移量：60mm～70mm。
优选的，步骤（5）中，将钢管置于电动滚轮架上，移动十字焊接操作中心平台至合适位置，环缝焊接通过电动滚轮架和十字焊接操作中心的伸缩臂焊接实现。
优选的，步骤（6）中，由专业焊缝探伤人员利用A型显示脉冲反射式探伤仪对管件对接焊接部位进行超声波探伤检测，其工作频率控制在2～2.5MHz，并做好焊缝超声波探伤报告和记录。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，利用钢管断面圆弧形特性进行专项工艺设计：采用Y字形坡口进行大口径无缝钢管焊接，并采用气体保护焊打底、自动埋弧焊盖面，采用电动滚轮架、十字焊接操作中心组成专业钢管自动焊接技术，保证钢管柱通长直线度、整体性和密闭性等质量要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 为本发明一种大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工示意图；
图中：1～16分别为1～16道焊，其中1～3道焊为气体保护焊，4道焊为气体保护摆动焊，5～16道焊为埋弧焊；17、钢管壁厚；18、坡口切割角度；19、焊接部分底部宽度；20、焊接部分上部宽度。
具体实施方式
为了便于理解本发明，以下将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
参照图1，一种大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，包括以下步骤：
（1）将电动滚轮架、十字焊接操作中心安装就位并调试，对所用设备及检测仪器进行检查并检验合格；
（2）将待焊接加长的钢管吊放到电动滚轮架上，对钢管接长端自动坡口切割；
（3）安装钢管柱接头内套，对正调直；
（4）通过十字焊接操作中心MIG气体保护焊接系统与电动滚轮架电机联动，采用气体保护焊自动打底；
（5）采用自动埋弧焊盖面进行钢管柱焊接接长；
（6）焊缝探伤检测、验收。
步骤（1）中，所述电动滚轮架为走轨式电动滚轮架。
步骤（2）中，利用QUY180型履带吊将待焊接加长的钢管依次吊放到电动滚轮架上，并调整钢管位置；利用由三维调节丝杆及滑板组成的氧乙炔切割调节机构对钢管接长端自动坡口切割，在坡口切割前，应进行测量划线，大口径无缝钢管对接采用Y字形坡口焊接，如壁厚30mm管件、坡口切割成55°。
步骤（3）中，将第一节钢管接口处一端焊接内套-内衬钢管，内套与钢管之间有2mm间距差，内套长200mm；将第二节钢管通过内套与第一节钢管连接对正，并通过电动滚轮架行走装置调整对接焊缝位置，使两节钢管之间焊缝底部预留9mm宽，再采用打码与液压千斤顶进行调直，保证钢管通长直线度高于1/600，在坡口处临时加焊，采用等强度坡口电弧焊。
步骤（4）中，采用气体保护焊自动打底，第1～3道为气体保护焊，第4道为气体保护摆动焊打底，第1道焊焊前采用氧割枪预热，每道焊后进行打磨。
采用二氧化碳气体保护焊，焊接钢管时，采用直流正接；
焊条采用Φ1.2mm天津金桥生产的JQ-MG70S-6型（即ER50-6）；
焊条采用Φ1.2mm焊丝时，工艺参数为：电弧电压为19V，焊接电流为120～130A；
二氧化碳气体流量应随焊接电流的增大、焊接速度的增加和焊丝伸出长度的增加而加大，二氧化碳气体流量的范围控制在8～25L/min，有利于保护熔池和熔滴，以避免出现渣层及气孔等缺陷；
Φ1.2mm焊丝二氧化碳保护焊，焊丝伸出长度控制在8～14mm，以减少飞溅、堵塞，增强焊接质量。
在焊接回路中，为使焊接电弧稳定和减少飞溅，需串联合适的电感，当电感值太大时，短路电流增长速度太慢，就会引起大颗粒的金属飞溅和焊丝成段炸断，造成熄弧或使起弧变得困难；当电感值太小时，短路电流增长速度太快，会造成很细颗粒的金属飞溅，使焊缝边缘不齐，成形不良。
步骤（5）中，自动埋弧焊所用的埋弧焊接系统由山东奥太电气公司生产的逆变1250A埋弧焊机、焊头十字滑板、埋弧焊机头、焊丝盘、焊剂斗组成。
步骤（5）中，采用引燃电弧、送丝、电弧移动及焊接收尾等过程，控制滚轮回转线速度（100-1000mm/min）与焊接速度相匹配，实现对钢管全自动水平埋弧焊盖面；依次对钢管接长进行第一道、第二道……自动埋弧焊施焊，直至接口焊平为止，每道焊后进行清渣。
选择焊丝H10Mn2SiA+焊剂SJ101，焊丝规格为Ф4.0mm，此种组合低温冲击韧性力学性能较好。焊丝表面最好镀铜，镀铜层既可防锈，也可改善焊丝与导电嘴的电接触状况。焊丝应当用盘丝机整齐盘绕在焊丝盘上，使焊接过程稳定并减少焊接辅助时间。焊丝应严格控制S、P元素含量不大于0.04%，避免焊接过程中形成“液态薄膜”。焊剂使用前在350～400℃烘干1～2h。
焊接层数1工艺参数：电流为：420～460A，电压为：30～32V，焊接速度为30～36m/h，电源种类为直流反接；焊接层数2工艺参数：电流为：500～550A，电压为：32～34V，焊接速度为18～25m/h，电源种类为直流反接；焊接层数3工艺参数：电流为：550～600A，电压为：34～36V，焊接速度为25～30m/h，电源种类为直流反接。
焊丝外伸长度：40～50mm，对于下调量不够的焊缝，可采用加长导电嘴实现下调。
焊接堆散高度：25～40mm；焊丝倾角：垂直。
应将焊丝逆焊件旋转方向后移适当距离，使焊接熔池正好转到中心位置凝固，偏移量：60mm～70mm。
步骤（5）中，将钢管置于电动滚轮架上，移动十字焊接操作中心平台至合适位置，环缝焊接通过电动滚轮架和十字焊接操作中心的伸缩臂焊接实现。
步骤（6）中，由专业焊缝探伤人员利用A型显示脉冲反射式探伤仪对管件对接焊接部位进行超声波探伤检测，其工作频率控制在2～2.5MHz，并做好焊缝超声波探伤报告和记录。
通过以上步骤，通过对钢管对接走轨式电动滚轮架、十字焊接操作中心组成气体保护电弧焊打底与埋弧焊盖面一体的先进自动焊接工艺技术来确保钢管的一级焊缝质量。
实施时，上述方法可进行如下实施例的优化或扩展，以下所有实施例中的技术特征和步骤，均可以在合理的范围内任意组合，实施例的划分仅是为了举例和阅读方便，不做组合方式和保护范围的限制。
实施例1
一种大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，对某施工现场进行钢管柱自动焊接接长，包括以下步骤：
（1）根据施工参数设计，钢管柱长为27.0～30.1m，超过周边环境最大运输长度（12.0m）以上，钢管柱必须现场接长；采用HJ-2000×2000十字焊接操作中心（MIG气体保护焊接系统、焊枪冷却循环水箱、埋弧焊焊接系统、氧乙炔切割焊枪调节机构、走轨式电动滚轮架（2套全主动滚轮架称主动轮、4套被动式滚轮架称丛动轮）进行自动焊接接长；
（2）选取直径750mm、壁厚30mm钢管进行接长，坡口切割成55°；
（3）将第一节钢管接口处一端焊接内衬钢管，内衬钢管与钢管之间有2mm间距差，内衬钢管长200mm，将第二节钢管通过内衬钢管与第一节钢管连接对正，并通过走轨式电动滚轮架行走装置调整对接焊缝位置，使两节钢管之间焊缝底部预留9mm宽，再采用打码与液压千斤顶进行调直，保证钢管通长直线度高于1/600；
（4）采用气体保护焊自动打底，1～3道进行气体保护焊打底，第4道进行气体保护摆动焊打底，第1道焊焊前采用氧割枪预热，每道焊后进行打磨；
焊条采用Φ1.2mm天津金桥生产的JQ-MG70S-6型（即ER50-6）；
焊条采用Φ1.2mm焊丝时，工艺参数为：电弧电压为19V，焊接电流为120～130A；
二氧化碳气体流量的范围控制在8～25L/min；焊丝伸出长度控制在8～14mm；
（5）采用自动埋弧焊盖面进行钢管柱焊接接长；
埋弧焊接系统由山东奥太电气公司生产的逆变1250A埋弧焊机、焊头十字滑板、埋弧焊机头、焊丝盘、焊剂斗组成；
选择焊丝H10Mn2SiA+焊剂SJ101，焊丝规格为Ф4.0mm；
焊丝外伸长度：40～50mm，对于下调量不够的焊缝，可采用加长导电嘴实现下调；焊丝倾角：垂直；
（6）采用A型显示脉冲反射式探伤仪对钢管柱对接焊接部位进行超声波探伤检测，其工作频率控制在2～2.5MHz，并做好焊缝超声波探伤报告和记录。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将电动滚轮架、十字焊接操作中心安装就位并调试，所用设备及检测仪器均已检查并检验合格；
（2）将待焊接加长的钢管吊放到电动滚轮架上，对钢管接长端自动坡口切割；
（3）安装钢管柱接头内套、对正调直；
（4）通过十字焊接操作中心MIG气体保护焊接系统与电动滚轮架电机联动，采用气体保护焊自动打底；
（5）采用自动埋弧焊盖面进行钢管柱焊接接长；
（6）焊缝探伤检测、验收。
2.如权利要求1所述的大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，其特征在于：步骤（2）中，利用履带吊将待接长的钢管依次吊放到电动滚轮架上，并调整钢管位置；利用由三维调节丝杆及滑板组成的氧乙炔切割调节机构对钢管接长端自动坡口切割，在坡口切割前，进行测量划线，大口径无缝钢管对接采用Y字形坡口焊接。
3.如权利要求1或2所述的大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，其特征在于：步骤（3）中，将第一节钢管接口处一端焊接内套，将第二节钢管通过内套与第一节钢管连接对正，并调整对接焊缝位置，使两节钢管之间焊缝底部预留9±1mm宽，再采用打码与液压千斤顶进行调直，保证钢管通长直线度高于1/600，在坡口处临时加焊，采用等强度坡口电弧焊。
4.如权利要求1或2所述的大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，其特征在于：步骤（4）中，采用气体保护焊自动打底，第1～3道为气体保护焊，第4道为气体保护摆动焊打底，第1道焊焊前采用氧割枪预热，每道焊后进行打磨。
5.如权利要求4所述的大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，其特征在于：采用二氧化碳气体保护焊，焊接钢管时，采用直流正接；
焊条采用Φ1.2mm天津金桥生产的JQ-MG70S-6型；
焊条采用Φ1.2mm焊丝时，工艺参数为：电弧电压为18～26V，焊接电流为80～260A；
二氧化碳气体流量的范围控制在8～25L/min；
Φ1.2mm焊丝二氧化碳保护焊，焊丝伸出长度控制在8～14mm。
6.如权利要求1或2所述的大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，其特征在于：步骤（5）中，采用引燃电弧、送丝、电弧移动及焊接收尾过程，控制滚轮回转线速度与焊接速度相匹配，实现对钢管全自动水平埋弧焊盖面。
7.如权利要求1或2所述的大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，其特征在于：步骤（5）中，选择焊丝H10Mn2SiA+焊剂SJ101，焊丝规格为Ф4.0mm。
8.如权利要求7所述的大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，其特征在于：焊丝外伸长度：40～50mm，对于下调量不够的焊缝，采用加长导电嘴实现下调；焊接堆散高度：25～40mm；焊丝倾角：垂直。
9.如权利要求1或2所述的大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，其特征在于：步骤（5）中，将钢管置于电动滚轮架上，移动十字焊接操作中心平台至合适位置，环缝焊接通过电动滚轮架和十字焊接操作中心的伸缩臂焊接实现。
10.如权利要求1或2所述的大口径钢管柱轮式自动焊接接长施工方法，其特征在于：步骤（6）中，由专业焊缝探伤人员利用A型显示脉冲反射式探伤仪对管件对接焊接部位进行超声波探伤检测，其工作频率控制在2～2.5MHz，并做好焊缝超声波探伤报告和记录。
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