CN115229304A - 基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
一种基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺方法，采用以下步骤实现：一，按照图纸加工坡口；二，完成坡口组对并点焊固定；三，按照工件焊缝走向，调用机器人行走程序；四，进行工件预热；五，进行机器人全自动焊接；六，进行焊后处理。本发明提高了焊接速度，降低了焊接热输入，提高了焊缝性能，提高了焊接质量；降低焊接启停弧次数，降低了焊缝缺陷风险概率；实现长时间焊接速度均一、稳定，焊接不间断，焊缝质量提高，焊接效率提高。
Description
技术领域
本发明涉及焊接工艺，尤其涉及一种基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺，属于海洋石油工程领域。
背景技术
在海洋工程钢结构中，存在大量的板状、管状或者板管对接的结构，这些结构的壁厚基本在16-100mm之间，结构的焊缝需要填充大量的焊接金属、较长时间才能完成一个节点的焊接。目前，这种结构基本上都是由焊工手持焊枪完成。而对于焊工来说，随着长时间的焊接，体力下降，焊接速度下降，对于焊枪的控制能力也随之下降，焊接质量无法得到保证，这种情况下，工人需要不断的停下进行休息、调整，也相对造成焊接接头增多，增加了缺陷的风险概率。因此，整体的焊接效率、焊接质量都随之下降。因此，需要开发一种焊接速度快、焊接效率高、焊接质量稳定的焊接工艺，来完成较大焊接工作量的节点的焊接。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，提供一种基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺方法，其采用焊接机器人带动焊枪，可以不间断的完成一条焊缝的焊接，焊缝成形美观、均匀。机器人焊接速度快，同样的电流电压参数下，焊接热输入小的多，具有焊接质量稳定可靠、焊接效率高的特点。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺，采用以下焊接步骤：
第一步：将海洋工程钢结构钢板或者管件按照图纸要求加工坡口，并对坡口进行清理打磨；
第二步：将坡口加工完毕的工件按照要求进行组对，并进行点焊固定；
第三步：机器人中设定了若干程序模块，包括行走程序模块、焊接程序模块，按照工件焊缝走向进行机器人行走程序模块调用及调整；
第四步：按照要求进行焊接工件的预热；
第五步：调用机器人焊接程序模块，进行机器人全自动焊接：程序模块根据坡口形状自动进行参数计算，包括每层焊接厚度、每层排布焊道数量等；
第六步：进行焊后处理待检。
所述第一步的焊接坡口，坡口形状为单边V、单面V、K形、X形，并且焊缝为全熔透焊缝，厚度为16-100mm之间。坡口及周围25mm范围内要打磨光亮，防止铁锈、杂质等影响焊接质量。
所述第二步坡口组对间隙控制在1.5-4.0mm之间，钝边控制在1-2mm之间。
所述第三步，调用机器人的行走模块程序，并根据实际情况调整机器人行走路径坐标。
所述第四步，根据实际的壁厚进行焊接预热。
所述第五步，根据坡口的形状，调用焊接程序模块。程序根据不同的坡口形状、不同的焊接方法，进行每层焊缝厚度的抬高量、每层排布的焊道数量进行计算，启动焊接，机器人自动进行焊接，期间无法人工干预，除非紧急停止。焊接采用直流电源焊接，焊接电流150-280A，焊接电压19-32V，焊接速度为250-450mm/min，热输入≤2.0kJ/mm。焊接保护气为二氧化碳和氩气混合气或纯二氧化碳气体，流量为15-25L/min。
所述第六步进行焊后处理包括表面打磨、背面处理，如果焊后背面熔透效果无法达到要求，可进行背面清根，并采用半自动的焊接方法进行补焊处理。焊缝表面外观如果有不满足要求的情况，可采用砂轮机打磨。
本发明的有益效果：本发明由于采用了上述技术方案，对海洋工程钢结构的坡口进行焊接，焊接速度是半自动焊接方法的2倍左右，采用同样的焊接参数，机器人全自动焊接热输入小，焊接接头性能高。另外，焊接过程可完成整条焊缝不间断焊接，启停弧次数少，降低了焊缝缺陷概率。焊接速度快，而且不间断，造成焊接效率比半自动方法要高很多，焊接热输入稳定，焊接质量高。
附图说明
图1为本发明适用单边V型坡口示意图；
图2为本发明适用单面V型坡口示意图；
图3为本发明适用X型坡口示意图；
图4为本发明适用K型坡口示意图；
图5为本发明焊接板状结构示意图。
图中主要标号说明：
1.机器人手臂、2.板状焊件、3.焊枪。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供了一种基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺，采用以下焊接步骤：
第一步：将海洋工程钢结构钢板或者管件按照图纸要求加工坡口，并对坡口进行清理打磨；本发明适用于16-100mm之间的坡口全位置焊接。
第二步：将坡口加工完毕的工件按照要求进行组对，并进行点焊固定，坡口组对间隙控制在1.5-4.0mm之间，钝边控制在1-2mm之间；
第三步：机器人中设定了若干程序模块，包括行走程序模块、焊接程序模块，按照工件焊缝走向进行机器人行走程序模块调用及调整，根据实际情况调整机器人行走路径坐标；
第四步：按照壁厚不同，对工件进行焊前预热；
第五步：调用机器人焊接程序模块，进行机器人全自动焊接：根据坡口的形状，调用焊接程序模块。程序根据不同的坡口形状、不同的焊接方法，进行每层焊缝厚度的抬高量、每层排布的焊道数量进行计算，启动焊接，机器人自动进行焊接，期间无法人工干预，除非紧急停止。焊接采用直流电源焊接，焊接电流150-280A，焊接电压19-32V，焊接速度为250-450mm/min，热输入≤2.0kJ/mm。焊接保护气为二氧化碳和氩气混合气或纯二氧化碳气体，流量为15-25L/min。
第六步：进行焊后处理待检。如果焊后背面熔透效果无法达到要求，可进行背面清根，并采用半自动的焊接方法进行补焊处理。焊缝表面外观如果有不满足要求的情况，可采用砂轮机打磨。
上述为基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺，未作说明的技术为现有技术，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺，其特征在于：采用以下焊接步骤：
第一步：将海洋工程钢结构钢板或者管件按照图纸要求加工坡口，坡口角度偏差为±2°，并对坡口进行清理打磨；
第二步：将坡口加工完毕的工件按照要求进行组对，并进行点焊固定；
第三步：按照工件焊缝走向进行机器人行走程序调用或调整；
第四步：进行焊接工件的预热；
第五步：进行机器人全自动焊接；
第六步：进行焊后处理待检。
2.根据权利要求1所述的基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺，其特征在于：所述工艺适用于如单边V、单面V、K形、X形等多种全熔透坡口形式。
3.根据权利要求1所述的基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺，其特征在于：所述工艺能够预设多个机器人运行程序，可根据不同施工结构随时调用、调节。
4.根据权利要求1所述的基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺，其特征在于：所述第五步中机器人全自动焊接的工艺可采用熔化极气体保护焊或者药芯气体保护焊等焊接方法。
5.根据权利要求1所述的基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺，其特征在于：所述第五步中，采用直流电源焊接，焊接电流150-280A，焊接电压19-32V，焊接速度为250-450mm/min，热输入≤2.0kJ/mm。焊接保护气为二氧化碳和氩气混合气或纯二氧化碳气体，流量为15-25L/min。
6.根据权利要求1所述的基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺，其特征在于：所述工艺适用于板厚16-100mm结构的焊接。
7.根据权利要求1所述的基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺，其特征在于：所述工艺适用于板状结构对接、管状结构对接或者板管对接的全位置焊接。
8.根据权利要求1所述的基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺，其特征在于：所述第六步进行焊后处理包括表面打磨、背面处理。
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