管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法，包括：S1，將需要焊接的鋼管加工成坡口端面；S2，按照預(yù)定的焊接工藝，將焊接工藝參數(shù)錄入控制器程序；S3，將被焊接的二根鋼管進(jìn)行組對；S4，在其中一根鋼管上安裝上焊接軌道；S5，對該二根鋼管的焊接端進(jìn)行焊前預(yù)熱；S6，采用單焊炬對坡口進(jìn)行根焊；S7，采用雙焊炬對坡口進(jìn)行熱焊、填充焊和蓋面焊。屬于管道環(huán)焊縫焊接【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明通過通過設(shè)計(jì)坡口型式，選擇根焊和填充蓋面焊接工藝，克服現(xiàn)有技術(shù)的焊接效率低、焊接材料消耗大、焊縫缺陷多、焊接接頭性能差，對焊工操作技能要求高，或焊接設(shè)備成本昂貴、操作維修困難等缺點(diǎn)。
【專利說明】管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管道環(huán)焊縫焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法。具體地，是一種基于CMT (Cold Metal transfer,冷金屬過渡)打底根焊,雙焊炬填充蓋面的大口徑、大壁厚、高鋼級長輸管道全位置自動外焊的焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大口徑、高壓力的長途輸送管道，在石油天然氣輸送領(lǐng)域應(yīng)用越來越多，對管道與管道之間的焊接技術(shù)的要求也越來越高，大口徑、大壁厚、高壓力管道輸送壓力已成為管道建設(shè)技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志。管道環(huán)焊縫焊接是管道建設(shè)重要的環(huán)節(jié)，環(huán)焊縫的焊接質(zhì)量直接影響到管道服役的安全性，而管道建設(shè)的工期主要受環(huán)焊縫焊接效率的影響。
[0003]目前，長輸油氣管道安裝焊接主要采用的方法有:第一種是藥皮焊條手工電弧焊工藝，此種焊接方法簡便靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，但效率低，產(chǎn)生焊接缺陷幾率大，對焊工的操作技能要求很高，在管道死口焊接常采用此種方法；第二種是藥皮焊條手工電弧焊根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動焊填充、蓋面工藝，該焊接方法提高了焊接效率，在口徑、壁厚較小的管道安裝焊接中常采用此種方法，但焊接質(zhì)量保證依賴于焊工的操作水平；第三種是內(nèi)焊機(jī)自動根焊+自動外焊機(jī)填充、蓋面工藝，其焊接質(zhì)量好，焊接效率較高，但由于根焊時，內(nèi)焊機(jī)需要進(jìn)入管道內(nèi)部施焊，操作難度較大。而且設(shè)備成本非常高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，現(xiàn)場維修困難；第四種是外焊機(jī)自動根焊+自動外焊機(jī)填充蓋面工藝，采用此種焊接工藝，焊接效率高，焊接接頭質(zhì)量較好。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:一方面，現(xiàn)有的焊接方法不能完全適用于大口徑、高壓力的長途輸送管道焊接，焊接效率低，產(chǎn)生焊接缺陷幾率大。另一方面，現(xiàn)有焊接方法往往需要進(jìn)入到管道內(nèi)部實(shí)施焊接，導(dǎo)致操作困難，焊接難度非常大。從而導(dǎo)致焊接效率大大降低，焊接成本大大增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法。該焊接方法通過設(shè)計(jì)坡口型式，選擇根焊和填充蓋面焊接工藝，克服現(xiàn)有技術(shù)的焊接效率低、焊接材料消耗大、焊縫缺陷多、焊接接頭性能差，對焊工操作技能要求高，或焊接設(shè)備成本昂貴、操作維修困難等缺點(diǎn)。該焊接方法具有焊接效率高、焊縫質(zhì)量好、焊接接頭性能優(yōu)良等特點(diǎn)。所述技術(shù)方案如下:
[0006]一種管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法，所述方法包括:單焊炬冷金屬過渡(ColdMetal Transfer，縮寫為CMT)全位置根焊和雙焊炬全位置自動熱焊、填充和蓋面焊接。雙焊炬焊接是本領(lǐng)域根據(jù)焊接要求可以進(jìn)行的常規(guī)選擇，但這是局限在在水平位置焊接，而全位置雙焊炬焊接實(shí)現(xiàn)是要解決的一系列的關(guān)鍵技術(shù)問題，比如，熔化金屬過渡方式及焊接電源的選擇、兩個焊炬之間的距離控制、焊接參數(shù)的優(yōu)化等等。
[0007]該管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法的具體步驟為:[0008]SI，將需要焊接的第一鋼管和第二鋼管的焊接端加工成坡口端面，該坡口端面的形狀為V型坡口端面，所述坡口端面包括由管外壁至管內(nèi)壁的上坡面、下坡面和坡口鈍邊；
[0009]S2，按照預(yù)定的焊接工藝，將焊接工藝參數(shù)錄入控制器程序，并保存；
[0010]S3，將所述第一鋼管和所述第二鋼管進(jìn)行組對，并用對口器張緊，組對后所述第一鋼管與所述第二鋼管的坡口間隙為0.5 IM?1.5 mm，所述第一鋼管與所述第二鋼管外表面的錯邊量小于或者等于2.0 mm ;
[0011]S4，在所述第一鋼管或者所述第二鋼管上安裝上焊接軌道，使所述焊接軌道的中心與坡口的中心的距離為150 mm?180 mm ；
[0012]S5，對所述第一鋼管和所述第二鋼管的焊接端進(jìn)行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為50°C?15(TC，預(yù)熱寬度為50 mm?IOOmm ；
[0013]S6，對所述坡口采用所述單焊炬冷金屬過渡全位置根焊進(jìn)行焊接，所述單焊炬冷金屬過渡全位置根焊采用的電源為冷金屬過渡的電弧電源；
[0014]S7，采用雙焊炬對所述坡口進(jìn)行熱焊、填充焊和蓋面焊，所述雙焊炬之間的間距為
80 mm ?200 腿。
[0015]進(jìn)一步地，步驟SI中，所述上坡面的傾斜角為5°?15°，所述下坡面的傾斜角為25。?35°，所述上坡面與所述下坡面的連接處為圓弧過渡，所述上坡面與所述下坡面的連接處到鋼管內(nèi)壁的距離為5 mm?10 mm，所述坡口鈍邊的厚度為0.8 mm?1.6 mm。
[0016]進(jìn)一步地，步驟S2所述的焊接工藝參數(shù)包括:根焊、熱焊、填充焊和蓋面焊的焊接電流、焊接電壓、焊接速度、送絲速度、保護(hù)氣體和焊炬擺動速度、擺動幅度、兩側(cè)停留時間以及雙焊炬間距。
[0017]進(jìn)一步地，步驟S6中所述的根焊包括:
[0018]S61，將第一焊接小車安裝在所述焊接軌道的頂點(diǎn)位置，再將第一焊炬安裝在所述第一焊接小車上，調(diào)整所述第一焊炬的位置，使所述第一焊炬的中心對準(zhǔn)所述坡口的中心；
[0019]S62，開啟焊接保護(hù)氣體并調(diào)整氣體流量，啟動控制器的根焊程序，所述第一焊接小車沿所述焊接軌道順時針行走，所述第一焊炬進(jìn)行根焊焊接，當(dāng)所述第一焊接小車行走到所述焊接軌道的最低點(diǎn)位置時，停止行走；
[0020]S63，當(dāng)所述第一焊接小車行走一定距離后，將第二焊接小車安裝在所述焊接軌道的頂點(diǎn)位置，再將第二焊炬安裝在所述第二焊接小車上，調(diào)整所述第二焊炬的位置，使所述第二焊炬的中心對準(zhǔn)所述坡口的中心，并使所述第二焊炬與所述第一焊炬的焊接起始位置重合20 mm?50 mm ；
[0021]S64，開啟焊接保護(hù)氣體并調(diào)整氣體流量，啟動控制器的根焊程序，所述第二焊接小車沿所述焊接軌道逆時針行走，所述第二焊炬進(jìn)行根焊焊接，當(dāng)所述第二焊接小車行走到所述焊接軌道的最低點(diǎn)位置時，停止行走，并使所述第二焊炬的焊接結(jié)束位置與所述第一焊炬的焊接結(jié)束位置重合20 mm?50 mm。
[0022]進(jìn)一步地，步驟S61中調(diào)整所述第一焊炬的位置時，所述第一焊炬的噴嘴距離所述第一鋼管和所述第二鋼管外表面的徑向距離為3 mm?5 mm,焊絲伸出的長度為10 mm?20mm.[0023]步驟S63中調(diào)整所述第二焊炬的位置時，所述第二焊炬的噴嘴距離所述第一鋼管和所述第二鋼管外表面的徑向距離為3 mm?5 mm，焊絲伸出的長度為10 mm?20 mm。
[0024]進(jìn)一步地，步驟S7中所述的熱焊、填充焊和蓋面焊包括:
[0025]S71，將第三焊接小車安裝在所述焊接軌道的頂點(diǎn)位置，再將第一雙焊炬安裝在所述第三焊接小車上，調(diào)整所述第一雙焊炬的位置，使所述第一雙焊炬的中心對準(zhǔn)所述坡口的中心；
[0026]S72，開啟焊接保護(hù)氣體并調(diào)整氣體流量，啟動控制器的熱焊程序，所述第三焊接小車沿所述焊接軌道順時針行走，所述第一雙焊炬進(jìn)行熱焊焊接，當(dāng)所述第三焊接小車行走到所述焊接軌道的最低點(diǎn)位置時，停止行走；
[0027]S73，當(dāng)所述第三焊接小車行走一定距離后，將第四焊接小車安裝在所述焊接軌道的頂點(diǎn)位置，再將第二雙焊炬安裝在所述第四焊接小車上，調(diào)整所述第二雙焊炬的位置，使所述第二雙焊炬的中心對準(zhǔn)所述坡口的中心，并使所述第二雙焊炬與所述第一雙焊炬的焊接起始位置重合50 mm?150 mm ;
[0028]S74，開啟焊接保護(hù)氣體并調(diào)整氣體流量，啟動控制器的熱焊程序，所述第四焊接小車沿所述焊接軌道逆時針行走，所述第二雙焊炬進(jìn)行熱焊焊接，當(dāng)所述第四焊接小車行走到所述焊接軌道的最低點(diǎn)位置時，停止行走；
[0029]S75，將第三焊接小車放回到所述焊接軌道的頂點(diǎn)位置，分別啟動控制器的填充焊和蓋面焊程序，重復(fù)S71、S72、S73和S74的步驟操作。
[0030]進(jìn)一步地，步驟S71中調(diào)整所述第一雙焊炬的位置時，所述第一雙焊炬的噴嘴距離所述第一鋼管和所述第二鋼管外表面的徑向距離為3 mm?5mm，焊絲伸出的長度為10mm?20 mm ；
[0031]步驟S73中調(diào)整所述第二雙焊炬的位置時，所述第二雙焊炬的噴嘴距離所述第一鋼管和所述第二鋼管外表面的徑向距離為3 mm?5 mm，焊絲伸出的長度為10 mm?20 mm。
[0032]進(jìn)一步地，所述保護(hù)氣體為Ar和CO2的混合氣體，Ar和CO2的混合體積百分配比為 50%?75%Ar+50%?25%C02。
[0033]進(jìn)一步地，步驟S62和步驟S64中，所述保護(hù)氣體的氣體流量控制在20L/mirT30L/min ;步驟S72和步驟S74中，所述保護(hù)氣體的氣體流量控制在48L/mirT62L/min。
[0034]進(jìn)一步地，所述焊絲為實(shí)心焊絲，直徑為0.9mnTl.2mm。
[0035]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0036]1、本發(fā)明的焊接方法通過使用從外部進(jìn)行根焊的工藝，這樣，與現(xiàn)有的環(huán)焊縫根焊采用內(nèi)焊機(jī)焊接技術(shù)相比，本發(fā)明環(huán)焊縫采用的CMT根焊，具有焊接設(shè)備成本較低，操作維修方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0037]2、本發(fā)明的焊接方法采用V型坡口，與U型坡口相比，具有加工容易，坡口尺寸測量方便，填充坡口所需焊接材料少的優(yōu)點(diǎn)。
[0038]3、本發(fā)明的焊接方法在熱焊、填充焊和蓋面焊時采用雙絲雙焊炬焊接工藝，由于雙電弧之間互相加熱的效應(yīng)，提高焊絲的熔化速度和熔敷率，從而提高了焊接效率，縮短了工程建設(shè)工期。
[0039]4、與現(xiàn)有的環(huán)焊縫采用單絲單焊炬自動焊接技術(shù)相比，本發(fā)明采用雙絲雙焊炬進(jìn)行填充、蓋面焊接，由于雙絲雙焊炬的熔池相對單絲焊有所加長，面積增大，且母材暴露在熔池下的時間比單絲焊要長，母材能夠得到充分的熔化。因此，降低了焊縫兩側(cè)咬邊和潤濕不良的現(xiàn)象出現(xiàn)，并且焊層之間的熔深顯著增加，焊縫成型美觀。同時，雙絲雙焊炬焊接時，由于熔池面積增大，氣體的析出時間變長，加上雙電弧的增加了攪拌熔池的頻率，使得滲透到液態(tài)金屬中的氣體在金屬冷卻之前得以向大氣排放，因此，顯著降低了焊縫的氣孔敏感性。
[0040]5、與現(xiàn)有的環(huán)焊縫熱焊、填充、蓋面采用單絲單焊炬自動焊接技術(shù)相比，本發(fā)明采用雙絲雙焊炬焊接，熔敷率大，焊接速度高，單位時間內(nèi)焊縫成型的熱輸入量小，熱影響區(qū)窄，焊接變形也很小；同時，減少了熔合比，有利于通過調(diào)整焊縫成分以減少裂紋傾向，從而提高和改善了焊接接頭的力學(xué)性能。
[0041]6、本發(fā)明的焊接方法適合于外徑大于508mm,壁厚大于12.7mm的長輸管道鋼管的全自動焊接安裝，可以很好解決目前采用的手工焊條電弧焊接或半自動氣體保護(hù)焊接效率低、焊縫質(zhì)量差、對焊工操作技能要求高等不足。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0043]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的焊接方法的鋼管端面的V型坡口示意圖；
[0044]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的焊接方法方法的被焊接鋼管組對及焊縫結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的焊接方法中單焊炬焊接原理示意圖；
[0046]圖4是圖3中焊接小車處的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖5是本發(fā)明實(shí)施例一提供的焊接方法中雙焊炬焊接原理示意圖；
[0048]圖6是圖5中焊接小車處的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0050]實(shí)施例一
[0051]本實(shí)施例提供了一種管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法，參見圖1和圖2，該方法包括:單焊炬冷金屬過渡(Cold Metal Transfer，縮寫為CMT)全位置根焊和雙焊炬全位置自動熱焊、填充和蓋面焊接。
[0052]該管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法的具體步驟為:
[0053]SI，將需要焊接的第一鋼管I和第二鋼管2的焊接端加工成坡口端面3，該坡口端面的形狀為雙V型復(fù)合坡口，坡口端面3包括由鋼管外壁至鋼管內(nèi)壁依次設(shè)置的上坡面31、下坡面32和坡口鈍邊33。優(yōu)選地，上破面31的傾斜角B為5°?15°，即上破面31與該鋼管豎直方向的橫截面之間的夾角B為5°?15°，該上破面31的傾斜角B更優(yōu)選為9° ±2.5°。下坡面32的傾斜角A為25°?35°，即下坡面32與該鋼管豎直方向的橫截面之間的夾角A為25°?35°，該下坡面32的傾斜角A更優(yōu)選為30° ±2.5°。上坡面31與下坡面32的連接處為圓弧過渡面，上坡面31與下坡面32的連接處到鋼管內(nèi)壁的距離為5 mm?10 mm。坡口鈍邊33的厚度h為0.8 mm?1.6 mm。
[0054]S2，按照預(yù)定的焊接工藝，將焊接工藝參數(shù)錄入控制器程序，并保存。具體地，是按照預(yù)定以及評定合格的焊接工藝，分別將根焊、熱焊、填充焊和蓋面焊的焊接電流、焊接電壓、焊接速度、送絲速度、保護(hù)氣體和焊炬擺動速度、擺動幅度、兩側(cè)停留時間以及雙焊炬之間間距等工藝參數(shù)錄入到控制器程序，當(dāng)需要進(jìn)行某一形式焊接工藝時，只要選擇相對應(yīng)的焊接程序并開啟控制器即可。
[0055]S3，將第一鋼管I和第二鋼管2進(jìn)行組對，組隊(duì)時，使用對口器進(jìn)行組對和張緊，使得組對后的坡口固定不動。組對后第一鋼管I與第二鋼管2的坡口間隙為0.5 mm?1.5mm，第一鋼管I與第二鋼管2外表面的錯邊量小于或者等于2.0 mm。即第一鋼管I與第二鋼管2組對后，第一鋼管I的坡口鈍邊33與第二鋼管2的坡口鈍邊33之間的距離為0.5 mm?1.5mm。組對后，第一鋼管I與第二鋼管2之間的間隙為坡口 12。第一鋼管I或者第二鋼管2外表面與第二鋼管2或者第一鋼管I外表面的高出或者低出的距離不大于2.0 mm。優(yōu)選地，在對第一鋼管I和第二鋼管2進(jìn)行組對之前，將第一鋼管I和第二鋼管2的管端用鋼絲輪清理干凈。
[0056]S4，將第一鋼管I和第二鋼管2進(jìn)行組對后，在第一鋼管I或者第二鋼管2上安裝上焊接軌道4，焊接軌道4的大小與第一鋼管I和第二鋼管2的管道外徑大小相適配，使焊接軌道4的中心與坡口 12的中心的距離為150 mm?180 mm。
[0057]S5，采用中頻感應(yīng)加熱方式對第一鋼管I和第二鋼管2的焊接端進(jìn)行焊前預(yù)熱。根據(jù)第一鋼管I和第二鋼管2的鋼級、第一鋼管I和第二鋼管2壁厚以及環(huán)境溫度，一般選擇預(yù)熱溫度為5(TC?15(TC，坡口 12兩側(cè)預(yù)熱寬度為50 mm?100 mm。
[0058]S6，對坡口 12采用單焊炬冷金屬過渡全位置根焊進(jìn)行焊接，該單焊炬冷金屬過渡全位置根焊采用的電源為冷金屬過渡的電弧電源。
[0059]S7，采用雙焊炬對坡口 12進(jìn)行熱焊、填充焊和蓋面焊，該雙焊炬之間的間距為80mm ?200 mm。
[0060]參見圖3和圖4，步驟S6中的根焊包括:
[0061]S61，將第一焊接小車5安裝在焊接軌道4的頂點(diǎn)位置，再將第一焊炬51安裝在第一焊接小車5上，第一焊炬51與一個CMT電源連接。調(diào)整第一焊炬51的位置，使第一焊炬51的中心對準(zhǔn)坡口 12的中心位置。調(diào)整第一焊炬51的位置時，確保第一焊炬51的噴嘴距離第一鋼管I和第二鋼管2外表面的徑向距離為3 mm?5 mm,即第一焊炬51的噴嘴在豎直方向上離第一鋼管I和第二鋼管2外表面的距離為3 mm?5 mm。焊絲伸出的長度為10mm?20 mm，所使用的焊絲為實(shí)心焊絲，直徑為0.9mnTl.2mm。
[0062]S62，選擇控制器的程序?yàn)楦赋绦?，開啟焊接保護(hù)氣體并調(diào)整氣體流量，啟動控制器的根焊程序，第一焊接小車5開始沿焊接軌道4從頂點(diǎn)開始順時針行走，第一焊炬51進(jìn)行根焊焊接，即CMT根焊第一焊炬51起弧焊接。當(dāng)?shù)谝缓附有≤?行走到焊接軌道4的最低點(diǎn)位置時，停止行走和焊接。優(yōu)選地，其中，保護(hù)氣體為Ar和CO2的混合氣體，Ar和CO2的混合體積百分配比為509T75%Ar+509T25%C02，保護(hù)氣體的氣體流量控制在20L/mirT30L/min。
[0063]S63，當(dāng)?shù)谝缓附有≤?行走一定距離后，將第二焊接小車6安裝在焊接軌道4的頂點(diǎn)位置，第二焊接小車6與另一個CMT電源連接。再將第二焊炬61安裝在第二焊接小車6上，調(diào)整第二焊炬61的位置，使第二焊炬61的中心對準(zhǔn)坡口 12的中心位置，并使第二焊炬61與第一焊炬51的焊接起始位置重合20 mm?50 mm。調(diào)整第二焊炬61的位置時，確保第二焊炬61的噴嘴距離第一鋼管I和第二鋼管2外表面的徑向距離為3 mm?5 mm,即第二焊炬61的噴嘴在豎直方向上離第一鋼管I和第二鋼管2外表面的距離為3 mm?5 mm。焊絲伸出的長度為10 mm?20 mm，所使用的焊絲為實(shí)心焊絲，直徑為0.9mnTl.2臟。優(yōu)選地，當(dāng)?shù)谝缓附有≤?行走至三點(diǎn)位置時，將第二焊接小車6安裝在焊接軌道4的頂點(diǎn)位置，進(jìn)行相應(yīng)的操作。
[0064]S64，同樣選擇控制器的程序?yàn)楦赋绦?，開啟焊接保護(hù)氣體并調(diào)整氣體流量，啟動控制器的根焊程序，第二焊接小車6開始沿焊接軌道4從頂點(diǎn)附近逆時針行走，第二焊炬61進(jìn)行根焊焊接，即CMT根焊第二焊炬61起弧焊接。當(dāng)?shù)诙附有≤?行走到焊接軌道4的最低點(diǎn)位置時，停止行走和焊接，并使第二焊炬61的焊接結(jié)束位置與第一焊炬51的焊接結(jié)束位置重合20 mm?50 mm。其中，保護(hù)氣體為Ar和CO2的混合氣體，Ar和CO2的混合體積百分配比為50°/r75%Ar+509T25%C02，保護(hù)氣體的氣體流量控制在20L/mirT30L/min。
[0065]根焊完成后，將第一焊接小車5和第二焊接小車6撤離焊接軌道4。至此，即完成一個環(huán)焊縫的CMT根焊焊接。
[0066]參見圖5和圖6，步驟S7中的熱焊包括:
[0067]S71，將第三焊接小車7安裝在焊接軌道4的頂點(diǎn)位置，再將第一雙焊炬71安裝在第三焊接小車7上，調(diào)整第一雙焊炬71的位置，使第一雙焊炬71的中心對準(zhǔn)坡口 12的中心位置。優(yōu)選地，調(diào)整第一雙焊炬71的位置時，第一雙焊炬71的噴嘴距離第一鋼管I和第二鋼管2外表面的徑向距離為3 mm?5 mm，焊絲伸出的長度為10 mm?20 mm，所使用的焊絲為實(shí)心焊絲，直徑為0.9mnTl.2mm。即第一雙焊炬71的噴嘴在豎直方向上離第一鋼管I和第二鋼管2外表面的距離為3 mm?5 mm。
[0068]S72，選擇控制器的程序?yàn)闊岷赋绦?，開啟焊接保護(hù)氣體并調(diào)整氣體流量，啟動控制器的熱焊程序，第三焊接小車7開始沿焊接軌道4從頂點(diǎn)順時針行走，第一雙焊炬71進(jìn)行熱焊焊接，當(dāng)?shù)谌附有≤?行走到焊接軌道4的最低點(diǎn)位置時，停止行走和焊接。優(yōu)選地，其中，保護(hù)氣體為Ar和CO2的混合氣體，Ar和CO2的混合體積百分配比為509T75%Ar+509T25%C02，該保護(hù)氣體的氣體流量控制在48L/mirT62L/min。
[0069]S73，當(dāng)?shù)谌附有≤?行走一定距離后，將第四焊接小車8安裝在焊接軌道4的頂點(diǎn)位置，再將第二雙焊炬81安裝在第四焊接小車8上，調(diào)整第二雙焊炬81的位置，使第二雙焊炬81的中心對準(zhǔn)坡口 12的中心位置，并使第二雙焊炬81與第一雙焊炬71的焊接起始位置重合50 mm?150 mm。優(yōu)選地，調(diào)整第二雙焊炬81的位置時，第二雙焊炬81的噴嘴距離第一鋼管I和第二鋼管2外表面的徑向距離為3 mm?5 mm，焊絲伸出的長度為10 mm?20 mm，所使用的焊絲為實(shí)心焊絲，直徑為0.9mnTl.2mm。即第二雙焊炬81的噴嘴在豎直方向上離第一鋼管I和第二鋼管2外表面的距離為3 mm?5 mm。優(yōu)選地，當(dāng)?shù)谌附有≤?行走至三點(diǎn)位置時，將第四焊接小車8安裝在焊接軌道4的頂點(diǎn)位置，進(jìn)行相應(yīng)的操作。
[0070]S74，選擇控制器的程序?yàn)闊岷赋绦?，開啟焊接保護(hù)氣體并調(diào)整氣體流量，啟動控制器的熱焊程序，第四焊接小車8開始沿焊接軌道4從頂點(diǎn)附近位置逆時針行走，第二雙焊炬81進(jìn)行熱焊焊接，當(dāng)?shù)谒暮附有≤?行走到焊接軌道4的最低點(diǎn)位置時，停止行走和焊接。優(yōu)選地，其中，保護(hù)氣體為Ar和CO2的混合氣體，Ar和CO2的混合體積百分配比為509T75%Ar+509T25%C02，該保護(hù)氣體的氣體流量控制在48L/mirT62L/min。
[0071]S75，完成上述步驟S71、S72、S73和S74后，即完成了該焊接方法的熱焊工藝。接著將第三焊接小車7放回到焊接軌道4的頂點(diǎn)位置，分別啟動控制器的填充焊和蓋面焊程序，重復(fù)S71、S72、S73和S74的步驟操作，分別完成該焊接方法的填充焊工藝和蓋面焊工藝，實(shí)現(xiàn)第一鋼管I和第二鋼管2的完全焊接。
[0072]實(shí)施例二
[0073]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法，以Φ508?Χ14.3mm X65鋼級海底管道環(huán)焊縫焊接為例，進(jìn)行說明。按照APIStandard1104-2005《鋼質(zhì)管道焊接及驗(yàn)收》標(biāo)準(zhǔn)對環(huán)焊縫進(jìn)行焊接質(zhì)量驗(yàn)收。
[0074]1.管端坡口加工
[0075]在Φ508ι?πιΧ14.3mm X65鋼管制造過程中，制管工廠對第一鋼管I和第二鋼管2兩端進(jìn)行加工坡口，坡口型式為雙V型復(fù)合坡口 12，下破面32角度A為30°，上坡面31角度B為9°，下坡面與上坡面拐點(diǎn)C圓滑過渡，拐點(diǎn)C到鋼管內(nèi)壁的距離為7.5mm，拐點(diǎn)C到鋼管外壁的距離為6.8mm，坡口鈍邊33的厚度h為1.2mm。
[0076]2.焊接工藝參數(shù)錄入保存
[0077]將Φ508mmX 14.3mm X65評定合格的焊接工藝參數(shù)中的焊接電壓、焊接電流、焊接速度、送絲速度、擺動寬度、擺動頻率和坡口兩側(cè)停留時間等錄入控制器程序，并保存，如表I:
[0078]表IΦ 508mm X 14.3mm X65 焊接工藝
[0079]
【權(quán)利要求】
1.一種管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法，其特征在于，所述方法包括:單焊炬冷金屬過渡全位置根焊和雙焊炬全位置自動熱焊、填充和蓋面焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法，其特征在于，所述方法的具體步驟為: SI，將需要焊接的第一鋼管(I)和第二鋼管(2)的焊接端加工成坡口端面(3)，所述坡口端面(3)包括由管外壁至管內(nèi)壁的上坡面(31)、下坡面(32)和坡口鈍邊(33)； S2，按照預(yù)定的焊接工藝，將焊接工藝參數(shù)錄入控制器程序，并保存； S3，將所述第一鋼管(I)和所述第二鋼管(2)進(jìn)行組對，組對后所述第一鋼管(I)與所述第二鋼管(2)的坡口間隙為0.5 mm~1.5 mm，所述第一鋼管(I)與所述第二鋼管(2)外表面的錯邊量小于或者等于2.0 mm ; S4，在所述第一鋼管(I)或者所述第二鋼管(2)上安裝上焊接軌道(4)，使所述焊接軌道(4)的中心與坡口(12)的中心的距離為150 mm~180 mm ； S5，對所述第一鋼管(I)和所述第二鋼管(2)的焊接端進(jìn)行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為5(TC~15(TC，預(yù)熱寬度為50 mm~100 mm ； S6，對所述坡口(12)采用所述單焊炬冷金屬過渡全位置根焊進(jìn)行焊接，所述單焊炬冷金屬過渡全位置根焊采用的電源為冷金屬過渡的電弧電源； S7，采用雙焊炬對 所述坡口(12)進(jìn)行熱焊、填充焊和蓋面焊，所述雙焊炬之間的間距為80 mm ~200 腿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法，其特征在于，步驟SI中，所述上坡面(31)的傾斜角為5°~15°，所述下坡面(32)的傾斜角為25°~35°，所述上坡面(31)與所述下坡面(32 )的連接處為圓弧過渡，所述上坡面(31)與所述下坡面(32)的連接處到鋼管內(nèi)壁的距離為5 mm~10 mm，所述坡口鈍邊(33)的厚度為0.8 mm~1.6mm ο
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法，其特征在于，步驟S2所述的焊接工藝參數(shù)包括:根焊、熱焊、填充焊和蓋面焊的焊接電流、焊接電壓、焊接速度、送絲速度、保護(hù)氣體和焊炬擺動速度、擺動幅度、兩側(cè)停留時間以及雙焊炬間距。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法，其特征在于，步驟S6中所述的單焊炬冷金屬過渡全位置根焊包括: S61，將第一焊接小車(5)安裝在所述焊接軌道(4)的頂點(diǎn)位置，再將第一焊炬(51)安裝在所述第一焊接小車(5)上，調(diào)整所述第一焊炬(51)的位置，使所述第一焊炬(51)的中心對準(zhǔn)所述坡口(12)的中心； S62，開啟焊接保護(hù)氣體并調(diào)整氣體流量，啟動控制器的根焊程序，所述第一焊接小車(5)沿所述焊接軌道(4)順時針行走，所述第一焊炬(51)進(jìn)行根焊焊接，當(dāng)所述第一焊接小車(5)行走到所述焊接軌道(4)的最低點(diǎn)位置時，停止行走； S63，當(dāng)所述第一焊接小車(5)行走一定距離后，將第二焊接小車(6)安裝在所述焊接軌道(4)的頂點(diǎn)位置，再將第二焊炬(61)安裝在所述第二焊接小車(6)上，調(diào)整所述第二焊炬(61)的位置，使所述第二焊炬(61)的中心對準(zhǔn)所述坡口( 12)的中心，并使所述第二焊炬(61)與所述第一焊炬(51)的焊接起始位置重合20 mm~50 mm ； S64，開啟焊接保護(hù)氣體并調(diào)整氣體流量，啟動控制器的根焊程序，所述第二焊接小車(6)沿所述焊接軌道(4)逆時針行走，所述第二焊炬(61)進(jìn)行根焊焊接，當(dāng)所述第二焊接小車(6)行走到所述焊接軌道(4)的最低點(diǎn)位置時，停止行走，并使所述第二焊炬(61)的焊接結(jié)束位置與所述第一焊炬(51)的焊接結(jié)束位置重合20 mm~50 mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法，其特征在于，步驟S61中調(diào)整所述第一焊炬(51)的位置時，所述第一焊炬(51)的噴嘴距離所述第一鋼管(I)和所述第二鋼管(2)外表面的徑向距離為3 mm~5 mm，焊絲伸出的長度為10 mm~20 mm ； 步驟S63中調(diào)整所述第二焊炬(61)的位置時，所述第二焊炬(61)的噴嘴距離所述第一鋼管(I)和所述第二鋼管(2)外表面的徑向距離為3 mm~5 mm，焊絲伸出的長度為10 mm~20 mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法，其特征在于，步驟S7中所述的熱焊、填充焊和蓋面焊包括: S71，將第三焊接小車(7)安裝在所述焊接軌道(4)的頂點(diǎn)位置，再將第一雙焊炬(71)安裝在所述第三焊接小車(7)上，調(diào)整所述第一雙焊炬(71)的位置，使所述第一雙焊炬(71)的中心對準(zhǔn)所述坡口(12)的中心； S72，開啟焊接保護(hù)氣體并調(diào)整氣體流量，啟動控制器的熱焊程序，所述第三焊接小車(7)沿所述焊接軌道(4)順時針行走，所述第一雙焊炬(71)進(jìn)行熱焊焊接，當(dāng)所述第三焊接小車(7)行走到所述焊接軌道(4)的最低點(diǎn)位置時，停止行走； S73，當(dāng)所述第三焊接小車(7)行走一定距離后，將第四焊接小車(8)安裝在所述焊接軌道(4)的頂點(diǎn)位置，再 將第二雙焊炬(81)安裝在所述第四焊接小車(8)上，調(diào)整所述第二雙焊炬(81)的位置，使所述第二雙焊炬(81)的中心對準(zhǔn)所述坡口( 12)的中心，并使所述第二雙焊炬(81)與所述第一雙焊炬(71)的焊接起始位置重合50 mm~150 mm ； S74，開啟焊接保護(hù)氣體并調(diào)整氣體流量，啟動控制器的熱焊程序，所述第四焊接小車(8)沿所述焊接軌道(4)逆時針行走，所述第二雙焊炬(81)進(jìn)行熱焊焊接，當(dāng)所述第四焊接小車(8)行走到所述焊接軌道(4)的最低點(diǎn)位置時，停止行走； S75，將第三焊接小車(7)放回到所述焊接軌道(4)的頂點(diǎn)位置，分別啟動控制器的填充焊和蓋面焊程序，重復(fù)S71、S72、S73和S74的步驟操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法，其特征在于，步驟S71中調(diào)整所述第一雙焊炬(71)的位置時，所述第一雙焊炬(71)的噴嘴距離所述第一鋼管(I)和所述第二鋼管(2)外表面的徑向距離為3 mm~5 mm，焊絲伸出的長度為10 mm~20 mm ； 步驟S73中調(diào)整所述第二雙焊炬(81)的位置時，所述第二雙焊炬(81)的噴嘴距離所述第一鋼管(I)和所述第二鋼管(2)外表面的徑向距離為3 mm~5 mm，焊絲伸出的長度為10mm~20 mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或者7所述的管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法，其特征在于，所述保護(hù)氣體為Ar和CO2的混合氣體，Ar和CO2的混合體積百分配比為509T75%Ar+509T25%C02。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或者7所述的管道環(huán)焊縫的全位置自動焊接方法，其特征在于，步驟S62和步驟S64中，所述保護(hù)氣體的氣體流量控制在20L/mirT30L/min ;步驟S72和步驟S74中，所述保護(hù)氣體的氣體流量控制在48L/min~62L/min。
【文檔編號】B23K9/235GK103801796SQ201210440045
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月6日
【發(fā)明者】何小東, 張雪琴, 王月霞, 朱麗霞, 仝珂, 劉養(yǎng)勤, 藺衛(wèi)平, 宋娟 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所