專利名稱：全自動外焊機(jī)焊接管道的焊接工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管道全自動焊接工藝，特別是全自動外焊機(jī)焊接管道的焊接工藝。
背景技術(shù)：
在管道焊接方面，國內(nèi)目前主要運(yùn)用手工焊接及半自動焊接工藝，全自動焊接并未大量采用。國內(nèi)已投入使用的全自動焊接工藝實(shí)際上是全自動填充和蓋面，而打底是半自動焊接。這主要是因?yàn)樵谘龊覆课淮虻讜r，會產(chǎn)生內(nèi)凹缺陷。國外的自動焊接工藝的坡口形式采用U型坡口，而且焊接的管道之間組對時沒有對口間隙，所以焊接過程中他們采用純CO2氣體保護(hù)，對熔池和熔池周圍形成CO2的氣籠，罩住待焊點(diǎn)，以保護(hù)電弧和熔化的金屬。這樣雖然可以減少填充量，焊接時間及成本，但是由于CO2保護(hù)氣體可以使焊縫滲碳，導(dǎo)致焊縫的韌性降低，使焊縫的沖擊性能會受到不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種全自動外焊機(jī)焊接管道的焊接工藝，整套焊接工藝全部采用自動焊接，以保證焊接過程穩(wěn)定控制，確保對電弧和熔池的有效保護(hù)，避免焊縫滲碳，保證焊縫的沖擊韌性，保證焊接質(zhì)量，減少焊接時間。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種全自動外焊機(jī)焊接管道的焊接工藝，它包括以下步驟對焊件(管材)進(jìn)行常規(guī)檢查，并進(jìn)行環(huán)境維護(hù)和設(shè)備調(diào)試；將焊接工藝參數(shù)存入自動外焊機(jī)小車控制盒內(nèi)；將待焊接的管口端面用機(jī)加工加工坡口，將加工好坡口的管道進(jìn)行組對和清潔；檢查焊接軌道和裝載焊接小車；對焊件執(zhí)行焊前加熱規(guī)范，按本工藝的焊接參數(shù)進(jìn)行焊接，其焊機(jī)行走、擺動、送絲、保護(hù)氣體均由控制盒自動控制，其特征在于所述的焊接工藝參數(shù)如下根焊層采用JM-58，焊絲Φ1.2mm，焊接電流基值80-90A，峰值385-395A，焊接電壓14-25V，送絲速度250-350cm/min，焊接速度12-20cm/min，焊絲伸出長度2-8mm，擺幅4-10檔，擺速150-220次/分，左右停留時間為2-6ms；保護(hù)氣體的配比為Ar75-85％，CO215-25％，流量16-20L/min。
采用本發(fā)明的全自動外焊機(jī)焊接管道的焊接工藝，用于焊接管道外徑為305-2350mm的管道連接焊接作業(yè)，其技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)包括1、由于整套焊接工藝全部采用自動控制、自動焊接，充分顯現(xiàn)了全自動外焊機(jī)焊接管道的焊接方法焊接速度塊的優(yōu)點(diǎn)，在同樣工況下，比半自動焊接工藝可以減少三分之一的焊接時間，大大提高了工作效率，顯著地降低了作業(yè)成本。
2、由于本工藝采用Ar和CO2混合氣體時電弧熔池保護(hù)，避免了焊縫滲碳，保證了焊縫的沖擊韌性。
3、提高了焊接質(zhì)量，采用本發(fā)明工藝所焊的焊縫具有層間焊肉平整、各層焊縫邊緣熔合良好。由于整套焊接工藝全部采用自動焊接，保證了焊接質(zhì)量的穩(wěn)定可靠。


圖1為管道口復(fù)合坡口結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為管口組對焊接焊縫層結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式1、加工坡口，管材材質(zhì)為X70鋼，管徑為Φ1016×14.6(mm)，坡口形狀選用復(fù)合坡口，采用坡口機(jī)加工。如圖1所示，將管道端面用坡口加工機(jī)加工成復(fù)合坡口，復(fù)合坡口為管道口1的里側(cè)帶有鈍邊2，在鈍邊2的上面有兩條不同斜度的斜邊3、4相連接構(gòu)成的坡口，其上部的斜邊4與垂直線的夾角為13°-15°，其下部的斜邊3與垂直線的夾角為27°-33°，管口鈍邊2的高度為1.2-2.3mm。
在焊接過程中，雖然可以調(diào)節(jié)焊炬擺動頻率及左右停留時間，但是隨著擺動參數(shù)的逐步增大，焊接速度將不可避免的逐步減小。所以自動焊的坡口寬度必須加以限制，管端面加工坡口為不含內(nèi)襯墊的外根焊坡口，坡口的形式當(dāng)管壁厚不大于10mm時，可以加工為30°±2.5°的單邊V形坡口；當(dāng)管壁厚度為10-15mm時采用復(fù)合坡口；當(dāng)管壁厚度大于15mm時，采用J形坡口。當(dāng)使用復(fù)合坡口時，必須注意坡口兩條斜邊交界處的圓滑過渡，過渡的越圓滑，出現(xiàn)未熔缺陷的可能性就越低。加工的坡口端面必須平整，表面光滑，不起麟，鈍邊均勻。
2、管口組對，在進(jìn)行管口組對前，應(yīng)先進(jìn)行清掃，確保管內(nèi)無雜物。在組對前，管內(nèi)外表面坡口兩側(cè)25mm范圍內(nèi)應(yīng)使用鋼絲刷清理至顯現(xiàn)出金屬光澤為宜。管口組對間隙為2-3mm，管口組對徑向誤差＜1.5mm。因?yàn)楣芸诮M對徑向誤差較大，自動焊機(jī)需要調(diào)節(jié)量較大，焊工施焊時，往往來不及調(diào)節(jié)，就已經(jīng)焊過去了，從而出現(xiàn)未熔、咬邊等缺陷。如圖2所示，管口組對焊接焊縫焊層結(jié)構(gòu)示意圖，圖中5為根焊層，6為第一填充焊層，7為第二填充焊層，8為第三填充焊層，9為蓋面焊層。
3、焊接工藝步驟(1)焊前檢查焊接設(shè)備和器具①焊接機(jī)采用STT-II電源+CRC M-300自動外焊機(jī)打底，DC400電源+CRC M-300自動外焊機(jī)填充蓋面。②氣瓶，檢查線路是否接好，調(diào)試設(shè)備，保證焊接電路正常。將焊接工藝參數(shù)存入自動外焊機(jī)小車控制盒內(nèi)，焊接工藝參數(shù)主要包括焊接速度、送絲速度、擺動頻率、擺幅、左右停留時間等參數(shù)。檢查焊接軌道，確保小車行走通暢。檢查氣瓶壓力和保證氣路暢通。
焊接材料焊絲牌號JM-58，JM-68；直徑Φ1.2，Φ0.9，氣體Ar氣和CO2氣體，純度≥99.5％。
(2)焊接操作，焊前管口預(yù)熱至100℃-150℃。根焊層焊接，焊接參數(shù)選擇如下焊絲牌號錦泰JM-58，焊絲規(guī)格Φ1.2mm，焊接電壓14-25V，焊接電流峰值385-395A，基值80-90A，焊接速度12-20cm/mm，送絲速度250-350cm/min，焊絲伸出長度2-8mm，擺幅4-10檔，擺速150-220次/分，左右停留時間2-6ms，氣體配比75％Ar+25％CO2，氣體流量16-20L/min。在使用前根據(jù)焊接工藝規(guī)程，焊接技術(shù)人員通過小車控制盒上的按鍵進(jìn)行菜單操作，調(diào)出所需的工藝數(shù)據(jù)；旋轉(zhuǎn)焊接速度旋鈕，使其達(dá)到焊接工藝規(guī)程要求，即可開始焊接作業(yè)。在焊接中，可以通過小車控制盒上的增減按鍵及焊接速度旋鈕適時修改焊接參數(shù)。自動焊的焊炬角度在整個焊接過程都是相同的，因此打底焊時對于管口鈍邊的要求比較高。根焊打底焊接是整個焊接過程中焊速最難控制的，尤其是平焊位置若是過快就易穿絲，但若是過慢又易出現(xiàn)焊瘤，這就需要焊工通過對熔池的觀察來隨時進(jìn)行調(diào)節(jié)。過了平焊位置，焊接速度就可以逐漸加快。在仰焊位置是由于自重的影響，容易出現(xiàn)內(nèi)凹缺陷，這可以通過減少焊絲伸長及適當(dāng)加快焊接速度來解決。
第一填充焊層焊接，焊接參數(shù)選擇如下焊絲牌號錦泰JM-68，焊絲規(guī)格Φ0.9mm，焊接電壓18-26V，焊接電流180-240A，焊接速度18-25cm/min，送絲速度850-950cm/min，擺幅16-20檔，擺速100-130次/分，焊絲伸出長度9-12mm，左右停留時間8-18ms，氣體配比80％Ar+20％CO2，氣體流量16-20L/min。
第二和第三填充焊層焊接，焊接參數(shù)選擇如下焊絲牌號錦泰JM-68，焊絲規(guī)格Φ0.9mm，焊接電壓18-26V，焊接電流180-240A，焊接速度18-25cm/min，第二和第三填充焊層的送絲速度950-1100cm/min，擺幅其中第二填充焊層為18-24檔，第三填充焊層為28-32檔，擺速第二、第三填充焊層都為100-130次/分，左右停留時間8-18ms，焊絲伸出長度其中第二填充焊層為9-12mm，第三填充焊層為8-10mm，第二和第三填充焊層的氣體配比80％Ar+20％CO2，氣體流量16-20L/min。
蓋面焊層焊接，焊接參數(shù)選擇如下焊絲牌號錦泰JM-68，焊絲規(guī)格Φ0.9mm，焊接電壓18-26V，焊接電流150-220A，焊接速度18-22cm/min，送絲速度900-1050cm/min，擺幅32-36檔，擺速100-130次/分，左右停留時間2-10ms，焊絲伸出長度6-8mm，氣體配比80％Ar+20％CO2，氣體流量16-20L/min。
上述實(shí)施例焊接參數(shù)及其它參數(shù)見下附表附表


在蓋面焊層焊接過程中，仰焊最難掌握。一方面由于熔池自身重力的作用，熔池往下墜，所以必須將焊接速度調(diào)大。但這樣一來，擺動頻率以及擺幅就相對地減小了，使得仰焊難成型，并且容易出現(xiàn)未熔合、咬邊等缺陷。因此在調(diào)大焊接速度的同時，還應(yīng)調(diào)大擺動頻率及擺幅。這就要求焊工對自動焊機(jī)的調(diào)節(jié)控制按鈕的操作極為熟練。
上述管口組對，采用本發(fā)明方法及所屬工藝參數(shù)要求焊接后，對焊縫經(jīng)外觀檢查，焊縫外觀成型均勻一致，焊縫及其附近表面上無裂紋，未熔合、氣孔、夾渣等缺陷；焊縫表面余高可控制在0-2.0mm以內(nèi)，焊后錯邊量小于1/8管壁厚；焊縫寬度比外表面坡口每側(cè)增加0.5-2.0mm，咬邊深度不超過0.5mm。
外觀檢查合格后進(jìn)行無損檢測，符合《西氣東輸管道工程管道對焊接縫射線檢測標(biāo)準(zhǔn)》、符合《西氣東輸管道工程管道對接焊縫全自動超聲波探傷檢測標(biāo)準(zhǔn)》。經(jīng)力學(xué)性能試驗(yàn)，其強(qiáng)度、冷彎、沖擊韌性都符合西氣東輸Q/SYXO4-2001標(biāo)準(zhǔn)要求。
權(quán)利要求
1.一種全自動外焊機(jī)焊接管道的焊接工藝，它包括以下步驟對焊件(管材)進(jìn)行常規(guī)檢查，并進(jìn)行環(huán)境維護(hù)和設(shè)備調(diào)試；將焊接工藝參數(shù)存入自動外焊機(jī)小車控制盒內(nèi)；將待焊接的管口端面用機(jī)加工加工坡口，將加工好坡口的管道進(jìn)行組對和清潔；檢查焊接軌道和裝載焊接小車；對焊件執(zhí)行焊前加熱規(guī)范，按本工藝的焊接參數(shù)進(jìn)行焊接，其焊機(jī)行走、擺動、送絲、保護(hù)氣體均由控制盒自動控制，其特征在于所述的焊接工藝參數(shù)如下根焊層采用JM-58，焊絲Φ1.2mm，焊接電流基值80-90A，峰值385-395A，焊接電壓14-25V，送絲速度250-350cm/min，焊接速度12-20cm/min，焊絲伸出長度2-8mm，擺幅4-10檔，擺速150-220次/分，左右停留時間為2-6ms；保護(hù)氣體的配比為Ar75-85％，CO215-25％，流量16-20L/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接工藝，其特征在于管端面加的坡口為不含內(nèi)襯墊的外根焊坡口，坡口形式有復(fù)合坡口、V形坡口、J形坡口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接工藝，其特征在于復(fù)合坡口為管道口1的里側(cè)帶有鈍邊2，在鈍邊2的上面有兩條不同斜度的斜邊3，4相連接構(gòu)成的坡口，其上部的斜邊4與垂直線的夾角為13°-15°，其下部的斜邊3與垂直線的夾角為27°-33°，管口鈍邊2的高度為1.2-2.3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接工藝，其特征在于管口組對徑向誤差＜1.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接工藝，其特征在于管口組對間隙為2-3mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及管道全自動焊接工藝，特別是全自動外焊機(jī)焊接管道的焊接工藝，對焊件(管材)進(jìn)行常規(guī)檢查，并進(jìn)行環(huán)境維護(hù)和設(shè)備調(diào)試；將焊接工藝參數(shù)存入自動外焊機(jī)小車控制盒內(nèi)，將管口端面加工好復(fù)合坡口的管口進(jìn)行組對，全自動外焊機(jī)按照本工藝的焊接參數(shù)進(jìn)行焊接，其焊機(jī)行走、擺動、送絲、混合保護(hù)氣體均由控制盒自動控制，自動焊接，依照特定的工藝條件，調(diào)整焊接參數(shù)，由Ar氣和CO
文檔編號B23K9/12GK1424170SQ0212845
公開日2003年6月18日 申請日期2002年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月1日
發(fā)明者蔣華雄, 陳世棟, 張峰, 張廣齊, 丘陵, 曾君 申請人:新疆石油工程建設(shè)有限責(zé)任公司