CN114713938A - 一种工艺管道机器人自动打底工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，涉及管道焊接技术领域，保证打底焊缝的厚度在4‑5mm，通过对焊接位置、焊接参数、层间温度等调整和控制，实现工艺管道打底焊接，保证焊透且焊缝成形美观，获得更高的焊接质量同时，简化工序，在焊接过程中使得焊丝在电弧热的作用下充分熔化，同时可以消除打底焊和操作过程中引起的焊接缺陷，提高焊接效率，降低焊接成本，熔敷效率高。

Description

一种工艺管道机器人自动打底工艺方法
技术领域
本发明涉及管道焊接技术领域，特别是涉及一种工艺管道机器人自动打底工艺方法。
背景技术
工艺管道大部分是无缝钢管，材质为碳素钢、低合金钢、不锈钢等，主要用于制造石油、天然气输送管道及容器的原料，是油气输送管道最常用的材料，具有高强度、高韧性和良好的焊接性等综合性能，尤其在海底油气输送管道领域有着广泛的应用。机器人自动打底工艺是一种高效的焊接技术，通过机器人的程序、焊接电源的特性及激光测距并根据组对情况实时变化焊接参数的强大功能，可使用在管道自动焊接中，常规施焊时，通常需采用钨极氩弧焊打底，埋弧填充盖面，工艺复杂，焊接效率低。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，包括：
（1）采用机械加工的方法将准备焊接的管件切断、坡口，按照相应标准规定对管件坡口附近除去污物；
（2）选用与母材匹配的焊材，包括干燥、无油、无锈的专用焊丝，并在焊接前对所用焊丝进行相应的焊前检查；
（3）如果有相关工艺需求要进行焊前预热，待焊件需要达到预热温度后方可焊接，并控制层间温度；采用管子卡在变位机卡盘旋转焊接、机器人焊枪位置不变的1G工艺方法，背面无衬垫保护进行焊接，保证背面穿透无缺陷；
（4）焊接过程中，对焊枪位置、焊接参数及层间温度进行调整和控制，机器人配备的激光测距程序先测量整个管口组对情况并存储，最后达到在焊接过程中自动调用不同焊接参数的目的，实现工艺管道机器人自动打底焊接；
（5）焊后经过焊缝外观检测、X射线检测、超声波检测、超声波检测、拉伸强度及冲击韧性试验质量检测。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，焊枪在坡口内向工件发出柔软的焊接电弧，电弧整体表现为灯罩状，通过机器人自身的摆动使得左右坡口内母材均熔化。
前所述的一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，在点焊点处起弧焊接，过渡形式为短路过渡。
前所述的一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，干伸长在10～15mm，15mm为最佳。
前所述的一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，焊接时接线法为直流正接。
前所述的一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，焊接电流180-210A，电弧电压17-19V，焊接速度260-320mm/min。
前所述的一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，适用于管径≥159mm，壁厚≥6mm的工艺管道打底焊缝焊接。
本发明的有益效果是：
（1）本发明保证打底焊缝的厚度在4-5mm，通过对焊接位置、焊接参数、层间温度等调整和控制，实现工艺管道打底焊接，保证焊透且焊缝成形美观，获得更高的焊接质量同时，简化工序，在焊接过程中使得焊丝在电弧热的作用下充分熔化，同时可以消除打底焊和操作过程中引起的焊接缺陷，提高焊接效率，降低焊接成本，熔敷效率高；
（2）本发明中过渡形式为短路过渡，此种过渡形式通过电弧热使得填充金属熔化充分，有效减少焊接缺陷的产生，且焊接速度较比正常的气体保护焊快50%，效率高；
（3）本发明中由于根焊工艺送丝速度较比普通气体保护焊要快很多，熔敷效率大，且由于其电弧较软，焊接过程中对间隙的适应性大，减少击穿的现象的出现，使得填充金属熔化充分，焊接速度快，其热输入较低，效率高；
（4）本发明中通过激光测距程序对整个管口组对后间隙进行扫描，达到根据间隙的变化的同时焊接参数也跟随变化的效果；
（5）本发明中焊前预热温度、层间温度及热输入根据项目及工艺需求进行控制，有效避免焊接裂纹产生；
（6）本发明经过焊缝外观检测、X射线检测、超声波检测、拉伸强度及冲击韧性试验，焊缝成型良好，焊缝表面无明显的未融合、未焊透、咬边等宏观焊接缺陷，焊缝强度可与母材强度相配，内部无气孔、夹渣、裂纹等微观焊接缺陷。
附图说明
图1为本发明的焊缝焊道层次图；
图2为本发明的焊接时管子及焊枪位置图；
图3为打底焊缝表面成形照片；
图4为本发明实验时的焊缝排道图。
具体实施方式
本实施例提供的一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，具体如下：
一、焊接设备与材料
（1）焊接设备选用CLOOS焊接机器人，型号为QRC-410E，与CLOOS焊接电源型号为Qineo Pulse 451 PRO及变位机连用；
（2）焊接材料母材为Q235B（低合金钢），规格为Φ273×10mm，屈服强度＞235Mpa，抗拉强度＞415MPa；采用Φ1.2mm线径的低合金钢气体保护焊焊丝JQ·MG50-6。
二、焊前准备
（1）坡口加工：采用车床加工对Q235B低合金钢开V型坡口，坡口角度为单边30°，钝边0-1mm，间隙2-3mm，坡口加工过程需要校正管子圆度，保证错边量≤1mm，如图1所示；
（2）清理：管件坡口边缘20-30mm范围内的铁锈、油污等污物用磨光机打磨干净；
（3）对接装配：鉴于实际焊接中采用内对口器组对装配，所以试验时管件采用内口龙门卡搭桥式进行装配定位，过程中使用了管子支撑确保管子圆度及组对精度；
（4）预热：未进行预热。
三、焊接过程
（1）焊接位置：1G位置，管子旋转，焊枪不动；
（2）焊枪位置：为了保证焊缝穿透无缺陷，焊前需调整焊枪位置，焊接时调整焊枪为2点钟位置，管件顺时针旋转，铁水稍微倒流，如图2所示；
（3）通过对焊接位置、焊接参数、层间温度、机器人程序及激光测距程序等调整和控制，可采用多层多道焊，焊接工艺参数如表1，焊道顺序如图4所示，
表1 焊接参数
Figure 774685DEST_PATH_IMAGE002
四、焊后检测
经过焊缝外观检测、X射线检测、超声波检测、拉伸强度及冲击韧性试验，检测和试验结果是：焊缝成型良好，焊缝表面无明显的未融合、未焊透、咬边等宏观焊接缺陷，焊缝强度可与母材强度相配，内部无气孔、夹渣、裂纹等微观焊接缺陷。
该工艺对工艺管道开V型对称坡口，坡口角度α取值为60±5°，组对间隙2-3mm，钝边b为0-1mm，错边量c为0-1mm，通过对机器人激光测距程序、轨迹程序、焊接参数及层间温度等调整和控制，实现工艺管道对接打底焊缝的焊接。整个焊接过程中背面无需进行背面保护，保证背面焊透，且因此焊接工艺方法送丝速度较比正常气体保护焊快，可达到6m/min以上，故此工艺的焊接速度比正常的气体保护焊要快的多，可达到300mm/min，且在焊接过程中注意焊缝层间温度的控制，可有效避免焊接裂纹产生。
综上所述，通过本发明技术方案，可以实现消除打底和清根工序，简化工序，提高焊接效率，保证焊接质量，解决工艺管道采用钨极氩弧焊打底时焊接工作量大，质量控制要求高，焊接效率低，成本高等难题。打底效果要比钨极氩弧焊工艺打底效率提高3倍，比正常的气体保护焊工艺打底效率提高50%。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，其特征在于：包括：
（1）采用机械加工的方法将准备焊接的管件切断、坡口，按照相应标准规定对管件坡口附近除去污物；
（2）选用与母材匹配的焊材，包括干燥、无油、无锈的专用焊丝，并在焊接前对所用焊丝进行相应的焊前检查；
（3）如果有相关工艺需求要进行焊前预热，待焊件需要达到预热温度后方可焊接，并控制层间温度；采用管子卡在变位机卡盘旋转焊接、机器人焊枪位置不变的1G工艺方法，背面无衬垫保护进行焊接，保证背面穿透无缺陷；
（4）焊接过程中，对焊枪位置、焊接参数及层间温度进行调整和控制，机器人配备的激光测距程序先测量整个管口组对情况并存储，最后达到在焊接过程中自动调用不同焊接参数的目的，实现工艺管道机器人自动打底焊接；
（5）焊后经过焊缝外观检测、X射线检测、超声波检测、超声波检测、拉伸强度及冲击韧性试验质量检测。
2.根据权利要求1所述的一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，其特征在于：焊枪在坡口内向工件发出柔软的焊接电弧，电弧整体表现为灯罩状，通过机器人自身的摆动使得左右坡口内母材均熔化。
3.根据权利要求1或2所述的一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，其特征在于：在点焊点处起弧焊接，过渡形式为短路过渡。
4.根据权利要求3所述的一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，其特征在于：干伸长在10～15mm，15mm为最佳。
5.根据权利要求1所述的一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，其特征在于：焊接时接线法为直流正接。
6.根据权利要求1或5所述的一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，其特征在于：焊接电流180-210A，电弧电压17-19V，焊接速度260-320mm/min。
7.根据权利要求1所述的一种工艺管道机器人自动打底工艺方法，其特征在于：适用于管径≥159mm，壁厚≥6mm的工艺管道打底焊缝焊接。
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