CN202726282U - 螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，包括固定平台以及平行固定在所述固定平台上的轨道和钢管旋转辊道，所述钢管旋转辊道用于径向旋转螺旋焊钢管；还包括焊接机构，所述焊接机构包括可移动地设置在所述轨道上的支撑底座、焊接电源、电气控制装置和焊头移动机构，以及设置在所述焊头移动机构上的焊头；所述焊头移动机构设置在所述支撑底座上，用于调整所述焊头的位置和在所述轨道上轴向移动所述支撑底座；所述电气控制装置分别与所述焊头移动机构和钢管旋转辊道连接，用于控制所述焊头移动机构和钢管旋转辊道。实现了螺旋焊钢管对头外焊缝的自动埋弧焊接，符合标准规定，且不切除对头部分，没有造成材料浪费。

Description

螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置

技术领域

本实用新型涉及螺旋焊钢管焊接技术领域，尤其涉及一种螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置。

背景技术

现有技术中，螺旋焊接钢管在生产线生产中是采用连续焊接生产，即原料检验→备卷→上卷→拆卷→三辊直板头板尾→带钢位置控制→七辊矫平→带钢位置控制→带钢板头、板尾切齐、对头焊接→带钢位置控制→送料→（上述工序在飞焊小车上进行）→飞焊坑储料→带钢位置控制→钢板边除锈→带钢表面清扫→带钢位置控制→带钢边粗铣（铁屑收集）→带钢位置控制→带钢边精铣（铁屑收集）→带钢表面清扫→带钢位置控制→带钢递送→板边预弯→导板→带钢位置控制→成型→内焊→外焊→等离子切管→运管→钢管输送到精整工段。

当前面一卷钢卷的板尾到对头工序时，下一钢卷已经打开，经矫平后送到对头焊工序，进行板头与板尾的切割和对缝焊接，在此工序上，只能进行对头缝的上焊缝（卷成钢管的内焊缝）焊接，而无法进行下焊缝（卷成钢管的外焊缝）焊接，钢管对头的外焊缝焊接只能在钢管离线后到缺陷修补工序完成。

高压输送管道API SPEC 5L《管线钢管规范》（美国石油学会标准）第44版规定：“成品螺旋焊缝钢管上的钢带/钢板对头焊缝应采用埋弧焊或埋弧焊与金属极气体保护电弧组合焊接方法焊接”；GB/T9711《石油天然气工业输送钢管交货技术条件》（国家标准）规定：“成品螺旋焊管上的钢带对头焊缝应做适当的焊前准备，且应采用自动埋弧焊、自动熔化极气体保护电弧焊或这些焊接工艺的复合焊焊接”；低压流体管道SY/T5037《低压流体输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管》（行业标准）规定：“成品螺旋焊管上的钢带对头焊缝应采用埋弧焊法焊接，内外埋弧焊缝各不少于一道”。

目前，高压输送管道用螺旋埋弧焊接钢管的对头外焊缝采用埋弧自动焊接方法比较困难，为了保证焊缝质量，多都采用了切除法切掉，一个对头焊缝管段轻的有几百公斤，重的约有一吨多，材料损失较大。低压流体管道用的螺旋埋弧焊接钢管的对头外焊缝多采用手工焊接方法焊接，这显然不符合上述关于成品螺旋焊钢管对头外焊缝应采用埋弧自动焊接的标准规定。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

本实用新型提供一种螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，用以解决现有技术中手工焊接螺旋焊钢管对头外焊缝不符合标准规定和切除螺旋焊钢管对头部分产生浪费的问题。

（二）技术方案

本实用新型提供一种螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，包括固定平台以及平行固定在所述固定平台上的轨道和钢管旋转辊道，所述钢管旋转辊道用于径向旋转螺旋焊钢管；

还包括焊接机构，所述焊接机构包括可移动地设置在所述轨道上的支撑底座、焊接电源、电气控制装置和焊头移动机构，以及设置在所述焊头移动机构上的焊头；

所述焊头移动机构设置在所述支撑底座上，用于调整所述焊头的位置和在所述轨道上轴向移动所述支撑底座；所述焊接电源与所述焊头连接，为所述焊头提供能量源；所述电气控制装置分别与所述焊头移动机构和钢管旋转辊道连接，用于控制所述焊头移动机构和钢管旋转辊道。

如上所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，优选的是，所述焊头移动机构包括：

固定在所述支撑底座上的支架；

设置在所述支架上的焊头升降移动机构，用于调整所述焊头的纵向高度；

设置在所述焊头升降移动机构上的焊头横向移动机构，所述焊头设置在所述焊头横向移动机构上，所述焊头横向移动机构用于调整所述焊头的横向位置；

设置在所述支撑底座上的焊头轴向移动机构，用于调整所述焊头的轴向位置。

如上所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，优选的是，所述电气控制装置包括复合速度控制装置，用于根据所述预设的焊接速度控制所述钢管旋转辊道和焊头轴向移动机构。

如上所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，优选的是，所述焊头轴向移动机构的驱动机构为直线电机，且所述直线电机具有变频器，使得所述焊头的轴向移动速度可调；

所述钢管旋转辊道的驱动机构为旋转电机，且所述旋转电机具有变频器，使得螺旋焊钢管的径向旋转速度可调。

如上所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，优选的是，所述电气控制装置还包括焊接电源控制装置，与所述焊接电源连接，用于开启和关闭所述焊接电源。

如上所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，优选的是，所述钢管旋转辊道包括链条张紧装置，用于张紧所述钢管旋转辊道的链条。

如上所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，优选的是，还包括：

焊头微调机构，与所述焊头连接，用于微调所述焊头的位置；

焊头浮动机构，与所述焊头连接，用于保持所述焊头相对于螺旋焊钢管外表面的高度不变。

如上所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，优选的是，还包括：

钢管轴向固定装置，设置在螺旋焊钢管的轴向两端，用于在轴向方向上固定螺旋焊钢管。

如上所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，优选的是，还包括：

钢管输送辊道，用于将待对头外缝焊焊接的螺旋焊钢管输送到所述钢管旋转辊道上，并将已完成对头外焊缝焊接的钢管输送到下一工序。

（三）有益效果

本实用新型所提供的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置包括焊接机构和钢管旋转辊道，其中，焊接机构包括焊头、焊接电源、焊头移动机构和电气控制装置，通过电气控制装置来控制焊头和钢管旋转辊道，使得焊头的轴向移动速度和钢管的径向旋转速度的复合速度满足预设的焊接速度，从而实现螺旋焊钢管对头外焊缝的自动埋弧焊接，符合标准规定，且不切除对头部分，没有造成材料浪费。

附图说明

图1为本实用新型实施例中螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置主视图；

图2为本实用新型实施例中螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置俯视图；

图3为本实用新型实施例中螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置左视图；

图4为本实用新型实施例中电气控制装置组成示意图；

图中，a：固定平台；b：轨道；c：支撑底座；d：支架；1：焊接机构；2：钢管旋转辊道；3：焊头移动机构；31：焊头升降移动机构；32：焊头横向移动机构；33：焊头轴向移动机构；4：电气控制装置；41：复合速度控制装置；42：焊接电源控制装置；5：焊头；6：焊接电源；7：钢管输送辊道；8：焊头微调机构；9：钢管轴向固定装置；10：焊头浮动机构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

图1所示为本实用新型实施例中螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置主视图，本实用新型实施例中螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置包括固定平台a以及平行固定在固定平台a上的轨道b和钢管旋转辊道2，钢管旋转辊道2用于径向旋转螺旋焊钢管；还包括焊接机构1，焊接机构1包括可移动地设置在轨道b上的支撑底座c、焊接电源6、电气控制装置4和焊头移动机构3，以及设置在焊头移动机构3上的焊头5；焊头移动机构3设置在支撑底座c上，用于调整焊头5的位置，使得焊头5正对钢管的外焊缝，还用于在轨道b上轴向移动支撑底座c；焊接电源6与焊头5连接，为焊头5提供能量源；电气控制装置4分别与焊头移动机构3和钢管旋转辊道2连接，用于控制焊头移动机构3和钢管旋转辊道2，使得焊头5的轴向移动速度和螺旋焊钢管的径向旋转速度的复合速度满足预设的焊接速度。

其中，支撑底座c一般为直线行走小车，可以在轨道b上直线行走；焊头5优选包括焊丝和焊剂，根据焊接需要可以采用双丝或单丝焊接。

在对螺旋焊钢管（以下简称“钢管”）外焊缝焊接之前，需要调整焊头5的位置，使其正对外焊缝的焊接起点。

钢管的对头外焊缝经过表面处理后，就可以进入对头外焊缝焊接工序。本实施例中优选用钢管输送辊道7将钢管输送到钢管对头外焊缝焊接工位，即将钢管输送到钢管旋转辊道2上，钢管旋转辊道2将钢管托起，启动钢管旋转辊道2径向旋转钢管，将外焊缝的焊接起点旋转到钢管的上表面，启动焊头移动机构3移动焊头5，将焊头5移动至正对钢管的外焊缝的焊接起点。

下面就可以进行钢管对头外焊缝的焊接了，首先通过成型参数（即预设的焊接速度）得到一个焊头5的轴向移动速度和螺旋焊钢管的径向旋转速度的复合速度（该速度为工艺规定速度，在程序设计时已设定），可以通过输入装置（如键盘、触摸屏）将这个复合速度发送给电气控制装置4，电气控制装置4控制钢管旋转辊道2径向旋转钢管和焊头移动机构3轴向移动焊头5，实现对钢管对头外焊缝的焊接。

为保证焊接质量，尤其是焊头5的相对钢管的行走路线必须与外焊缝一致，本实施例中可以在正常焊接之前调试焊头5的轴向移动速度和钢管的径向旋转速度的复合速度。

焊头5相对钢管对头外焊缝行走焊接时，观察焊丝走向（为便于观察可以在外焊缝上设置指示灯），可以通过输入装置微调焊头5轴向移动速度和/或钢管旋转辊道2旋转速度，予以纠正，反复几次调整，使焊头5的轴向移动速度和钢管旋转速度的复合速度满足焊头5相对钢管的行走路线与对头外焊缝基本一致，确认该复合速度。

本实用新型所提供的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置包括焊接机构1和钢管旋转辊道2，其中，焊接机构包括焊头5、焊接电源6、焊头移动机构3和电气控制装置4，通过电气控制装置4来控制焊头5和钢管旋转辊道2，使得焊头5的轴向移动速度和钢管的径向旋转速度的复合速度满足预设的焊接速度，从而实现螺旋焊钢管对头外焊缝的自动埋弧焊接，符合标准规定，且不切除对头部分，没有造成材料浪费。

为方便、准确地调整焊头的位置，本实施例中优选焊头移动机构3包括焊头升降移动机构31、焊头横向移动机构32和焊头轴向移动机构33，其中，焊头升降移动机构31设置在固定在支撑底座c上的支架d上，用于调整焊头5的纵向高度，以适应钢管不同管径规格变化的需要；焊头横向移动机构32设置在焊头升降移动机构31上，焊头5则设置在所述焊头横向移动机构上，便于焊头横向移动机构32调整焊头5的横向位置和焊头升降移动机构31调整焊头5的纵向高度，以适应焊接工艺参数变化的需要，这些工艺参数包括焊接电源6电流电压和焊头5轴向移动速度，它们的变化会影响焊接焊缝的外观形状，需要相应地调整焊头5的横向位置来保证焊接焊缝的外观、几何尺寸符合要求；焊头轴向移动机构33设置在所述支撑底座c上，用于调整焊头5的轴向位置。通过对焊头5纵向、横向和轴向三维坐标的调整，使得焊头5能够更精准的对准钢管对外焊缝的焊接起点，同时也方便操作。

实际操作中，钢管输送到钢管旋转辊道2上后，启动钢管旋转辊道2将外焊缝的焊接起点旋转到钢管的上表面，然后启动焊头轴向移动机构33在轨道b上移动焊接机构1，使得焊头5与外焊缝焊接起点在钢管同一截面上，继而启动焊头横向移动机构32移动焊头5靠近外焊缝焊接起点，最后启动焊头升降移动机构31将焊头5移动至相对外焊缝焊接起点的合适高度，从而完成了对焊头5位置的调整。

为进一步精确调整焊头5的位置正对外焊缝的焊接起点，本实施例中优选螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置还包括焊头微调机构8，与焊头5连接，用于微调焊头5，具体可以为微调焊头5相对于对外焊缝焊接起点的偏心距，使得焊头5正对钢管外焊缝的焊接起点。

在焊接过程中，还需要保持焊头5相对钢管外表面的高度不变，本实施例中焊接机构1还可以包括焊头浮动机构10，与焊头5连接，以保证焊接焊缝融池的深度稳定均匀。

图4所示为本实用新型实施中电气装置的组成示意图，因为焊头5的轴向移动速度和钢管的径向旋转速度的复合速度（即预设的焊接速度）是确定值，所以需要根据该确定值设置焊头5的轴向移动速度和钢管的径向旋转速度，实现上述设置的方式有很多，如图4所示，本实施例中优选电气控制装置4包括复合速度控制装置41，复合速度控制装置41通过控制钢管旋转辊道2和焊头轴向移动机构33使得钢管的径向旋转速度和焊头5的轴向移动速度的复合速度等于预设的焊接速度。通过控制钢管旋转辊道2和焊头轴向移动机构33来实现对钢管旋转速度和焊头5轴向移动速度的控制，省去了电气控制装置4和焊头5以及电气控制装置4与钢管之间的传动机构设置，节省成本，同时还简化了装置的结构。

相应地，焊头轴向移动机构33还用于接收电气控制装置4的控制指令设置焊头5的轴向移动速度，上述控制指令即为焊头5的轴向移动速度值；钢管旋转辊道2还用于接收电气控制装置4的控制指令设置钢管的径向旋转速度，上述控制指令即为钢管的径向旋转速度值。

本实施例中焊头轴向移动机构33的驱动机构可以为直线电机，钢管旋转辊道2的驱动机构为旋转电机，同时为了实现焊头5的轴向移动速度和钢管的径向旋转速度可调，本实施例中优选上述直线电机和旋转电机均具有变频器。

由于钢管设置在钢管旋转辊道2上，为保证外焊缝焊接过程中钢管的径向旋转速度稳定，本实施例中钢管旋转辊道2可以包括链条张紧装置22，用于张紧钢管旋转辊道2的链条，防止在焊接过程中因链条松动造成钢管摆动而导致焊头5相对钢管外表面的行走路线偏离外焊缝。当然，如果在焊接过程中钢管在轴向方向上发生偏移也会导致焊头5相对钢管外表面的行走路线偏离外焊缝，因此需要在轴向方向上固定钢管，本实施例中可以通过在钢管的轴向两端设置钢管轴向固定装置9，以在轴向方向上固定钢管。

前面已经说明焊接电源6的电流电压也会影响外焊缝的外观形状，具体为直流电源会影响焊接焊缝融池的深度，交流电源会影响焊接焊缝外观形状的美观，基于此，本实施例中焊接电源6包括2个电流为1000A的直流电源和一个电流为1200A的交流电源，如图4所示，优选电气控制装置4包括焊接电源控制装置42，与焊接电源6连接，用于开启和关闭焊接电源6，可以通过输入装置（如键盘、触摸屏）设置焊接电源的电流电压值发送给焊接电源控制装置42来控制焊接电源6的输出电流电压值，从而使得焊缝的外观、几何尺寸符合要求。

当焊头5行走到外焊缝终点时，在合适位置切断焊接电源6，停止焊接，再停止钢管旋转辊道2和焊头轴向移动机构33，停止焊头5的移动。清掉外焊缝的焊渣，这时，可以启动钢管旋转辊2使钢管旋转，利用X射线、超声波等检测装置检查焊缝的质量情况，必要时再次进行缺陷修补。确认该根钢管焊接程序完成后，启动钢管输送辊道7将钢管输送到下一工序。准备下一根钢管对头外焊缝的焊接。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，其特征在于，

包括固定平台以及平行固定在所述固定平台上的轨道和钢管旋转辊道，所述钢管旋转辊道用于径向旋转螺旋焊钢管；

还包括焊接机构，所述焊接机构包括可移动地设置在所述轨道上的支撑底座、焊接电源、电气控制装置和焊头移动机构，以及设置在所述焊头移动机构上的焊头；

所述焊头移动机构设置在所述支撑底座上，用于调整所述焊头的位置和在所述轨道上轴向移动所述支撑底座；所述焊接电源与所述焊头连接，为所述焊头提供能量源；所述电气控制装置分别与所述焊头移动机构和钢管旋转辊道连接，用于控制所述焊头移动机构和钢管旋转辊道。

2.根据权利要求1所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，其特征在于，所述焊头移动机构包括：

固定在所述支撑底座上的支架；

设置在所述支架上的焊头升降移动机构，用于调整所述焊头的纵向高度；

设置在所述焊头升降移动机构上的焊头横向移动机构，所述焊头设置在所述焊头横向移动机构上，所述焊头横向移动机构用于调整所述焊头的横向位置；

设置在所述支撑底座上的焊头轴向移动机构，用于调整所述焊头的轴向位置。

3.根据权利要求2所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，其特征在于，所述电气控制装置包括复合速度控制装置，用于根据所述预设的焊接速度控制所述钢管旋转辊道和焊头轴向移动机构。

4.根据权利要求2所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，其特征在于，所述焊头轴向移动机构的驱动机构为直线电机，且所述直线电机具有变频器，使得所述焊头的轴向移动速度可调；

所述钢管旋转辊道的驱动机构为旋转电机，且所述旋转电机具有变频器，使得螺旋焊钢管的径向旋转速度可调。

5.根据权利要求1所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，其特征在于，所述电气控制装置还包括焊接电源控制装置，与所述焊接电源连接，用于开启和关闭所述焊接电源。

6.根据权利要求1所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，其特征在于，所述钢管旋转辊道包括链条张紧装置，用于张紧所述钢管旋转辊道的链条。

7.根据权利要求1所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，其特征在于，还包括：

焊头微调机构，与所述焊头连接，用于微调所述焊头的位置；

焊头浮动机构，与所述焊头连接，用于保持所述焊头相对于螺旋焊钢管外表面的高度不变。

8.根据权利要求1-7任一所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，其特征在于，还包括：

钢管轴向固定装置，设置在螺旋焊钢管的轴向两端，用于在轴向方向上固定螺旋焊钢管。

9.根据权利要求1-7任一所述的螺旋焊钢管对头外焊缝自动焊接装置，其特征在于，还包括：

钢管输送辊道，用于将待对头外缝焊焊接的螺旋焊钢管输送到所述钢管旋转辊道上，并将已完成对头外焊缝焊接的钢管输送到下一工序。

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