一種螺旋埋弧鋼管焊接工藝評定方法
一種螺旋埋弧鋼管焊接工藝評定方法
【專利摘要】本發明公開了一種螺旋埋弧焊管工藝評定方法,按照如下步驟：使管材段沿圓周周向旋轉并沿管材段軸線方向平移，通過周向旋轉與軸線方向平移合成螺旋線運動；使焊槍在管材段螺旋線上進行多自由度多絲埋弧內外焊；采用激光跟蹤系統、數字化焊接電源系統、焊接參數實時采集與記錄系統、交流伺服驅動系統，實時檢測與記錄焊縫的焊接位置、焊接參數、坡口尺寸及焊道形貌的，實現螺旋埋弧焊管工藝評定。
【專利說明】一種螺旋埋弧鋼管焊接工藝評定方法
【技術領域】:
[0001]本發明屬于螺旋埋弧鋼管焊接工藝【技術領域】，涉及一種螺旋埋弧焊管工藝評定方法。
【背景技術】:
[0002]油氣輸送用螺旋埋弧焊管是國內外管道建設主要產品之一。根據石油輸送用鋼管技術規格書及技術條件要求，生產前必須在鋼管上或采用相同合金系的平板進行焊接工藝評定，以確保焊縫質量。
[0003]目前，在鋼管上進行焊接工藝評定需制管工廠進行預生產，但由于實際生產線較長，完成焊接工藝評定需要大量的人力物力，并在焊接參數調節過程造成大量管材的浪費等。采用平板對接進行焊接工藝評定，其無法模擬現場焊接時管材真實受力狀態、焊接溫度場及焊槍在螺旋縫上的空間位置，其參數調整量和焊縫形貌的控制與實際生產存在一定的差異。這就需要一種可在實驗室進行螺旋埋弧焊管工藝評定方法，確保與實際生產緊密結合，焊接過程不但可以真實代表管材真實狀態，同時根據焊管規格可在螺旋線上的空間調節焊槍位置，最終通過焊接工藝評定，可優化焊道形貌確保焊縫質量，而且可以節約大量人力財力，減少管材的消耗等。
【發明內容】
:
[0004]本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種螺旋埋弧焊管工藝評定方法，克服了生產線上采用鋼管或實驗室采用平板進行焊接工藝評定的缺點。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案來解決的:
[0006]采用約2米的螺旋縫管段，通過管段的周向旋轉與軸向平移合成螺旋線，同時通過調節焊槍在螺旋線上的空間位置，可完成不同規格螺旋埋弧焊鋼管的工藝評定。由于該焊接工藝評定方法完全模擬了管材在實際生產焊接過程中的應力狀態、焊接溫度場及焊槍位置，其焊接參數的調整與實際生產線基本一致，所以其結果用于實際螺旋管生產中，具有較好的吻合性。最終通過評定的焊接工藝，能夠確保實際生產的螺旋縫管材的焊縫質量，而且可節約大量人力物力，減少管材的消耗等。
[0007]本發明采用的技術方案:
[0008]使管材段沿圓周周向旋轉并沿管材段軸線方向平移，通過周向旋轉與軸線方向平移合成螺旋線運動；使焊槍在管材段螺旋線上進行多自由度多絲埋弧內外焊；采用激光跟蹤系統、數字化焊接電源系統、焊接參數實時采集與記錄系統、交流伺服驅動系統，實時檢測與記錄焊縫的焊接位置、焊接參數、坡口尺寸及焊道形貌的，實現螺旋埋弧焊管工藝評定。
[0009]本發明的螺旋埋弧焊管工藝評定方法使焊接時管材應力狀態及焊接溫度場與實際情況基本一致；采用管材段沿周向旋轉與軸向平移，實現螺旋運動；采用多自由度多絲埋弧內外焊機頭，實現焊槍在螺旋線上空間位置的調整；采用激光跟蹤系統、數字化焊接電源系統、焊接參數實時采集與記錄系統及交流伺服驅動系統，實現焊縫自動跟蹤以及焊接位置、焊接參數、坡口尺寸及焊道形貌的實時檢測與記錄。
[0010]所述的螺旋縫管段長2000-2400mm，管徑為Φ508πιπι-Φ 1422mmm，壁厚小于等于25.4mm。
[0011]所述的周向旋轉與軸向平移是指管段在焊接臺車上進行周向旋轉的同時與臺車一起在軌道上沿管段軸線方向進行平移運動，其周向旋轉速度和軸向平移速度取決于螺旋線焊接速度與鋼管的螺旋角度。
[0012]所述的焊接臺車主要由鋼管支撐旋轉輥機構、鋼管防竄壓緊機構、焊接電刷組、臺車驅動機構、旋轉驅動機構、防竄壓緊驅動氣缸組、電刷驅動氣缸組成。焊接過程臺車在軌道上直線勻速運動的同時，其鋼管支撐旋轉輥進行周向旋轉。
[0013]所述的多自由度為機頭可在水平-垂直方向直線運動，同時可在水平面與垂直面旋轉，并且調節焊槍可單獨調節焊絲的間距、高度、前后傾角及左右位置。
[0014]所述的多絲埋弧為外焊雙絲，內焊3絲。
[0015]所述的焊槍在螺旋線上的空間位置的調節為焊槍螺旋線上調節水平旋轉角度、焊槍側傾旋轉角度、焊槍前后與上下位置、焊絲前后傾角、焊絲間距、焊絲干伸長量及焊絲在螺旋線上偏離鋼管水平位置的距離或弧長(外焊為偏離管體外上水平位置，內焊為偏離管體內下水平位置)。
[0016]本發明具有的優點和效果:
[0017]1、本發明可在實驗室采用螺旋管段代替平板進行焊接工藝評定焊。
[0018]2、本發明焊接過程管段的運動方式為周向旋轉與軸向平移，其驅動均采用交流伺服驅動系統，合成的螺旋運動速度精度高。
[0019]3、本發明激光跟蹤系統、數字化逆變焊接電源系統、焊接參數實時采集與記錄系統及交流伺服驅動系統，實驗過程可實現焊縫自動跟蹤以及焊接位置、焊接參數、坡口尺寸、焊道形貌的實時檢測與記錄。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0020]圖1是多功能多絲埋弧焊接裝置的整體結構示意圖。
[0021]圖2是圖1的俯視圖。
[0022]圖3是外焊主機與多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭結構主視圖。
[0023]圖4是圖3的左視圖。
[0024]圖5是圖3的俯視圖。
[0025]圖6是多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭水平旋轉示意圖。
[0026]圖7是多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭側傾示意圖。
[0027]圖8是內焊機構與4絲直縫埋弧內焊機頭結構示意圖。
[0028]圖9是圖8的俯視圖。
[0029]圖10是3絲螺旋埋弧內焊機頭結構示意圖。
[0030]圖11是TIG/MIG組合內焊機頭結構示意圖。
[0031]圖12是多功能臺車機構主視圖。
[0032]圖13是圖12的俯視圖。[0033]【專利附圖】
【附圖說明】:1、焊接輔助臺架；2、外焊主機；3、多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭；4、內焊升降立柱；5、內焊升降懸臂；6、內焊三維調節機構；7、4絲直縫埋弧內焊機頭；8、3絲螺旋埋弧內焊機頭；9、TIG/MIG組合內焊機頭；10、多功能焊接臺車；11、數字化SAW焊機；12、MAG外焊焊機；13、TIG內焊焊機；14、MIG內焊焊機；15、MAG外焊水冷箱；16、TIG/MIG內焊水冷箱；17、MIG內焊送絲機；18、SAff內焊送絲機；19、外焊焊劑大料斗；20、外焊送絲盤；21、內焊焊絲盤；22、焊劑供給裝置；23、焊劑回收裝置；24、氣保焊氣體配比柜；25、外焊控制臺；26、內焊控制臺；27、焊接軌道；2-1、外焊主機橫移底座；2_2、外焊主機立柱；2-3、外焊主機焊懸臂；2-4、外焊主機驅動機構；2-5、底座直線導軌；2-6、底座絲杠絲母；2-7、立柱直線導軌；2-8、立柱絲杠絲母；3-1、外焊機頭水平旋轉機構；3-2、外焊機頭側傾機構；3_3、外焊水平微調移動機構；3-4外焊垂直微調移動機構；3-5、外焊微調驅動伺服電機；3-6、6絲SAW外焊送絲機構弧形支架；3-7、6絲SAW外焊送絲機安裝固定機構；3_8、6絲SAW外焊送絲機；3-9、MAG外焊送絲機；3_10、6絲SAW外焊絲矯直器；3_11、MAG外焊絲矯直器；3-12、6絲SAW外焊送絲彈簧管；3-13、MAG外焊送絲彈簧管；3_14、6絲SAW外焊焊槍；3-15、MAG外焊水冷焊槍；3-16、6絲SAW外焊機構拐型連接件；3_17、MAG外焊機構連接件；3-18、6絲SAW外焊焊槍前后傾角及間距調整機構；3-19、MAG外焊垂直位置調節機構；3-20、埋弧焊激光跟蹤監測系統；3-21、焊劑小料斗；3-22、焊劑回收嘴；4_1、內焊升降立柱架；4_2、內焊立柱底座；4-3、內焊升降立柱驅動機構；5-1、內焊升降懸臂梁；5-2、內焊升降懸臂左側滑動機構；5-3、內焊升降懸臂右側滑動機構；6-1、內焊三維調節機構X軸滑架；6-2、內焊三維調節機構Y軸滑架；6-3、內焊三維調節機構Z軸滑架；7-1、4絲直縫埋弧內焊焊槍；7_2、4絲直縫埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構；7-3、4絲直縫埋弧內焊焊槍隨動機構；7-4、4絲直縫埋弧內焊激光指示燈；7-5、4絲直縫埋弧內焊視頻器；7-6、4絲直縫埋弧內焊焊劑供給料斗；7-7、4絲直縫埋弧內焊焊劑回收嘴；7-8、4絲直縫埋弧內焊連接板；8-1、3絲螺旋埋弧內焊焊槍；8-2、3絲螺旋埋弧內焊焊劑船；8-3、3絲螺旋埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構；8_4、3絲螺旋埋弧內焊焊槍水平旋轉機構；8-5、3絲螺旋埋弧內焊焊槍側傾機構；8_6、3絲螺旋埋弧內焊激光指示燈；8-7、3絲螺旋埋弧內焊視頻監視器；8-8、3絲螺旋埋弧內焊焊劑供給料斗；8-9、3絲螺旋埋弧內焊焊劑回收嘴；8-10、3絲螺旋埋弧內焊連接板；9_1、MIG水冷焊槍；9-2、MIG焊槍升降機構；9_3、MIG焊槍擺動機構；9-4、TIG水冷焊槍；9-5、TIG送絲管；9_6、TIG焊送絲機；9_7、TIG焊槍擺動機構；9_8、TIG焊槍弧壓調節機構；9-9、TIG/MIG內焊連接板；10-1、平板焊接工作臺；10_2、鋼管支撐與旋轉輥機構；10-3、鋼管防竄壓緊機構；10-4焊接導電刷組；10-5、臺車車架；10-6、臺車驅動機構；10-7、旋轉輥驅動機構；10-8、氣缸組；10-9、臺車行走輥輪。
【具體實施方式】:
[0034]實施例1:進行Φ 1422 X 21.4mm螺旋縫鋼管實例
[0035]如圖1至圖13所示，一種多功能多絲埋弧焊接裝置，包括焊接輔助臺架1、外焊主機2、多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3、內焊升降立柱4、內焊升降懸臂5、內焊三維調節機構6、4絲直縫埋弧內焊機頭7、3絲螺旋埋弧內焊機頭8、TIG/MIG組合內焊機頭9、多功能焊接臺車10、數字化SAW焊機11、MAG外焊焊機12、TIG內焊焊機13、MIG內焊焊機14,MAG外焊水冷箱15、TIG/MIG內焊水冷箱16、MIG內焊送絲機17、SAW內焊送絲機18、夕卜焊焊劑大料斗19、外焊送絲盤20、內焊焊絲盤21、焊劑供給裝置22、焊劑回收裝置23、氣保焊氣體配比柜24、外焊控制臺25、內焊控制臺26、焊接軌道27。
[0036]所述數字化SAW焊機11、MAG外焊焊機12、MAG外焊水冷箱15、外焊焊劑大料斗19、外焊送絲盤20、焊劑供給裝置22分別固定于焊接輔助臺架I上方；外焊主機2安裝于焊接輔助臺架I的左下方；多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3通過外焊機頭水平旋轉機構3-1與外焊主機2的外焊主機焊懸臂2-3聯接，每把焊槍可在空間位置前后、左右及上下移動，同時還可在水平面與垂直面旋轉；內焊升降立柱4安裝固定于焊接輔助臺架I右前方；內焊升降懸臂5通過內焊升降懸臂左側滑動機構5-2和內焊升降懸臂右側滑動機構
5-3與內焊升降立柱4相聯接，并伸向左方；內焊三維調節機構6、4絲直縫埋弧內焊機頭7依次通過螺桿安裝固定在內焊升降懸臂5左端；3絲螺旋埋弧內焊機頭8、TIG/MIG組合內焊機頭9分別通過3絲螺旋埋弧內焊連接板(8-10)和TIG/MIG內焊連接板9_9安裝于內焊三維調節機構6的左端；焊接軌道27安裝于多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭的正下方，并一直延伸到和內焊升降立柱4的正前方，焊接軌道27由兩條平行軌道組成；多功能焊接臺車10放置于焊接軌道27之上，可在導軌上無級變速直線運動；TIG內焊焊機13、MIG內焊焊機14、TIG/MIG內焊水冷箱16、氣保焊氣體配比柜24分別固定于焊接輔助臺架I后下方；MIG內焊送絲機17和SAW內焊送絲機18分別安裝固定于內焊升降懸臂5內；內焊焊絲盤21安裝固定于內焊升降立柱4右方；焊劑回收裝置23安裝固定于焊接輔助臺架I右方；外焊控制臺25和內焊控制臺26分別固定于多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3以及4絲直縫埋弧內焊機頭7外側，并與多功能焊接臺車10保留20-30mm位置。
[0037]所述外焊主機2、多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3、多功能焊接臺車10、數字化SAW焊機11、MAG外焊焊機12、MAG外焊水冷箱15、焊劑供給裝置22、焊劑回收裝置23、氣保焊氣體配比柜24分別與外焊控制臺25相聯接；內焊升降立柱4、內焊升降懸臂5、內焊三維調節機構6、4絲直縫埋弧內焊機頭7、3絲螺旋埋弧內焊機頭8、TIG/MIG組合內焊機頭9、多功能焊接臺車10、TIG內焊焊機13、MIG內焊焊機14、TIG/MIG內焊水冷箱16、MIG內焊送絲機17、SAff內焊送絲機18、焊劑供給裝置22、焊劑回收裝置23、氣保焊氣體配比柜24分別與內焊控制臺26相聯接。
[0038]如圖3至圖5所示，外焊主機2主要包括外焊主機橫移底座2-1、外焊主機立柱
2-2、外焊主機焊懸臂2-3、外焊主機驅動機構2-4、底座直線導軌2-5、底座絲杠絲母2_6、立柱直線導軌2-7、立柱絲杠絲母2-8等構造。其中，外焊主機立柱2-2安裝于外焊主機橫移底座2-1上方，并與底座直線導軌2-5和底座絲杠絲母2-6聯接，外焊主機立柱2-2可在外焊主機橫移底座2-1上方前后移動；外焊主機焊懸臂2-3安裝于外焊主機立柱2-2前方，并與立柱直線導軌2-7和立柱絲杠絲母2-8聯接，外焊主機焊懸臂2-3可在外焊主機立柱2-2前方上下移動；外焊主機驅動機構2-4分別安裝于外焊主機橫移底座2-1后方和外焊主機立柱2-2上方。所述外焊主機2用于連接支撐多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3，并可對焊接位置進行水平-垂直方向上的粗調。
[0039]為可滿足平板對接焊、直縫/螺旋縫焊管外焊、不銹鋼復合焊管外焊機頭的位置參數、焊槍位置參數及焊接工藝的調整要求，本實施例提供的多功能多絲埋弧焊接裝置包含多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3。
[0040]如圖3至圖7所示，所述多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3包括外焊機頭水平旋轉機構3-1、外焊機頭側傾機構3-2、外焊水平微調移動機構3-3、外焊垂直微調移動機構3-4、外焊微調驅動伺服電機3-5、6絲SAW外焊送絲機構弧形支架3_6、6絲SAW外焊送絲機安裝固定機構3-7、6絲SAW外焊送絲機3-8、MAG外焊送絲機3_9、6絲SAW外焊絲矯直器
3-10、MAG外焊絲矯直器3-11、6絲SAW外焊送絲彈簧管3_12、MAG外焊送絲彈簧管3_13、6絲SAW外焊焊槍3-14、MAG外焊水冷焊槍3_15、6絲SAW外焊機構拐型連接件3_16、MAG外焊機構連接件3-17、6絲SAW外焊焊槍前后傾角及間距調整機構3-18、MAG外焊垂直位置調節機構3-19、埋弧焊激光跟蹤監測系統3-20、焊劑小料斗3-21、焊劑回收嘴3_22。
[0041]其中，外焊水平微調移動機構3-3安裝固定于外焊機頭水平旋轉機構3-1上方；夕卜焊垂直微調移動機構3-4安裝固定于外焊水平微調移動機構3-3上方；外焊微調驅動伺服電機3-5分別安裝固定于外焊水平微調移動機構3-3的后方和外焊垂直微調移動機構3-4的上方；外焊機頭側傾機構3-2安裝固定于外焊垂直微調移動機構3-4的前方；6絲SAW外焊送絲機構弧形支架3-6通過6絲SAW外焊機構拐型連接件3-16與外焊機頭側傾機構3_2相聯接；6絲SAW外焊送絲機3-8通過6絲SAW外焊送絲機安裝固定機構3_7與6絲SAW外焊送絲機構弧形支架3-6相聯接；6絲SAW外焊焊槍前后傾角及間距調整機構3-18安裝固定于6絲SAW外焊機構拐型連接件3-16的下方；6絲SAW外焊絲矯直器3_10、6絲SAW外焊送絲彈簧管3-12依次安裝固定于6絲SAW外焊送絲機3-8與6絲SAW外焊焊槍前后傾角及間距調整機構3-18之間；6絲SAW外焊焊槍3-14安裝在6絲SAW外焊焊槍前后傾角及間距調整機構3-18前方，并與6絲SAW外焊送絲彈簧管3-12相聯接；焊劑小料斗3_21安裝固定在埋弧焊激光跟蹤監測系統3-20的左前側；焊劑回收嘴3-22安裝固定于6絲SAW外焊焊槍前后傾角及間距調整機構3-18的右前側；MAG外焊送絲機3-9通過MAG外焊機構連接件3-17安裝固定于6絲SAW外焊機構拐型連接件3-16的左側；MAG外焊絲矯直器3_11安裝固定于MAG外焊送絲機3-9上方；MAG外焊送絲彈簧管3_13、MAG外焊水冷焊槍3_15依次安裝在MAG外焊送絲機3-9下方，并通過MAG外焊垂直位置調節機構3_19與6絲SAW外焊機構拐型連接件3-16左側相聯接。
[0042]如圖8和圖9所示，所述內焊升降立柱4包括內焊升降立柱架4-1、內焊立柱底座
4-2、內焊升降立柱驅動機構4-3。其中，內焊升降立柱架4-1安裝固定在內焊立柱底座4-2上方；內焊升降立柱驅動機構4-3分別安裝于內焊升降立柱架4-1的左上方和右上方位置。
[0043]如圖8和圖9所示，所述內焊升降懸臂5包括內焊升降懸臂梁5-1、內焊升降懸臂左側滑動機構5-2、內焊升降懸臂右側滑動機構5-3。其中，內焊升降懸臂梁5-1通過內焊升降懸臂左側滑動機構5-2和內焊升降懸臂右側滑動機構5-3安裝固定在內焊升降立柱架4~1 上。
[0044]如圖8和圖9所示，所述內焊三維調節機構6包括內焊三維調節機構X軸滑架6-1、內焊三維調節機構Y軸滑架6-2、內焊三維調節機構Z軸滑架6-3。其中，內焊三維調節機構X軸滑架6-1、內焊三維調節機構Y軸滑架6-2、內焊三維調節機構Z軸滑架6-3依次安裝固定在內焊升降懸臂梁5-1的左側。
[0045]為滿足直縫焊管內焊機頭的位置參數、焊槍位置參數及焊接工藝調整的要求，本實施例公開的多功能多絲埋弧焊接裝置安裝有4絲直縫埋弧內焊機頭7。如圖8和圖9所示，所述4絲直縫埋弧內焊機頭7包括4絲直縫埋弧內焊焊槍7-1、4絲直縫埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構7-2、4絲直縫埋弧內焊焊槍隨動機構7-3、4絲直縫埋弧內焊激光指示燈7-4、4絲直縫埋弧內焊視頻器7-5、4絲直縫埋弧內焊焊劑供給料斗7-6、4絲直縫埋弧內焊焊劑回收嘴7-7、4絲直縫埋弧內焊連接板7-8。
[0046]其中，4絲直縫埋弧內焊焊槍7-1安裝在4絲直縫埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構7-2上；4絲直縫埋弧內焊焊槍隨動機構7-3安裝于4絲直縫埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構7-2后方；4絲直縫埋弧內焊焊劑回收嘴7-7安裝固定在4絲直縫埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構7-2的前方；4絲直縫埋弧內焊激光指示燈7-4、4絲直縫埋弧內焊視頻器7-5、4絲直縫埋弧內焊焊劑供給料斗7-6安裝固定在4絲直縫埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構7-2與4絲直縫埋弧內焊焊槍隨動機構7-3之間；4絲直縫埋弧內焊連接板7-8安裝固定在4絲直縫埋弧內焊機頭7后方，用于聯接4絲直縫埋弧內焊機頭7與內焊三維調節機構6。
[0047]本實施例的多功能多絲埋弧焊接裝置設置有3絲螺旋埋弧內焊機頭8，可以滿足螺旋埋弧焊管內焊機頭位置參數、焊槍位置參數及焊接工藝的調整要求。如圖10所示，所述3絲螺旋埋弧內焊機頭8包括3絲螺旋埋弧內焊焊槍8-1、3絲螺旋埋弧內焊焊劑船8-2、3絲螺旋埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構8-3、3絲螺旋埋弧內焊焊槍水平旋轉機構8-4,3絲螺旋埋弧內焊焊槍側傾機構8-5、3絲螺旋埋弧內焊激光指示燈8-6、3絲螺旋埋弧內焊視頻監視器8-7、3絲螺旋埋弧內焊焊劑供給料斗8-8、3絲螺旋埋弧內焊焊劑回收嘴8-9、3絲螺旋埋弧內焊連接板8-10。
[0048]其中，3絲螺旋埋弧內焊焊槍8-1安裝在3絲螺旋埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構8-3上；3絲螺旋埋弧內焊焊劑船8-2安裝固定在3絲螺旋埋弧內焊焊槍8-1外側；3絲螺旋埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構8-3通過3絲螺旋埋弧內焊焊槍側傾機構8-5與3絲螺旋埋弧內焊焊槍水平旋轉機構8-4相聯接；3絲螺旋埋弧內焊焊劑回收嘴8-9安裝在3絲螺旋埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構8-3的前方；3絲螺旋埋弧內焊激光指示燈8-6、3絲螺旋埋弧內焊視頻監視器8-7、3絲螺旋埋弧內焊焊劑供給料斗8-8安裝依次安裝在3絲螺旋埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構8-3與3絲螺旋埋弧內焊懸臂連接板8-10之間；3絲螺旋埋弧內焊連接板8-10安裝固定在3絲螺旋埋弧內焊機頭8后方，用于聯接3絲螺旋埋弧內焊機頭8與內焊三維調節機構6。
[0049]如圖11所示，所述TIG/MIG組合內焊機頭9包括MIG水冷焊槍9-1、MIG焊槍升降機構9-2、MIG焊槍擺動機構9-3、TIG水冷焊槍9_4、TIG送絲管9_5、TIG焊送絲機9_6、TIG焊槍擺動機構9-7、TIG焊槍弧壓調節機構9-8、TIG/MIG內焊連接板9_9。
[0050]其中，MIG水冷焊槍9-1通過MIG焊槍升降機構9_2與MIG焊槍擺動機構9_3相聯接JIG水冷焊槍9-4通過TIG焊槍弧壓調節機構9-8與TIG焊槍擺動機構9_7相聯接；TIG焊送絲機9-6安裝在TIG水冷焊槍9-4后方；TIG送絲管9_5安裝在TIG焊送絲機9_6與TIG水冷焊槍9-4之間，并與TIG焊送絲機9-6前端相聯接；TIG/MIG內焊連接板9_9在TIG/MIG組合內焊機頭9后方，用于聯接TIG/MIG組合內焊機頭9與內焊三維調節機構6。
[0051]如圖12和圖13所示，所述多功能焊接臺車10包括平板焊接工作臺10-1、鋼管支撐與旋轉輥機構10-2、鋼管防竄壓緊機構10-3、焊接導電刷組10-4、臺車車架10-5、臺車驅動機構10-6、旋轉輥驅動機構10-7、氣缸組10-8、臺車行走輥輪10-9。
[0052]其中，鋼管防竄壓緊機構10-3安裝固定在臺車車架10-5的左右兩端；焊接導電刷組10-4安裝在臺車車架10-5中間區域位置；氣缸組10-8分別安裝在鋼管防竄壓緊機構10-3左右側與焊接導電刷組10-4的下方，可驅動鋼管防竄壓緊機構10-3和焊接導電刷組10-4運動；鋼管支撐與旋轉輥機構10-2安裝在鋼管防竄壓緊機構10-3與焊接導電刷組10-4之間；旋轉輥驅動機構10-7與鋼管支撐與旋轉輥機構10-2相聯接，可驅動鋼管支撐與旋轉輥機構10-2周向旋轉；臺車驅動機構10-6安裝固定在臺車車架10-5的右后方，可驅動多功能焊接臺車10在焊接軌道27上運動；平板焊接工作臺10-1安裝在臺車車架10-5中間區域和焊接導電刷組10-4上方，進行鋼管焊接時可將平板焊接工作臺10-1吊走；臺車行走輥輪10-9安裝在臺車車架10-5下方。
[0053]本實施例提供的多功能多絲埋弧焊接裝置，可實現螺旋縫鋼管的粗絲MAG/MIG預焊，外縫單絲、雙絲及3絲-6絲埋弧焊工藝，內縫單絲、雙絲及3絲埋弧焊工藝；以上所有的焊接工藝都可在該焊接裝置上完成，該焊接裝置雙面焊一次焊接的板/壁厚可達到50mm，焊接工藝過程可節約大量人力財力、耗時短、效率高。此外，在焊接的同時，可實現焊接坡口尺寸、焊接參數及焊接位置的實時檢測與記錄，以及焊接參數可隨焊接坡口尺寸自動調整。
[0054]實施例2:
[0055]采用實施例1所述的多功能多絲埋弧焊接裝置進行Φ 1422X21.4mm螺旋縫管內焊。
[0056]將已成型好的螺旋縫管材段放于鋼管支撐與旋轉錕機構10-2上，在鋼管兩端的端面和內壁采用鋼管防竄壓緊機構10-3將待焊鋼管壓緊，調控鋼管支撐與旋轉錕機構10-2將螺旋鋼管焊接坡口旋轉到鋼管內下平面中心位置。并在內焊三維調節機構Z軸滑架
6-3的左端安裝3絲螺旋埋弧內焊機頭8。
[0057]調控多功能焊接臺車10、內焊升降立柱4及內焊升降懸臂5將3絲螺旋埋弧內焊機頭8伸到鋼管內部坡口中心線上，并使槍頭距管體內表面水平位置約30-50mm。
[0058]根據焊接工藝設計要求調節3絲螺旋埋弧內焊焊槍水平旋轉機構8-4和3絲螺旋埋弧內焊焊槍側傾機構8-5，將3絲螺旋埋弧內焊機頭8水平旋轉約69.9°，垂直側傾旋轉約5.5°，確保3絲螺旋埋弧內焊焊槍8-1每把焊槍都在坡口鈍邊平面內。同時，調控內焊三維調節機構Y軸滑架6-2、內焊三維調節機構Z軸滑架6-3及3絲直縫埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構8-3，將焊絲調整到坡口中心，并按照焊接工藝設計要求將焊絲偏心距、傾角、伸長量及焊絲間距調到規定范圍。
[0059]啟動數字化SAW焊機11，通過操作內焊控制臺26的人機界面設置好焊接電流和電壓，選擇多功能焊接臺車10的運行為直線行走的同時，鋼管支撐與旋轉錕機構10-2帶動鋼管周向旋轉合成螺旋縫方式行走。
[0060]開啟焊劑供給裝置22、焊劑回收裝置23、3絲螺旋埋弧內焊激光指示燈8-6、3絲螺旋埋弧內焊視頻監視器8-7，啟動焊接按鈕進行焊接，焊接過程自動檢測并記錄焊接參數的實時變化及焊接位置，并通過視3絲螺旋埋弧內焊視頻監視器8-7觀測3絲螺旋埋弧內焊激光指示燈8-6的位置，同時可控制內焊三維調節機構X軸滑架6-1調整焊接位置。
[0061]實施例3:
[0062]采用實施例1所述的多功能多絲埋弧焊接裝置進行Φ 1422X21.4mm螺旋縫管外焊。
[0063]內焊完成后，控制多功能焊接臺車10將鋼管運輸到多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3下方，并調節鋼管支撐與旋轉錕機構10-2將焊接坡口旋轉到鋼管上平面。[0064]調控外焊主機2的外焊主機橫移底座2-1、外焊主機立柱2-2、外焊主機焊懸臂
2-3，將多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3調接到坡口中心位置附近，并使6絲SAW外焊焊槍3-14的槍頭距螺旋縫管約30mm~50mm。
[0065]根據焊接工藝設計要求調節外焊機頭水平旋轉機構3-1與外焊機頭側傾機構
3-2，將多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3水平旋轉約69.9°，垂直側傾旋轉約5.5°，確保確保6絲SAW外焊焊槍3-14的每把焊槍都在坡口鈍邊平面內。同時，調控外焊水平微調移動機構3-3、外焊垂直微調移動機構3-4及6絲SAW外焊焊槍前后傾角與間距調整機構3-18，將焊絲調整到坡口中心，并按照焊接工藝設計要求將焊絲偏心距、傾角、伸長量及焊絲間距調到規定范圍。
[0066]啟動數字化SAW焊機11，通過操作外焊控制臺25的人機界面設置好焊接電流和電壓，選擇多功能焊接臺車10的運行為直線行走的同時，鋼管支撐與旋轉錕機構10-2帶動鋼管周向旋轉合成螺旋縫方式行走。
[0067]開啟焊劑供給裝置22、焊劑回收裝置23及埋弧焊激光跟蹤監測系統3_20，啟動外焊控制臺25的焊接按鈕進行焊接。焊接過程中，外焊控制臺25及埋弧焊激光跟蹤監測系統3-20可自動檢測并記錄焊接坡口尺寸、焊接參數的實時變化及焊接位置。
[0068]焊接參數見下表:
[0069]
【權利要求】
1.一種螺旋埋弧焊管工藝評定方法，其特征在于，按照如下步驟: 使管材段沿圓周周向旋轉并沿管材段軸線方向平移，通過周向旋轉與軸線方向平移合成螺旋線運動；使焊槍在管材段螺旋線上進行多自由度多絲埋弧內外焊；采用激光跟蹤系統、數字化焊接電源系統、焊接參數實時采集與記錄系統、交流伺服驅動系統，實時檢測與記錄焊縫的焊接位置、焊接參數、坡口尺寸及焊道形貌的，實現螺旋埋弧焊管工藝評定。
2.如權利要求1所述螺旋埋弧焊管工藝評定方法，其特征在于:所述的螺旋縫管段長2000-2400mm,管徑為 Φ508ι?πι-Φ 1422_，壁厚小于等于 25.4mm。
3.如權利要求1所述螺旋埋弧焊管工藝評定方法，其特征在于:所述的周向旋轉速度和軸向平移速度取決于螺旋線焊接速度與鋼管的螺旋角度。
4.如權利要求1所述螺旋埋弧焊管工藝評定方法，其特征在于:所述的多自由度為水平方向的直線運動、水平面的旋轉運動、垂直方向的直線運動和垂直面的旋轉運動。
5.如權利要求1所述螺旋埋弧焊管工藝評定方法，其特征在于:所述的多絲埋弧為外焊雙絲、內焊3絲。
【文檔編號】B23K9/032GK103831509SQ201410100690
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月15日 優先權日:2014年3月15日
【發明者】畢宗岳, 張君, 張錦剛, 田小江, 王勇, 牛輝, 宋紅兵, 李博鋒, 楊志孝, 焦煒, 王一岑 申請人:寶雞石油鋼管有限責任公司
【專利摘要】本發明公開了一種螺旋埋弧焊管工藝評定方法,按照如下步驟：使管材段沿圓周周向旋轉并沿管材段軸線方向平移，通過周向旋轉與軸線方向平移合成螺旋線運動；使焊槍在管材段螺旋線上進行多自由度多絲埋弧內外焊；采用激光跟蹤系統、數字化焊接電源系統、焊接參數實時采集與記錄系統、交流伺服驅動系統，實時檢測與記錄焊縫的焊接位置、焊接參數、坡口尺寸及焊道形貌的，實現螺旋埋弧焊管工藝評定。
【專利說明】一種螺旋埋弧鋼管焊接工藝評定方法
【技術領域】:
[0001]本發明屬于螺旋埋弧鋼管焊接工藝【技術領域】，涉及一種螺旋埋弧焊管工藝評定方法。
【背景技術】:
[0002]油氣輸送用螺旋埋弧焊管是國內外管道建設主要產品之一。根據石油輸送用鋼管技術規格書及技術條件要求，生產前必須在鋼管上或采用相同合金系的平板進行焊接工藝評定，以確保焊縫質量。
[0003]目前，在鋼管上進行焊接工藝評定需制管工廠進行預生產，但由于實際生產線較長，完成焊接工藝評定需要大量的人力物力，并在焊接參數調節過程造成大量管材的浪費等。采用平板對接進行焊接工藝評定，其無法模擬現場焊接時管材真實受力狀態、焊接溫度場及焊槍在螺旋縫上的空間位置，其參數調整量和焊縫形貌的控制與實際生產存在一定的差異。這就需要一種可在實驗室進行螺旋埋弧焊管工藝評定方法，確保與實際生產緊密結合，焊接過程不但可以真實代表管材真實狀態，同時根據焊管規格可在螺旋線上的空間調節焊槍位置，最終通過焊接工藝評定，可優化焊道形貌確保焊縫質量，而且可以節約大量人力財力，減少管材的消耗等。
【發明內容】
:
[0004]本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種螺旋埋弧焊管工藝評定方法，克服了生產線上采用鋼管或實驗室采用平板進行焊接工藝評定的缺點。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案來解決的:
[0006]采用約2米的螺旋縫管段，通過管段的周向旋轉與軸向平移合成螺旋線，同時通過調節焊槍在螺旋線上的空間位置，可完成不同規格螺旋埋弧焊鋼管的工藝評定。由于該焊接工藝評定方法完全模擬了管材在實際生產焊接過程中的應力狀態、焊接溫度場及焊槍位置，其焊接參數的調整與實際生產線基本一致，所以其結果用于實際螺旋管生產中，具有較好的吻合性。最終通過評定的焊接工藝，能夠確保實際生產的螺旋縫管材的焊縫質量，而且可節約大量人力物力，減少管材的消耗等。
[0007]本發明采用的技術方案:
[0008]使管材段沿圓周周向旋轉并沿管材段軸線方向平移，通過周向旋轉與軸線方向平移合成螺旋線運動；使焊槍在管材段螺旋線上進行多自由度多絲埋弧內外焊；采用激光跟蹤系統、數字化焊接電源系統、焊接參數實時采集與記錄系統、交流伺服驅動系統，實時檢測與記錄焊縫的焊接位置、焊接參數、坡口尺寸及焊道形貌的，實現螺旋埋弧焊管工藝評定。
[0009]本發明的螺旋埋弧焊管工藝評定方法使焊接時管材應力狀態及焊接溫度場與實際情況基本一致；采用管材段沿周向旋轉與軸向平移，實現螺旋運動；采用多自由度多絲埋弧內外焊機頭，實現焊槍在螺旋線上空間位置的調整；采用激光跟蹤系統、數字化焊接電源系統、焊接參數實時采集與記錄系統及交流伺服驅動系統，實現焊縫自動跟蹤以及焊接位置、焊接參數、坡口尺寸及焊道形貌的實時檢測與記錄。
[0010]所述的螺旋縫管段長2000-2400mm，管徑為Φ508πιπι-Φ 1422mmm，壁厚小于等于25.4mm。
[0011]所述的周向旋轉與軸向平移是指管段在焊接臺車上進行周向旋轉的同時與臺車一起在軌道上沿管段軸線方向進行平移運動，其周向旋轉速度和軸向平移速度取決于螺旋線焊接速度與鋼管的螺旋角度。
[0012]所述的焊接臺車主要由鋼管支撐旋轉輥機構、鋼管防竄壓緊機構、焊接電刷組、臺車驅動機構、旋轉驅動機構、防竄壓緊驅動氣缸組、電刷驅動氣缸組成。焊接過程臺車在軌道上直線勻速運動的同時，其鋼管支撐旋轉輥進行周向旋轉。
[0013]所述的多自由度為機頭可在水平-垂直方向直線運動，同時可在水平面與垂直面旋轉，并且調節焊槍可單獨調節焊絲的間距、高度、前后傾角及左右位置。
[0014]所述的多絲埋弧為外焊雙絲，內焊3絲。
[0015]所述的焊槍在螺旋線上的空間位置的調節為焊槍螺旋線上調節水平旋轉角度、焊槍側傾旋轉角度、焊槍前后與上下位置、焊絲前后傾角、焊絲間距、焊絲干伸長量及焊絲在螺旋線上偏離鋼管水平位置的距離或弧長(外焊為偏離管體外上水平位置，內焊為偏離管體內下水平位置)。
[0016]本發明具有的優點和效果:
[0017]1、本發明可在實驗室采用螺旋管段代替平板進行焊接工藝評定焊。
[0018]2、本發明焊接過程管段的運動方式為周向旋轉與軸向平移，其驅動均采用交流伺服驅動系統，合成的螺旋運動速度精度高。
[0019]3、本發明激光跟蹤系統、數字化逆變焊接電源系統、焊接參數實時采集與記錄系統及交流伺服驅動系統，實驗過程可實現焊縫自動跟蹤以及焊接位置、焊接參數、坡口尺寸、焊道形貌的實時檢測與記錄。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0020]圖1是多功能多絲埋弧焊接裝置的整體結構示意圖。
[0021]圖2是圖1的俯視圖。
[0022]圖3是外焊主機與多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭結構主視圖。
[0023]圖4是圖3的左視圖。
[0024]圖5是圖3的俯視圖。
[0025]圖6是多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭水平旋轉示意圖。
[0026]圖7是多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭側傾示意圖。
[0027]圖8是內焊機構與4絲直縫埋弧內焊機頭結構示意圖。
[0028]圖9是圖8的俯視圖。
[0029]圖10是3絲螺旋埋弧內焊機頭結構示意圖。
[0030]圖11是TIG/MIG組合內焊機頭結構示意圖。
[0031]圖12是多功能臺車機構主視圖。
[0032]圖13是圖12的俯視圖。[0033]【專利附圖】
【附圖說明】:1、焊接輔助臺架；2、外焊主機；3、多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭；4、內焊升降立柱；5、內焊升降懸臂；6、內焊三維調節機構；7、4絲直縫埋弧內焊機頭；8、3絲螺旋埋弧內焊機頭；9、TIG/MIG組合內焊機頭；10、多功能焊接臺車；11、數字化SAW焊機；12、MAG外焊焊機；13、TIG內焊焊機；14、MIG內焊焊機；15、MAG外焊水冷箱；16、TIG/MIG內焊水冷箱；17、MIG內焊送絲機；18、SAff內焊送絲機；19、外焊焊劑大料斗；20、外焊送絲盤；21、內焊焊絲盤；22、焊劑供給裝置；23、焊劑回收裝置；24、氣保焊氣體配比柜；25、外焊控制臺；26、內焊控制臺；27、焊接軌道；2-1、外焊主機橫移底座；2_2、外焊主機立柱；2-3、外焊主機焊懸臂；2-4、外焊主機驅動機構；2-5、底座直線導軌；2-6、底座絲杠絲母；2-7、立柱直線導軌；2-8、立柱絲杠絲母；3-1、外焊機頭水平旋轉機構；3-2、外焊機頭側傾機構；3_3、外焊水平微調移動機構；3-4外焊垂直微調移動機構；3-5、外焊微調驅動伺服電機；3-6、6絲SAW外焊送絲機構弧形支架；3-7、6絲SAW外焊送絲機安裝固定機構；3_8、6絲SAW外焊送絲機；3-9、MAG外焊送絲機；3_10、6絲SAW外焊絲矯直器；3_11、MAG外焊絲矯直器；3-12、6絲SAW外焊送絲彈簧管；3-13、MAG外焊送絲彈簧管；3_14、6絲SAW外焊焊槍；3-15、MAG外焊水冷焊槍；3-16、6絲SAW外焊機構拐型連接件；3_17、MAG外焊機構連接件；3-18、6絲SAW外焊焊槍前后傾角及間距調整機構；3-19、MAG外焊垂直位置調節機構；3-20、埋弧焊激光跟蹤監測系統；3-21、焊劑小料斗；3-22、焊劑回收嘴；4_1、內焊升降立柱架；4_2、內焊立柱底座；4-3、內焊升降立柱驅動機構；5-1、內焊升降懸臂梁；5-2、內焊升降懸臂左側滑動機構；5-3、內焊升降懸臂右側滑動機構；6-1、內焊三維調節機構X軸滑架；6-2、內焊三維調節機構Y軸滑架；6-3、內焊三維調節機構Z軸滑架；7-1、4絲直縫埋弧內焊焊槍；7_2、4絲直縫埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構；7-3、4絲直縫埋弧內焊焊槍隨動機構；7-4、4絲直縫埋弧內焊激光指示燈；7-5、4絲直縫埋弧內焊視頻器；7-6、4絲直縫埋弧內焊焊劑供給料斗；7-7、4絲直縫埋弧內焊焊劑回收嘴；7-8、4絲直縫埋弧內焊連接板；8-1、3絲螺旋埋弧內焊焊槍；8-2、3絲螺旋埋弧內焊焊劑船；8-3、3絲螺旋埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構；8_4、3絲螺旋埋弧內焊焊槍水平旋轉機構；8-5、3絲螺旋埋弧內焊焊槍側傾機構；8_6、3絲螺旋埋弧內焊激光指示燈；8-7、3絲螺旋埋弧內焊視頻監視器；8-8、3絲螺旋埋弧內焊焊劑供給料斗；8-9、3絲螺旋埋弧內焊焊劑回收嘴；8-10、3絲螺旋埋弧內焊連接板；9_1、MIG水冷焊槍；9-2、MIG焊槍升降機構；9_3、MIG焊槍擺動機構；9-4、TIG水冷焊槍；9-5、TIG送絲管；9_6、TIG焊送絲機；9_7、TIG焊槍擺動機構；9_8、TIG焊槍弧壓調節機構；9-9、TIG/MIG內焊連接板；10-1、平板焊接工作臺；10_2、鋼管支撐與旋轉輥機構；10-3、鋼管防竄壓緊機構；10-4焊接導電刷組；10-5、臺車車架；10-6、臺車驅動機構；10-7、旋轉輥驅動機構；10-8、氣缸組；10-9、臺車行走輥輪。
【具體實施方式】:
[0034]實施例1:進行Φ 1422 X 21.4mm螺旋縫鋼管實例
[0035]如圖1至圖13所示，一種多功能多絲埋弧焊接裝置，包括焊接輔助臺架1、外焊主機2、多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3、內焊升降立柱4、內焊升降懸臂5、內焊三維調節機構6、4絲直縫埋弧內焊機頭7、3絲螺旋埋弧內焊機頭8、TIG/MIG組合內焊機頭9、多功能焊接臺車10、數字化SAW焊機11、MAG外焊焊機12、TIG內焊焊機13、MIG內焊焊機14,MAG外焊水冷箱15、TIG/MIG內焊水冷箱16、MIG內焊送絲機17、SAW內焊送絲機18、夕卜焊焊劑大料斗19、外焊送絲盤20、內焊焊絲盤21、焊劑供給裝置22、焊劑回收裝置23、氣保焊氣體配比柜24、外焊控制臺25、內焊控制臺26、焊接軌道27。
[0036]所述數字化SAW焊機11、MAG外焊焊機12、MAG外焊水冷箱15、外焊焊劑大料斗19、外焊送絲盤20、焊劑供給裝置22分別固定于焊接輔助臺架I上方；外焊主機2安裝于焊接輔助臺架I的左下方；多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3通過外焊機頭水平旋轉機構3-1與外焊主機2的外焊主機焊懸臂2-3聯接，每把焊槍可在空間位置前后、左右及上下移動，同時還可在水平面與垂直面旋轉；內焊升降立柱4安裝固定于焊接輔助臺架I右前方；內焊升降懸臂5通過內焊升降懸臂左側滑動機構5-2和內焊升降懸臂右側滑動機構
5-3與內焊升降立柱4相聯接，并伸向左方；內焊三維調節機構6、4絲直縫埋弧內焊機頭7依次通過螺桿安裝固定在內焊升降懸臂5左端；3絲螺旋埋弧內焊機頭8、TIG/MIG組合內焊機頭9分別通過3絲螺旋埋弧內焊連接板(8-10)和TIG/MIG內焊連接板9_9安裝于內焊三維調節機構6的左端；焊接軌道27安裝于多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭的正下方，并一直延伸到和內焊升降立柱4的正前方，焊接軌道27由兩條平行軌道組成；多功能焊接臺車10放置于焊接軌道27之上，可在導軌上無級變速直線運動；TIG內焊焊機13、MIG內焊焊機14、TIG/MIG內焊水冷箱16、氣保焊氣體配比柜24分別固定于焊接輔助臺架I后下方；MIG內焊送絲機17和SAW內焊送絲機18分別安裝固定于內焊升降懸臂5內；內焊焊絲盤21安裝固定于內焊升降立柱4右方；焊劑回收裝置23安裝固定于焊接輔助臺架I右方；外焊控制臺25和內焊控制臺26分別固定于多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3以及4絲直縫埋弧內焊機頭7外側，并與多功能焊接臺車10保留20-30mm位置。
[0037]所述外焊主機2、多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3、多功能焊接臺車10、數字化SAW焊機11、MAG外焊焊機12、MAG外焊水冷箱15、焊劑供給裝置22、焊劑回收裝置23、氣保焊氣體配比柜24分別與外焊控制臺25相聯接；內焊升降立柱4、內焊升降懸臂5、內焊三維調節機構6、4絲直縫埋弧內焊機頭7、3絲螺旋埋弧內焊機頭8、TIG/MIG組合內焊機頭9、多功能焊接臺車10、TIG內焊焊機13、MIG內焊焊機14、TIG/MIG內焊水冷箱16、MIG內焊送絲機17、SAff內焊送絲機18、焊劑供給裝置22、焊劑回收裝置23、氣保焊氣體配比柜24分別與內焊控制臺26相聯接。
[0038]如圖3至圖5所示，外焊主機2主要包括外焊主機橫移底座2-1、外焊主機立柱
2-2、外焊主機焊懸臂2-3、外焊主機驅動機構2-4、底座直線導軌2-5、底座絲杠絲母2_6、立柱直線導軌2-7、立柱絲杠絲母2-8等構造。其中，外焊主機立柱2-2安裝于外焊主機橫移底座2-1上方，并與底座直線導軌2-5和底座絲杠絲母2-6聯接，外焊主機立柱2-2可在外焊主機橫移底座2-1上方前后移動；外焊主機焊懸臂2-3安裝于外焊主機立柱2-2前方，并與立柱直線導軌2-7和立柱絲杠絲母2-8聯接，外焊主機焊懸臂2-3可在外焊主機立柱2-2前方上下移動；外焊主機驅動機構2-4分別安裝于外焊主機橫移底座2-1后方和外焊主機立柱2-2上方。所述外焊主機2用于連接支撐多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3，并可對焊接位置進行水平-垂直方向上的粗調。
[0039]為可滿足平板對接焊、直縫/螺旋縫焊管外焊、不銹鋼復合焊管外焊機頭的位置參數、焊槍位置參數及焊接工藝的調整要求，本實施例提供的多功能多絲埋弧焊接裝置包含多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3。
[0040]如圖3至圖7所示，所述多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3包括外焊機頭水平旋轉機構3-1、外焊機頭側傾機構3-2、外焊水平微調移動機構3-3、外焊垂直微調移動機構3-4、外焊微調驅動伺服電機3-5、6絲SAW外焊送絲機構弧形支架3_6、6絲SAW外焊送絲機安裝固定機構3-7、6絲SAW外焊送絲機3-8、MAG外焊送絲機3_9、6絲SAW外焊絲矯直器
3-10、MAG外焊絲矯直器3-11、6絲SAW外焊送絲彈簧管3_12、MAG外焊送絲彈簧管3_13、6絲SAW外焊焊槍3-14、MAG外焊水冷焊槍3_15、6絲SAW外焊機構拐型連接件3_16、MAG外焊機構連接件3-17、6絲SAW外焊焊槍前后傾角及間距調整機構3-18、MAG外焊垂直位置調節機構3-19、埋弧焊激光跟蹤監測系統3-20、焊劑小料斗3-21、焊劑回收嘴3_22。
[0041]其中，外焊水平微調移動機構3-3安裝固定于外焊機頭水平旋轉機構3-1上方；夕卜焊垂直微調移動機構3-4安裝固定于外焊水平微調移動機構3-3上方；外焊微調驅動伺服電機3-5分別安裝固定于外焊水平微調移動機構3-3的后方和外焊垂直微調移動機構3-4的上方；外焊機頭側傾機構3-2安裝固定于外焊垂直微調移動機構3-4的前方；6絲SAW外焊送絲機構弧形支架3-6通過6絲SAW外焊機構拐型連接件3-16與外焊機頭側傾機構3_2相聯接；6絲SAW外焊送絲機3-8通過6絲SAW外焊送絲機安裝固定機構3_7與6絲SAW外焊送絲機構弧形支架3-6相聯接；6絲SAW外焊焊槍前后傾角及間距調整機構3-18安裝固定于6絲SAW外焊機構拐型連接件3-16的下方；6絲SAW外焊絲矯直器3_10、6絲SAW外焊送絲彈簧管3-12依次安裝固定于6絲SAW外焊送絲機3-8與6絲SAW外焊焊槍前后傾角及間距調整機構3-18之間；6絲SAW外焊焊槍3-14安裝在6絲SAW外焊焊槍前后傾角及間距調整機構3-18前方，并與6絲SAW外焊送絲彈簧管3-12相聯接；焊劑小料斗3_21安裝固定在埋弧焊激光跟蹤監測系統3-20的左前側；焊劑回收嘴3-22安裝固定于6絲SAW外焊焊槍前后傾角及間距調整機構3-18的右前側；MAG外焊送絲機3-9通過MAG外焊機構連接件3-17安裝固定于6絲SAW外焊機構拐型連接件3-16的左側；MAG外焊絲矯直器3_11安裝固定于MAG外焊送絲機3-9上方；MAG外焊送絲彈簧管3_13、MAG外焊水冷焊槍3_15依次安裝在MAG外焊送絲機3-9下方，并通過MAG外焊垂直位置調節機構3_19與6絲SAW外焊機構拐型連接件3-16左側相聯接。
[0042]如圖8和圖9所示，所述內焊升降立柱4包括內焊升降立柱架4-1、內焊立柱底座
4-2、內焊升降立柱驅動機構4-3。其中，內焊升降立柱架4-1安裝固定在內焊立柱底座4-2上方；內焊升降立柱驅動機構4-3分別安裝于內焊升降立柱架4-1的左上方和右上方位置。
[0043]如圖8和圖9所示，所述內焊升降懸臂5包括內焊升降懸臂梁5-1、內焊升降懸臂左側滑動機構5-2、內焊升降懸臂右側滑動機構5-3。其中，內焊升降懸臂梁5-1通過內焊升降懸臂左側滑動機構5-2和內焊升降懸臂右側滑動機構5-3安裝固定在內焊升降立柱架4~1 上。
[0044]如圖8和圖9所示，所述內焊三維調節機構6包括內焊三維調節機構X軸滑架6-1、內焊三維調節機構Y軸滑架6-2、內焊三維調節機構Z軸滑架6-3。其中，內焊三維調節機構X軸滑架6-1、內焊三維調節機構Y軸滑架6-2、內焊三維調節機構Z軸滑架6-3依次安裝固定在內焊升降懸臂梁5-1的左側。
[0045]為滿足直縫焊管內焊機頭的位置參數、焊槍位置參數及焊接工藝調整的要求，本實施例公開的多功能多絲埋弧焊接裝置安裝有4絲直縫埋弧內焊機頭7。如圖8和圖9所示，所述4絲直縫埋弧內焊機頭7包括4絲直縫埋弧內焊焊槍7-1、4絲直縫埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構7-2、4絲直縫埋弧內焊焊槍隨動機構7-3、4絲直縫埋弧內焊激光指示燈7-4、4絲直縫埋弧內焊視頻器7-5、4絲直縫埋弧內焊焊劑供給料斗7-6、4絲直縫埋弧內焊焊劑回收嘴7-7、4絲直縫埋弧內焊連接板7-8。
[0046]其中，4絲直縫埋弧內焊焊槍7-1安裝在4絲直縫埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構7-2上；4絲直縫埋弧內焊焊槍隨動機構7-3安裝于4絲直縫埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構7-2后方；4絲直縫埋弧內焊焊劑回收嘴7-7安裝固定在4絲直縫埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構7-2的前方；4絲直縫埋弧內焊激光指示燈7-4、4絲直縫埋弧內焊視頻器7-5、4絲直縫埋弧內焊焊劑供給料斗7-6安裝固定在4絲直縫埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構7-2與4絲直縫埋弧內焊焊槍隨動機構7-3之間；4絲直縫埋弧內焊連接板7-8安裝固定在4絲直縫埋弧內焊機頭7后方，用于聯接4絲直縫埋弧內焊機頭7與內焊三維調節機構6。
[0047]本實施例的多功能多絲埋弧焊接裝置設置有3絲螺旋埋弧內焊機頭8，可以滿足螺旋埋弧焊管內焊機頭位置參數、焊槍位置參數及焊接工藝的調整要求。如圖10所示，所述3絲螺旋埋弧內焊機頭8包括3絲螺旋埋弧內焊焊槍8-1、3絲螺旋埋弧內焊焊劑船8-2、3絲螺旋埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構8-3、3絲螺旋埋弧內焊焊槍水平旋轉機構8-4,3絲螺旋埋弧內焊焊槍側傾機構8-5、3絲螺旋埋弧內焊激光指示燈8-6、3絲螺旋埋弧內焊視頻監視器8-7、3絲螺旋埋弧內焊焊劑供給料斗8-8、3絲螺旋埋弧內焊焊劑回收嘴8-9、3絲螺旋埋弧內焊連接板8-10。
[0048]其中，3絲螺旋埋弧內焊焊槍8-1安裝在3絲螺旋埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構8-3上；3絲螺旋埋弧內焊焊劑船8-2安裝固定在3絲螺旋埋弧內焊焊槍8-1外側；3絲螺旋埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構8-3通過3絲螺旋埋弧內焊焊槍側傾機構8-5與3絲螺旋埋弧內焊焊槍水平旋轉機構8-4相聯接；3絲螺旋埋弧內焊焊劑回收嘴8-9安裝在3絲螺旋埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構8-3的前方；3絲螺旋埋弧內焊激光指示燈8-6、3絲螺旋埋弧內焊視頻監視器8-7、3絲螺旋埋弧內焊焊劑供給料斗8-8安裝依次安裝在3絲螺旋埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構8-3與3絲螺旋埋弧內焊懸臂連接板8-10之間；3絲螺旋埋弧內焊連接板8-10安裝固定在3絲螺旋埋弧內焊機頭8后方，用于聯接3絲螺旋埋弧內焊機頭8與內焊三維調節機構6。
[0049]如圖11所示，所述TIG/MIG組合內焊機頭9包括MIG水冷焊槍9-1、MIG焊槍升降機構9-2、MIG焊槍擺動機構9-3、TIG水冷焊槍9_4、TIG送絲管9_5、TIG焊送絲機9_6、TIG焊槍擺動機構9-7、TIG焊槍弧壓調節機構9-8、TIG/MIG內焊連接板9_9。
[0050]其中，MIG水冷焊槍9-1通過MIG焊槍升降機構9_2與MIG焊槍擺動機構9_3相聯接JIG水冷焊槍9-4通過TIG焊槍弧壓調節機構9-8與TIG焊槍擺動機構9_7相聯接；TIG焊送絲機9-6安裝在TIG水冷焊槍9-4后方；TIG送絲管9_5安裝在TIG焊送絲機9_6與TIG水冷焊槍9-4之間，并與TIG焊送絲機9-6前端相聯接；TIG/MIG內焊連接板9_9在TIG/MIG組合內焊機頭9后方，用于聯接TIG/MIG組合內焊機頭9與內焊三維調節機構6。
[0051]如圖12和圖13所示，所述多功能焊接臺車10包括平板焊接工作臺10-1、鋼管支撐與旋轉輥機構10-2、鋼管防竄壓緊機構10-3、焊接導電刷組10-4、臺車車架10-5、臺車驅動機構10-6、旋轉輥驅動機構10-7、氣缸組10-8、臺車行走輥輪10-9。
[0052]其中，鋼管防竄壓緊機構10-3安裝固定在臺車車架10-5的左右兩端；焊接導電刷組10-4安裝在臺車車架10-5中間區域位置；氣缸組10-8分別安裝在鋼管防竄壓緊機構10-3左右側與焊接導電刷組10-4的下方，可驅動鋼管防竄壓緊機構10-3和焊接導電刷組10-4運動；鋼管支撐與旋轉輥機構10-2安裝在鋼管防竄壓緊機構10-3與焊接導電刷組10-4之間；旋轉輥驅動機構10-7與鋼管支撐與旋轉輥機構10-2相聯接，可驅動鋼管支撐與旋轉輥機構10-2周向旋轉；臺車驅動機構10-6安裝固定在臺車車架10-5的右后方，可驅動多功能焊接臺車10在焊接軌道27上運動；平板焊接工作臺10-1安裝在臺車車架10-5中間區域和焊接導電刷組10-4上方，進行鋼管焊接時可將平板焊接工作臺10-1吊走；臺車行走輥輪10-9安裝在臺車車架10-5下方。
[0053]本實施例提供的多功能多絲埋弧焊接裝置，可實現螺旋縫鋼管的粗絲MAG/MIG預焊，外縫單絲、雙絲及3絲-6絲埋弧焊工藝，內縫單絲、雙絲及3絲埋弧焊工藝；以上所有的焊接工藝都可在該焊接裝置上完成，該焊接裝置雙面焊一次焊接的板/壁厚可達到50mm，焊接工藝過程可節約大量人力財力、耗時短、效率高。此外，在焊接的同時，可實現焊接坡口尺寸、焊接參數及焊接位置的實時檢測與記錄，以及焊接參數可隨焊接坡口尺寸自動調整。
[0054]實施例2:
[0055]采用實施例1所述的多功能多絲埋弧焊接裝置進行Φ 1422X21.4mm螺旋縫管內焊。
[0056]將已成型好的螺旋縫管材段放于鋼管支撐與旋轉錕機構10-2上，在鋼管兩端的端面和內壁采用鋼管防竄壓緊機構10-3將待焊鋼管壓緊，調控鋼管支撐與旋轉錕機構10-2將螺旋鋼管焊接坡口旋轉到鋼管內下平面中心位置。并在內焊三維調節機構Z軸滑架
6-3的左端安裝3絲螺旋埋弧內焊機頭8。
[0057]調控多功能焊接臺車10、內焊升降立柱4及內焊升降懸臂5將3絲螺旋埋弧內焊機頭8伸到鋼管內部坡口中心線上，并使槍頭距管體內表面水平位置約30-50mm。
[0058]根據焊接工藝設計要求調節3絲螺旋埋弧內焊焊槍水平旋轉機構8-4和3絲螺旋埋弧內焊焊槍側傾機構8-5，將3絲螺旋埋弧內焊機頭8水平旋轉約69.9°，垂直側傾旋轉約5.5°，確保3絲螺旋埋弧內焊焊槍8-1每把焊槍都在坡口鈍邊平面內。同時，調控內焊三維調節機構Y軸滑架6-2、內焊三維調節機構Z軸滑架6-3及3絲直縫埋弧內焊焊槍前后傾角及間距調整機構8-3，將焊絲調整到坡口中心，并按照焊接工藝設計要求將焊絲偏心距、傾角、伸長量及焊絲間距調到規定范圍。
[0059]啟動數字化SAW焊機11，通過操作內焊控制臺26的人機界面設置好焊接電流和電壓，選擇多功能焊接臺車10的運行為直線行走的同時，鋼管支撐與旋轉錕機構10-2帶動鋼管周向旋轉合成螺旋縫方式行走。
[0060]開啟焊劑供給裝置22、焊劑回收裝置23、3絲螺旋埋弧內焊激光指示燈8-6、3絲螺旋埋弧內焊視頻監視器8-7，啟動焊接按鈕進行焊接，焊接過程自動檢測并記錄焊接參數的實時變化及焊接位置，并通過視3絲螺旋埋弧內焊視頻監視器8-7觀測3絲螺旋埋弧內焊激光指示燈8-6的位置，同時可控制內焊三維調節機構X軸滑架6-1調整焊接位置。
[0061]實施例3:
[0062]采用實施例1所述的多功能多絲埋弧焊接裝置進行Φ 1422X21.4mm螺旋縫管外焊。
[0063]內焊完成后，控制多功能焊接臺車10將鋼管運輸到多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3下方，并調節鋼管支撐與旋轉錕機構10-2將焊接坡口旋轉到鋼管上平面。[0064]調控外焊主機2的外焊主機橫移底座2-1、外焊主機立柱2-2、外焊主機焊懸臂
2-3，將多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3調接到坡口中心位置附近，并使6絲SAW外焊焊槍3-14的槍頭距螺旋縫管約30mm~50mm。
[0065]根據焊接工藝設計要求調節外焊機頭水平旋轉機構3-1與外焊機頭側傾機構
3-2，將多自由度6絲埋弧外焊與MAG外焊機頭3水平旋轉約69.9°，垂直側傾旋轉約5.5°，確保確保6絲SAW外焊焊槍3-14的每把焊槍都在坡口鈍邊平面內。同時，調控外焊水平微調移動機構3-3、外焊垂直微調移動機構3-4及6絲SAW外焊焊槍前后傾角與間距調整機構3-18，將焊絲調整到坡口中心，并按照焊接工藝設計要求將焊絲偏心距、傾角、伸長量及焊絲間距調到規定范圍。
[0066]啟動數字化SAW焊機11，通過操作外焊控制臺25的人機界面設置好焊接電流和電壓，選擇多功能焊接臺車10的運行為直線行走的同時，鋼管支撐與旋轉錕機構10-2帶動鋼管周向旋轉合成螺旋縫方式行走。
[0067]開啟焊劑供給裝置22、焊劑回收裝置23及埋弧焊激光跟蹤監測系統3_20，啟動外焊控制臺25的焊接按鈕進行焊接。焊接過程中，外焊控制臺25及埋弧焊激光跟蹤監測系統3-20可自動檢測并記錄焊接坡口尺寸、焊接參數的實時變化及焊接位置。
[0068]焊接參數見下表:
[0069]
【權利要求】
1.一種螺旋埋弧焊管工藝評定方法，其特征在于，按照如下步驟: 使管材段沿圓周周向旋轉并沿管材段軸線方向平移，通過周向旋轉與軸線方向平移合成螺旋線運動；使焊槍在管材段螺旋線上進行多自由度多絲埋弧內外焊；采用激光跟蹤系統、數字化焊接電源系統、焊接參數實時采集與記錄系統、交流伺服驅動系統，實時檢測與記錄焊縫的焊接位置、焊接參數、坡口尺寸及焊道形貌的，實現螺旋埋弧焊管工藝評定。
2.如權利要求1所述螺旋埋弧焊管工藝評定方法，其特征在于:所述的螺旋縫管段長2000-2400mm,管徑為 Φ508ι?πι-Φ 1422_，壁厚小于等于 25.4mm。
3.如權利要求1所述螺旋埋弧焊管工藝評定方法，其特征在于:所述的周向旋轉速度和軸向平移速度取決于螺旋線焊接速度與鋼管的螺旋角度。
4.如權利要求1所述螺旋埋弧焊管工藝評定方法，其特征在于:所述的多自由度為水平方向的直線運動、水平面的旋轉運動、垂直方向的直線運動和垂直面的旋轉運動。
5.如權利要求1所述螺旋埋弧焊管工藝評定方法，其特征在于:所述的多絲埋弧為外焊雙絲、內焊3絲。
【文檔編號】B23K9/032GK103831509SQ201410100690
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月15日 優先權日:2014年3月15日
【發明者】畢宗岳, 張君, 張錦剛, 田小江, 王勇, 牛輝, 宋紅兵, 李博鋒, 楊志孝, 焦煒, 王一岑 申請人:寶雞石油鋼管有限責任公司
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