管道全位置自动焊机的机电一体化设计及焊接工艺研究
压力钢管全位置自动焊机的研制与应用
１ 全位置 自动焊 机 的主要研 制 内容 及其 实施方案
全位 置 自动焊 机研 制 主要包 括机 械 和 电气 控
制两大部分内容 ， 二者均十分重要 ， 任何一方面的
疏忽或设 计与制 造 不合 理 均会 导 致 整 机研 制 的失
败。
①大直径厚壁压力钢管的安装环缝组装难 以
１ １ ２ 爬行小 车 ．．
⑦焊接 速度调节 ； ⑧设定 摆幅工作 方式下 始摆方 向选 择 ⑨设定 摆幅工作 方式 下 电弧纠偏 调节 ⑩焊 接行走小 车近控 与遥 控 其 电气控制原 理如 图 １ 示 。 所
爬 行小 车 分 主 动驱 动 的行 走 小车 和 被动 行走 的焊枪 摆动控 制 车两 部 分。 它们 分 别在 底 板 下方 两侧各 有两对 互 成 ６。 ０的轴 承夹 紧轨道 边 缘 ， 动 运 灵 活 可靠 。夹 持 轨 道 的两 侧 轴 承 轮 中的其 他 一侧 可以 通过螺 杆 和滑块 做横 向移动 ， 以实 现小车在轨 道上 夹持与 拆卸 ， 使小 车在轨 道上 装卸 十分方便 。
各 处 焊缝成形 基本 一致 。
摆机构及摆幅 自 适应坡 口宽度传感器结构设计 。
１ １ １ 爬 行 轨 道 ．
对 于铁磁性工 作 ， 行 轨道 由不 锈 钢薄 板 、 爬 分 体 式齿块组 成的齿 条 和 固定 轨 道 于工 件 表 面 的永
・
９ ・
维普资讯
１ １ ３ 焊枪 摆 动机 构 ．．
２ 整机 主要 技 术参 数
小车 电源 ：２Ｖ，０ ｚ ２０ ５Ｈ ；
小车爬行 速度 ： －４ ０ ｍ／ ｎ ０ ５ ｍ ｍｉ； 焊枪摆 动幅度 ： 一 ０ ｍ； ０ ±４ ｒ ａ
焊枪 摆 动 机 构是 实现 焊 接 电弧 横 向运 动 的机 构 。本 系统 采 用 一 空 心薄 壁 不 锈钢 方 管 其 上 固 定有 条状 不锈 钢板 和齿条 作摆杆 ， 杆端部 安装有 摆 焊 枪夹 紧和传 感 器 固定及 调 节 机构 。依 靠 摆 杆上 条状不锈 钢板 两 侧有 倒 角 的边 缘 与 安装 于立 板上
管道全位置自动封底焊设备及工艺研究
Ｉ Ｕ ａ ｄ ｍｕ ｔ—ｘ ｓ ｃ ｎ ｒ ｌｅ ． ｓｄ ｓ ｔ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｆｔ ｏ ｓｄ ｓ ｍｏ ｄ ｎ ｙ ｗｅｄ ｎ ｎ ｉ ｅ ｗｈｃ ｓｃ ｒ ｄ ｗｉ ｏ — ｌ ａ ａ ｃ Ｃ ｎ ｌ ａ ｉ ｏ ｔ ｌｒ ｉ ｏ Ｂｅ ｉ ｅ ，ｈ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｗ — ｉ ｅ ｌ ｉ ｇ ｂ ｌ ｉ ｇ ｏ ｅ ｓｄ ｉ ｈ ｉ ｏ ｅ ｔ ｎ ｎ ｃ ｅ ｒ ｎ ｅ ｈ
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Ｕ 刖 吾
管 道 自动 焊技 术 的发展 呈 现 出 良好 的前 景 。
长输管道全位置自动焊接工艺分析
长输管道全位置自动焊接工艺分析摘要：在我国各类石油化工长输管道工程建设中，长输管道工程建设朝着“更长距离、更节能、更安全环保”的方向发展。
管道全位置自动焊具有焊接效率高、焊接质量高、劳动强度低等特点，已逐渐成为焊接施工的主要工艺。
文章针对长输管道全位置自动焊施工情况进行总结对比，形成不同管径和材质的性价比最优、操控性最强的管道全位置自动焊工艺选择。
关键词：管道全位置自动焊；根焊；性价比；一次合格率1．概述管道全位置自动焊是一种借助于机械、电气等方法，使整个焊接过程实现自动化、程序化的焊接施工技术，具有效率高、质量稳定、焊缝成形美观、劳动强度低、焊接速度快、焊接过程受人为因素影响小等优点，在欧美发达国家得到了广泛的应用。
而在我国各类石油化工管道工程中，管道全位置自动焊应用的比例相对较低，随着大口径、厚壁钢、高钢级长输管道的大量建设，管道全位置自动焊已逐渐成为我国管道施工的主要焊接方法。
本文针对目前国内施工的长输管道典型管径采用的管道全自动焊工艺及设备进行性价比分析，形成不同管径和材质的管道采用最优的管道全自动焊工艺匹配。
2．管道全位置自动焊工艺使用案例自2016年开始，中俄原油管道二线、陕京四线、中靖联络线和中俄天然气东线的开工建设，除中俄天然气东线（φ1422mm）正在建设中，其余三条长输管道已全部施工完毕。
已建设完毕的三条长输管道自动焊施工及工艺情况可以看出，管道全位置自动焊综合使用比例达到50%以上，根据目前长输管道焊接工程对管道全位置自动焊的使用要求，不仅可在主线路施工中进行应用，同时也可在支线管道进行大面积推广应用。
其一，提升工作效率，自动焊接技术的焊丝熔敷速度更快，进而缩短了焊工换条的时间，有效虽短工作时间达到原先的三到四倍。
其二，焊接质量更为稳定，通常意义上的管道焊接很大程度上受到技工水平的影响。
随着科技的气体的保护，在大口径厚管壁的施工作业上更能够保证工程质量。
其三，缓解施工现场工作强度。
管道自动焊接技术方案应用研究
管道自动焊接技术方案应用研究2中石化江苏油建工程有限公司225100摘要：随着全球能源需求的增加，油气管道建设项目逐年增加，管道焊接质量是油气管道安全运行的保证。
管道自动焊接技术不仅提高了焊接速度和效率，而且具有稳定的焊接质量，消除了许多人为干扰因素，提高了一次性焊接的合格率，降低了焊接人员的劳动强度，具有良好的焊接位置力学性能和均匀美观的焊接，并在一定程度上节约了焊接成本。
该自动焊接技术在大直径、长距离、高钢材质量和厚壁油气管道焊接方面具有其他优势。
本文主要分析管道自动焊接技术方案应用。
关键词：管道焊接；自动化；技术方案引言如今我国的社会经济建设正逐渐过渡到平稳阶段，社会整体经济实力在不断上升，人们的整体消费实力也在呈现出明显的上涨变化。
然而日渐转变的市场经济体制和人们不断上升的消费需求，却对我国的能源行业发展带来了巨大的挑战。
我国的自然能源比如油气资源的消耗量逐渐增大，资源储备量逐渐减少，现存资源已经很难满足明显增加的能源需求量。
1、管道自动焊接技术20世纪90年代以来，中国一直致力于自动焊接设备的研究与开发，以及配套技术的开发与建设。
中石油管道局先后研制出了PAW2000型单焊机自动焊接装置和PAW3000型双白焊机自动焊接装置，还研制出PFM系列管道端头成形机、PPC系列气动内部对准装置、PPC-C系列铜线机内部对准装置、PIWIS系列自动管壳焊接装置等自动焊接装置。
，在东西天然气管道和中俄石油管道中使用。
为了满足高质量大口径油气管道的焊接要求，中国不断引进先进的国外焊接技术和设备，重视自动焊接设备的现代化，提高管道自动焊接的技术水平。
国外管线的自动焊接技术发展较早，技术设备比较成熟。
来自美国的CRC公司是一家国际知名的管道焊接设备制造商，它开发了一种自动多火炬管道焊接系统。
到目前为止，全球焊接管道的累计长度已超过35000公里。
奥地利的弗洛纽斯、法国的SERIMAX、意大利的PWT等开发的自动管道焊接系统已在管道施工中应用于各国。
基于管道全位置自动焊焊接技术分析
基于管道全位置自动焊焊接技术分析发布时间：2022-12-04T02:18:27.883Z 来源：《工程建设标准化》2022年15期8月作者：闫光宁邵洪波唐远刚[导读] 本文以自动化焊接技术为研究背景闫光宁邵洪波唐远刚中国石油天然气管道第二工程有限公司摘要：本文以自动化焊接技术为研究背景，对该技术在管道全位置焊接中的应用要点进行解析。
首先阐述长输管道全位置焊接技术概况，然后分析全自动焊接技术组成，包含轨道焊接、焊接小车、送丝焊接方式等，最后详细阐述自动焊接技术工艺要点。
分析表明，自动焊接技术管道全位置焊接时，可以提升焊接效率与质量，相比于传统手工焊接方式具备一定的技术价值与经济价值，该技术值得推广使用。
关键词：管道工程；自动焊接；技术工艺引言结合长输管道的建设基本情况，充分发挥全位置自动焊接技术，可以提升整体的焊接速度和精准率。
特别是面对长距离和大口径的油气管道建设内容，相应的操作具有重要的现实价值。
目前国内的西气东输和南水北调等大型工程在管道使用的过程中，都是通过全自动化的焊接技术进行管道安装的。
因此该项技术提升了管道运输的稳定性与安全性，为国内的管道建设提供有效的思路和参考意见。
1.长输管道全位置自动焊接技术基本概况从传统手工焊接技术出发，管道全位置自动焊接，主要用于长输油气管道、炼化管道等石油化工管道环焊缝的自动焊接，可进行双焊炬叠焊和排焊，系统具备电弧跟踪功能，内置焊接专家库，通过人机界面用户可根据相应权限调用相应焊接参数，焊接过程中参数过渡平滑控制精准，技术的领先优势明显。
通过比较可知该项新技术具有良好的操作速度和稳定性，也能够有效地控制当前的施工成本。
能够在当前的工程焊接环节中得到广泛的普及和应用。
采用微处理的设备焊接方式和控制思路，严格按照人工焊接的方式进行模拟操作。
在使用设备时，还要结合设备的输入移动轨迹，更好地实现高效的自动化处理和操作内容。
2.全自动焊接技术的组成方式2.1控制系统整个焊接过程随着小车的位置变化而呈现不同的焊接状态，焊接过程中焊接小车的行走速度及焊炬的送丝速度、摆动宽度、摆动频率、焊接电压修正等焊接参数均随着焊接位置的变化而变化，圆周各点参数均由自动控制程序完成，可实现焊接工艺参数的自动调整。
管道全自动焊接技术及工艺控制
管ห้องสมุดไป่ตู้全自动焊接技术及工艺控制
管道全位置自动焊接就是指在管道相对固定的情况下，焊接小车带动焊枪沿轨道围绕管壁运动，从而实现自动焊接。一般而言，全位置自动焊接装置由焊接小车、行走轨道、自动控制系统等部分组成。研制全位置自动焊接装置的目的就是为了提高焊接质量和劳动生产率、减轻工人的劳动强度。1焊接小车焊接小车是实现自动焊接过程的驱动机构，它安装在焊接轨道上，带着焊枪沿管壁作圆周运动，是实现管口自动焊接的重要环节之一。焊接小车应具有外形美观、体积小、重量轻、操作方便等特点。它的核心部分是行走机构、送丝机构和焊枪摆动调节机构。行走机构由电机和齿轮传动机构组成，为使行走电机执行计算机控制单元发出的位置和速度指令，电机应带有测速反馈机构，以保证电机在管道环缝的各个位置准确对位，而且具有较好的速度跟踪功能。送丝机构必须确保送丝速度准确稳定，具有较小的转动惯量，动态性能较好，同时应具有足够的驱动转矩。而焊枪摆动调节机构应具有焊枪相对焊缝左右摆动、左右端停留、上下左右姿态可控、焊枪角度可以调节的功能。焊接小车的上述各个部分，均由计算机实现可编程的自动控制，程序启动后，焊接小车各个部分按照程序的逻辑顺序协调动作。在需要时也可由人工干预焊接过程，而此时程序可根据干预量自动调整焊接参数并执行。2焊接轨道轨道是装卡在管子上供焊接小车行走和定位的专用机构，其的结构直接影响到焊接小车行走的平稳度和位置度，也就影响到焊接质量。轨道应满足下列条件：装拆方便、易于定位；结构合理、重量较轻；有一定的强度和硬度，耐磨、耐腐蚀。轨道分为柔性轨道和刚性轨道两种。所谓刚性轨道就是指轨道的本体刚度较大、不易变形，而柔性轨道则是相对刚性轨道而言。两种类型的轨道各自有各自的特点。刚性轨道定位准确、装卡后变形小，可以确保焊接小车行走平稳，焊接时焊枪径向调整较小，但重量较大、装拆不方便。而柔性轨道装拆方便、重量较轻，精度没有刚性轨道高。3送丝方式送丝的平稳程度直接影响焊接质量。送丝方式可以简单分为拉丝和推丝两种方式。拉丝时焊枪离送丝机的安装位置较近，焊接过程中焊丝离开送丝机后受到的阻力较小，因此可以保证送丝过程平稳，但送丝机和焊丝盘均须安装在焊接小车之上，增加了焊接小车的重量，给人工装拆增加了困难，重量增加还容易造成焊接小车
全位置焊接工艺研究及分析
全位置焊接工艺研究及分析发布时间：2021-09-14T07:59:39.909Z 来源：《科学与技术》2021年第14期5月作者：刘石[导读] 采用全位置自动窄间隙TIG焊机对管对接焊接技术进行研究，研究不同焊接工艺参数下焊缝质量及性能，并最终固化焊接工艺参数一套。
刘石一重集团大连核电石化有限公司，辽宁大连，116113）摘要：采用全位置自动窄间隙TIG焊机对管对接焊接技术进行研究，研究不同焊接工艺参数下焊缝质量及性能，并最终固化焊接工艺参数一套。
关键词：全位置；窄间隙TIG；焊接参数一、引言全位置窄间隙TIG焊接技术广泛应用于管口对接焊接领域。
目前主要采取手工TIG打底，再焊条填充焊接。
这种焊接方式效率低，工人劳动强度大，焊缝质量受工人操作水平影响大，焊接材料消耗大。
因此本文研究全位置窄间隙TIG焊接技术，实现工艺可行性，达到提高效率和质量的目的。
二、试验在全位置单面焊双面成形焊接过程中，由于在重力和熔池表面张力的共同作用下，不同焊接位置的焊缝成形不尽相同。
为了在不同焊接位置均能获得良好的焊缝成形，因此需要在不同焊接位置采用不同的焊接参数，现将焊接时所用的焊接参数列于表1，试验获得的焊缝背面成形情况见图1所示。
表1 全位置单面焊双面成形试验焊接参数（a）下坡焊背面成形（b）仰焊位背面成形（c）上坡焊背面成形图1 第一对试环焊缝背面成形三、焊接参数对焊缝性能影响（1）焊接电流焊接电流是影响熔深的最主要因素，如果电流较小，则不能焊透，焊接电流过大，则焊缝背面下凹甚至焊漏。
只有选取适合的电流，再匹配好焊接电压、焊接速度和送丝速度等其他焊接参数，才能获得既能熔透且背面成形凸出的焊缝。
（2）焊接电压焊接电压在焊接过程中主要影响熔宽和熔深，在单面焊双面成形焊接时，当选定焊接电流后，合适的焊接电压就显得尤为重要。
同填充焊时采用小电压保证焊接质量不同，在单面焊双面成形焊接过程中，坡口钝边小，若焊接电压过小，容易焊漏或焊凹；而焊接电压大，则会造成未焊透，另外，采用较大的焊接电压进行焊接时若焊丝调整不合适，容易产生熔滴过渡，在仰焊或上坡焊时，有可能烧钨极。
管道全位置自动焊接技术
探索 [J]. 炼油技术与工程 ,2018,41(6):44-46. [2] 杨岩 . 全位置自动焊接在管道建设中的应
用 [J]. 油气储运 ,2018,20(12):27-28. [3] 马娜 . 长输管道全位置自动焊接技术 [J].
现代制造技术与装备 ,2018(10):131-132.
随着我国远程焊接技术的进一步提高和经济 的发展，我国远程焊接技术的发展是有保障的。 但在技术操作中，必须能根据施工要求和工程实 际情况科学组织技术操作，促进技术作用的发挥， 防止可能出现的风险因素影响技术功能。长输管 道全位置自动焊接技术的组织与应用，可以使工 程焊接质量达到要求，提高工程组织的效率。但 功能性技术受诸多因素的影响，需要科学的组织、 专业技术人员和调整，以便根据实际情况尽量保 证技术的有效性。
2、全位置自动焊接技术的特点 与手工电弧焊相比，自动焊接技术可以完全
控制机器的位置。通过控制或改变送丝、摆动和 焊接速度，保证焊接工艺参数的一致性，保证每 台机器和数据的质量，保证焊接施工。它有以下 优点。
2.1 保证焊接结构的质量 药芯焊丝在全位置自动焊接技术的应用中， 通常采用药芯焊丝，但在焊接过程中缺陷较少， 从而更好地保护气焊。焊管的施工质量和焊接工 艺不再受手工技术的限制。特别是一些大直径厚 壁管的焊接可以获得较好的焊接质量。 2.2 高效焊接结构 全位置自动焊接技术保证了焊丝的连续送 丝，大大缩短了电极更换时间，更容易、快捷地 去除了层间杂质。与手工焊接相比，效率至少高 出三倍。
工程技术
管道全位置自动焊接技术
文 / 郝阿全 中国核工业二三建设有限公司 北京 101300
【摘要】为了适应建筑业的发展，提高自动 焊接技术水平，管道施工需要高质量的焊缝 和高负荷的工作。因此，如果采用手工焊接 的方法，由于需要人力和时间，这些问题的 存在阻碍了管道的焊接过程，而管道全位置 自动焊接技术可以解决上述问题。
管道全自动焊接技术及工艺研究
管道全自动焊接技术及工艺研究作者：张福刘敏苗胜东来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2013年第03期摘要：介绍全自动焊接技术包含的发展情况，自动控制系统、传动机构及焊接参数的确定是全自动焊接技术发展的关键，分析埋弧自动焊和焊丝加气体保护焊的工艺控制。
关键词：管道自动焊接工艺管道安装主要靠焊接技术，焊接工艺直接影响管道安装的好坏，随着工业自动控制研究的进步，全自动焊接技术逐渐成为管道焊接的发展方向，管道的全自动焊接指的是在事先固定好管道的情况下，焊接机器人通过程序控制烟焊缝自动沿着轨道焊接管道。
采用全自动焊接技术能够提高焊接效果，保证焊接质量及减少工作强度。
1 全自动焊接技术现状及发展先进普遍使用的全位置自动焊技术的主要困难是：①管口的缝隙大小一致性差，需要焊接机器人自动调整焊枪，跟踪焊接。
但是焊接中的使用环境恶劣，强弧光、高温、烟尘都会影响传感器的反馈，影响焊接质量；②自动机器人在每个焊缝都需要调整工艺参数，才能保证焊接质量；③传动机构在焊枪的震动中响应不够迅速。
另外，在焊接规范参数的自调节方面，目前所具有的自动焊设备，均建立在焊前大量试验数据的基础上，并且所建立的数学模型均与实际存有很大出入，这样不但使焊前准备工作过程复杂化，自动焊设备适应性降低，而且在焊接过程中所调节规范参数的合理性，即焊接质量得不到保证。
其次，目前的自动焊设备的摆动机构大多采用摆钟式原理，即摆动机构左右等幅交替摆动，针对各执行机构的传动误差，尤其是具有频繁换向需求的摆动机构所带来的换向耦合误差无能为力，从而造成误差的累积，使摆动的中心偏离实际焊缝中心，焊接熔池位置偏离焊缝。
另外，程序的调节参数依赖的实验数据与实际情况比常常有很大偏差。
使得工程人员调整自动焊接机器人的难度加大。
自动焊接设备执行机构的误差难以消除，焊缝会偏离焊口。
新型管道自动焊技术具有如下三方面特点：1.1 管口焊缝的自动跟踪系统包括管缝位置检测与焊枪位置纠正。
全位置管道自动焊接设备的研究
全位置管道自动焊接设备的研究摘要：随着我国高科技产品的不断更新，全自动化设备受到人们的青睐。
日常生活中管道输送成为重要事项。
管道输送安全性能较高，同时能有效改善社会环境破坏问题。
因此管道在建设过程中焊接工艺起着重要组成部分，焊接技术直接影响着管道的使用寿命。
本文将对管道自动焊接设备进行研究。
关键词：管道环缝；自动焊；自动跟踪前言我国管道在焊接过程中仍普遍出现手工焊接现象，直接影响管道使用的整体性能。
手工焊接需要较长工期，同时需要投入大量成本。
管道使用手工焊接直接影响管道的使用效率，而自动焊接不但能减少焊接工期，同时也对管道使用提供有效保护。
1.全位置管道自动焊接技术现状1.1.自动焊接技术发展现状全位置焊接主要将管道进行固定，运用机械与电气方法，使焊接设备有效带动焊枪进行焊缝环绕工作，实现全位置管道自动焊接技术。
目前我国全位置管道焊接工作存在一定难度，从而不能有效运用在管道焊接工作中，其主要原因是由于直径厚壁压力管道难以到达环缝组装达到一致的精准度，因此需要全位置焊接设备自动调整焊枪位置，将坡口尺寸偏差进行自动调节[1]。
焊接工作容易产生弧光、灰尘、振动等现象，因此自动调节跟踪无法达到理想要求。
美国已经成功研制出自动焊接设备，大量应用于石油天然气管道的建设中。
管道主要作用是将水流进行传输工作，因此有效控制管道缝隙衔接尤为重要，如出现偏差将产生严重影响，我国管道多数建设在地下，如出现破损将加大施工难度，需要工人长时间排查工作，因此管道焊接工作尤为重要。
焊接技术自动调节方面，我国相关部门研制出自动自动焊接工艺，并且建立在大量焊接工艺初期试验中，并且实际数据与试验数据存在一定数差现象。
这种现象不但降低管道自动焊接效果，同时加大管道焊接施工难度，为工作人员带来大量的工作难度。
其次我国自动焊接技术多数采用摆钟式原理，需要左右摆动进行交替工作，这种现象将提升数据偏差数值。
1.2.新研制管道自动焊接设备特点针对我国管道自动焊接存在的问题，相关部门进行研究，研制出新型自动焊接设备，主要对管道环形位置进行细致检测，同时减少焊枪存在的偏差问题，有效进行管道焊接工作。
全位置管道自动焊接控制系统设计
与 电弧电流之 间的关 系 ， 为焊接 电弧 的静 态伏安特 陛， 称 简称伏 安特 眭 或静特 陛。 １ ． 流电弧 的特点 。焊接电流周期 性过零 ， ２交 电弧存在 着熄灭 和再 引燃 问题 。 证 电弧稳定 和可靠 的再引燃 是交 流弧 焊电源 的关 键任务 。 保 为 了实现 车旋转驱 动电机 同轴 安装一 个光脉 冲发生器 ，焊枪焊接 １ ． ３非熔 化极焊接 电弧 负载特 性。非熔化 极 电弧 焊接 （Ｉ Ｐａ— 的焊接空 间位置 准确 的检测 ，通过 检测 的脉冲数 的空间周长 获取位置 ＴＧ和 ｌ ｓ ｍ） ａ， 在焊接 过程 中电极不 熔化 ， 也没有金属 熔滴过渡 。由于没有熔滴 过 信 息 。在进行 全位置 管一 ＴＧ焊接时 ， 定格 的轨 道管 固定 在管道上 管 ［ 在 渡和 飞溅问题 ， 对 电源的动态 性没有要求 。稳定 焊接 电流是关 键 ， 的焊接小 车轨道 车沿焊枪旋 转 。分 为一定数 量 的相应 位置上 由程序员 因此 常采用 恒流外特 ｌ 生的电源 。 设 定 的焊 接参数 ，由微处理 器根据 平稳规 范参数 曲线 的形成 一定 的经 １ 熔化极 焊接 电弧 的负载特 陛。熔 化极 电弧焊 ， 为电极 的焊 丝 营模式 ， ４ 作 并填写相应的存储单元使用的整个圆周节。焊接操作过程中， 不断熔 化并过渡到焊 接熔池 中去 。由于电极熔化 和熔 滴过渡 ， 和弧 微 处理器 检测焊 枪周 长不 同 的空 间位置 ， 据调整相应 的脉 冲电流 ， 弧长 根 脉 压都会 发生周期性波动 。 保证 电弧稳 定 ， 要 弧焊电源外特 『要和送丝 系 冲电流时间， 生 基值电流的大小， 基极电流大小的规格参数曲线时间和电 统相 匹配。 化极焊接 电弧是—个变化 极快 的动负 载 ， 要对弧焊 电源 流增量和衰 减时间 ， 熔 需 实现平稳 调整 的规格 参数 。 的动态 特 『提 出要求 。 焊电源 的外特 陛是指在规 定范 围内， 电源 生 弧 弧焊 ３系统硬件结构 稳态输 出电压 ｕ 与输 出电流 Ｉ 的关 系 。即在 电源 参数 叵定 的条 件下 ， ｙ ｙ 全位 置管道 自动焊 接控 制系统 的硬 件组 成有 ： 括键 盘 、 示器 、 包 显 改变 负载 ，电源输 出电压 与输 出电流之 间的关系 。又称为 电源的静 特 光 电隔离系统 、Ｏ接 口电路 、 时计数接 口。 Ｙ 定 脉冲发射器 等。 控制系统 总 性。 体 结构如 图 ２ 示。 所 １ － ５弧一 源系统的稳定性 。无干扰 时 ， 能在给定 电弧 电压和 电流下 ， 其 中 ， 系统外特 『 对 生曲线各 区段 的分析包括 ，１工作 区段 ： 了 （） 反映 保证 电弧 的稳定 燃烧 ， 保持静 态平衡状态 。当受 到瞬时 干扰时 ， 系统 系 外 特 陛曲线 的具 体形状 。２空载点 ： 定 了电源 的空载电压 。３短路 区 （） 决 （） 统 的平衡状 态被破 坏 ， 电弧 电压 和 电流发 生变 化 ； 当干扰 消失后 ， 统 段 ： 映了 曲线形状 和短路 电流值 。（ ） 拖拐点 ： 工作段进 入外拖段 系 反 ４外 从 能够 自动恢 复到原 来的平 衡状态或者 达到新 的平衡 状态 。 的转 折点 。外特 眭曲线如 图 ３ 所示 ２数字式控制 的弧焊 电源 弧焊电源的发展与焊接技术 、工业技术和科学技术的进步密切相 关。 近几十年来， 计算机技术、 自动控制技术得到了高速的发展。 这种发 展趋 势从 理论 和 实际 工程 两方 面 积极 推动 了弧 焊 电源 控制 技术 的进 步。 弧焊 电源控制技术经 历了 由粗放型 向商 眭能精确 控制 的转变 ， 发展 速度 日 月异 。 目前 ， 新 已出现 了多种 型式 的电子孤焊 电源 、 冲弧焊 电 脉 源、 商陛能逆变弧焊电源和矩形波交流电源等 ， 并且通过应用现代控制 理论 和技 术 ，实现 了狐焊 电源任意 外特性 的控制 与切 换 、动态 特 『控 生 制 、 过渡波 形铰 制 、 参数 的一 元化 控制 等功 能 ， 而大 大促进 镕滴 焊接 从 了焊接 技术 的发 展 。弧焊 电源 的控制 方法有 多种类 型。按控制 装置来 分， 主要有 机械式控 制 、 电磁式 控制 、 式控制 和数字式 控制 ； 电子 按控制 方法来 分 ， 有 Ｐ 主要 ｍ控制 、 自适应 控制 、 糊逻辑 控制 、 模 人工神 经 网络 控制等 ； 按控制 内容来 分 ， 外特性 控制 、 性控 制 和焊接 过程 程序 有 动特 控制等 。 数字 式控制 的弧焊 电源是在 电子式 控制 的弧 焊电源的基础上 ， 以单片机 、 数字信号处理器￣ Ｓ９嵌入式 Ａ Ｍ微处理器为核心对弧焊 Ｄ ｒ、 Ｒ 电源的 电流 、 和波形进行 全方位 的控制 。当前 应用效果较 为广泛 的 电压 微处理 器有 如下几 种 ： 位和 １ 位 的单片机 ；Ｓ ８ ６ Ｄ Ｐ数字 信号 处理 器 ， 美 国 Ｔ 的 Ｔ ３ ０ｘ 系列 和 ３ 位 的嵌 入式 Ａ Ｍ微处理器 。 Ｉ ＭＳ２ ２ｘ ２ Ｒ ３全位 置管道 自 焊接控制原 理 动 进行全位置管— 管焊接时， 由于液态金属处于不同焊接位置的熔池 中， 其作用极随之改变。 所以需要在焊接的过程中相应的调整电弧的功 率 才能使金属 管完全焊透 ， 出现焊缝 。因此 ， 现全位置 管一 且不 实 管焊接 统监 控 ， 执行模 块完 成 系统 自检 ， 始化 、 操作 键盘 和接 口的 统筹 初 通过 的主要技 术关键在 于如何 控制好金 属熔他 。通过精确控 制 电弧 能量及 程序 ， 使系统与程序员得以交流。（） ２系统功能模块的实现， 包括形成预 其分布 ， 对熔池体积和形状进行精确的控制 ， 从而实现全位置管一 管焊 控参 数 、 拟合焊接规 范参数 曲线 。 常采用线性 拟合算法对焊 接规范参 通
管道全自动外焊机焊接工艺(大会二等奖
管道全自动外焊机焊接工艺张峰陈仕栋丘陵张广齐田昭非郭庆廷（新疆石油工程建设有限公司，克拉玛依834000）西气东输管道工程是国家重点工程，也是我国前所未有的大口径、厚管壁、高压力的长输天然气管道工程。
为了既保证焊接质量，又降低焊工劳动强度和提高焊接速度，在工程中应大量采用全位置自动焊。
为此，我公司为适应市场需求，向美国CRC公司订购了M-300自动焊机。
经过对西气东输管道工程所用管材的试焊、焊缝的无损检测、机械性能和力学试验，取得了满意的效果，证明自动焊在管道施工中有广泛的应用前景。
1 焊接设备1.1系统组成M-300由焊接小车和电源接线盒组成。
导轨、电缆、电源、保护气体调节阀和流量计为辅助件。
焊接小车长559mm，宽584mm，高381mm，重20kg。
小车有顺时针和逆时针两种型式，它们互为镜像，可在同一条导轨上在轨道两侧同时焊接。
机头通过一个枢轴和锁定结构与小车相连。
固定在机头上的设备包括送丝机构、焊炬、气体给送系统、正向感应头以及垂直和水平调节装置。
在这些装置的共同作用下，机头可进行以下焊接作业：1.)将焊接电流和保护气体馈送到焊炬；2.)通过调节提供适当的焊丝干伸长；3.)为电弧和熔池提供保护气体；4.)连续送丝以保持填充金属熔敷在焊道中；5.)提供正向感应恒电压控制手段；6.)让操作人员通过水平或垂直调节修正或改进焊炬中心位置、电弧弧长。
M-300焊机的所有自动控制功能都由控制盒完成，其中包括各种操作、故障诊断和解除、伺服和互连所需的控制电路控制焊机行走、摆动、送丝、保护气体和电流。
电源接线盒向M-300焊机的所有工作电路提供28V直流电。
它包括气体电磁阀和电源触点继电器。
电源接线盒工作电压有两种，一种是115V，一种是220V。
根据国家或地区的不同，将电源接线盒内的插头插在相应的电压位置，就可以选用115V或220V工作电压。
1.2系统特点该系统对于焊工来说操作简单，除了电弧电压由电源控制外，其它焊接参数，包括焊接速度、摆动频率、摆幅、送丝速度、左右停留时间、添坑时间、回烧时间等，均由固定在小车上的控制盒控制。
管道全自动焊接技术及工艺研究
管道全自动焊接技术及工艺研究摘要：随着我国管道焊接技术的不断发展，特别是近年来管道建设向着高钢级、大口径、大壁厚方向的发展趋势，自动焊技术在管道焊接施工中越来越得到重视和广泛应用。
A-300全方位自动焊机是管道自动化焊接施工专用设备之一，其优点是焊接速度快、效率高，焊缝成型美观，焊接质量稳定。
基于此，文章以某管道工程应用X80管线为例，通过X80管线钢焊接性分析，介绍X80管线钢管采用该自动根焊工艺及其应用进行分析，以供参考。
关键词：焊接施工；根焊技术；自动控制1 自动焊接工艺概述A-300 型全方位自动焊机是由机头控制盒根据输入的焊接参数，包括焊机行走速度、送丝速度、枪头摆动频率及电弧电压的合理搭配与选择，来控制整个焊接过程，保证焊接质量及施工的顺利进行。
（1）送丝速度与焊接电流成正比，送丝速度增大，则金属熔敷量大，电弧穿透力增强。
（2）焊机行走速度过快则会使电弧保持在熔池的底部，使焊缝宽度减小而两侧熔合较差；焊接速度过慢则可能产生熔化的金属淹没熔池而造成夹渣。
（3）枪头摆动频率直接影响焊道的外观成形及两侧熔合情况，摆动频率过大，则焊道外观花纹细腻，但两侧熔合不好，且焊道中间有凸起。
频率过小则焊道花纹粗糙，且两侧可能产生电弧扫射不到的误区。
（4）电弧电压影响液态金属的铺开程度 ( 即熔宽 )。
电压过小时焊道两侧会产生夹角，电压过大时则易产生气孔等缺陷。
合理的电压选择以焊道两侧无夹角，中间无高的凸起为宜，且随填充层数增加，坡口宽度增加，电压应递增。
根据以上对各种焊接工艺参数的分析，并经过多次试验，本文以管壁厚为 17.5 mm 的 X80 钢管的焊接工艺进行研究分析。
2 X80钢管现场焊接要求X80管线钢主要应用于高压、大口径、长距离的管道输送工程中，由于强度级别较高，应用的管径和壁厚较大，现场焊接施工过程中不可避免地会受到装配应力、焊接材料扩散氢含量及焊前预热温度等因素的影响，而产生冷裂纹。
用斜Y型坡口焊接裂纹试验法和插销冷裂纹试验法，采用ER70S-G实心焊丝、CO2气体保护焊。
长输管道全位置自动焊接技术
引言目前，随着社会经济的进步和科学技术的发展，越来越多的高科技产品被应用在生产和建设方面。
在长输管道的建设中，全位置自动焊接技术已经逐渐取代了传统的手工焊接方式，实现了高效、优质的自动化管道焊接。
特别是一些长距离、大口径、厚管壁油气管道的建设工程，其管道焊接质量将会直接影响到整个管线的安全性和稳定性，采用全位置自动焊接技术能确焊接施工的质量，提高管道焊接工程的施工效率，同时还可以降低工作人员的劳动量，是一种非常实用的先进技术。
1 长输管道全位置自动焊接技术的概念管道的全位置自动焊接技术是近年来在长输管道的建设过程中研究和探索出的一项新技术，它是利用微处理来实现对焊接设备的控制，模拟人工焊接进行操作的系统，其焊接设备主要有行走轨道、焊接小车以及自动化控制系统[1]。
焊接工艺过程是将管道固定不动，由焊接小车载着焊枪沿行走轨道管壁转动，实现对管道的全位置自动焊接，其焊接质量较好，效率高，在我国各类油气长输管道的建设过程中被广泛应用。
2 长输管道全位置自动焊接技术的特点相较于人工电弧焊接，全位置自动焊接技术主要是通过调整或修改焊机的送丝速度、摆动频率以及焊接速度等各项焊接参数来实现对焊机的控制，保证每一台焊机的工艺参数都一致，从而确保焊接施工质量，它主要有以下几个方面的优势。
2.1 能够保障焊接施工的质量全位置自动焊接技术在应用过程中，通常都是采用药芯焊丝，同时在焊接的过程中还利用保护气体保护焊接，这就使焊接完成后的管道成型较好，焊道缺陷较少，管道的焊接施工质量不再受焊接工人的技术限制。
特别是焊接一些大口径、厚管壁的管道，能够取得较好的焊接质量[2]。
2.2 焊接施工效率较高采用全位置自动焊接技术，能保障焊丝连续送进，焊丝3倍。
且焊接工作比较稳定，产生的烟尘较少，3 长输管道全位置自动焊接技术的施工应用在长输管道的全位置自动焊接施工中，焊接作业需要进行以下几道工序。
3.1 清理管道口焊接长输管道时，由于长输管道多采用大口径、厚管壁的管道，所以需要使用内对口器进行管口组对。
压力钢管全位置焊
力钢管全位置自动化焊机及其应用漆卫国张为明雷家琦(葛巩坝集团公司机电建设有限公司)摘要：通过分析在大直径厚壁压力钢管焊接施工中应用全位置自动化焊接技术的困难，吸取国内外同类焊机的成功经验，研制出全位置自动焊机。
该焊机具有焊矩摆幅自适应坡口宽度和自动跟踪功能，焊机整体设计合理，作稳定可靠，外形美观，机构紧凑轻便，在湖北省兴山县古洞口水电上程引水压力钢管及三峡二期工程左厂ll#～14＃压力钢管焊接施工中得以成功应用。
关键词：压力钢管；全位置自动化焊机；研制；应用长期以来，水电站压力钢管的焊接一直采用传统、简单而繁重的焊条电弧焊技术，只有少量的制作场纵缝采用埋弧自动焊技术，压力钢管的全位置自动化焊接技术尚属空白。
随着水电建设的高速发展和机组参数的不断增大，大直径厚壁压力钢管的焊接必须采用先进的全位置自动化焊接技术才能适应施工生产的需要。
压力钢管全位置自动焊不仅要实现焊接小车沿焊缝的自动行走，焊丝的自动输送、凋整，摆动及对中等机电控制过程，而且要解决焊丝的熔滴过渡形式，保证全位置焊接的焊缝成型质量，特别是对各种位置的焊接规范自动调整等一系列自动控制技术；而更重要的是现场拼装的焊缝对装质量差、施工环境恶劣，较难满足自动化焊接施工的要求。
目前，压力钢管全位置自动化焊接技术在大直径厚壁压力钢管焊接中全面应用尚有一定难度，其主要原因是：(1)大直径厚壁压力钢管的安装环缝组装难以达到均匀一致的高精度，这就要求全位置自动焊设备能根据坡口尺寸及偏差自动凋整有关工艺参数，以降低或消除不均匀参数对焊接质量的影响；(2)焊缝空间位置不断变化，要求焊接系统能根据焊炬所在位置自动及时调整焊接工艺参数，实现各处焊接成型基本一致；(3)要实现坡口尺寸、焊接熔地形状，焊接规范参数实寸调节三者匹配，保证焊缝质量，其自动控制技术难度较大。
因此，如何选择造价低、适应性强、操作简单、焊接效率高的全位置自动化焊接设备是解决上述问题的唯一途径。
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自动焊接运行控 制过程 中，将 三轴 伺服 电机中的直流伺服 电机 机焊接运行过程 中的焊接运行控制需求 ，需要控制系统执行机 以及步进 电动机作为控制执行 单元 结构部分，通过 自动控制系 构 中的电动机设备惯性 以及转矩 、 启动等工作性能都 比较好 ， 因 统中的光 电编码器对 于全位置 管道焊接 过程 中行走 电动机的运 此 ， 在进行全位置 自动焊机控 制系统设计中， 多使用直流伺服 电 行速度信号、摆动电动机 以及提 升电动机的位置信号等进行检 动机作为控制系统行走机构的驱动电动机设备。此外， 结合全位
摘
要： 管道全位置 自动焊机是一种进行管道环缝 自动焊接应用的专用设备 ， 在实际中的应用相对 比较广泛， 尤其是 随
着管道焊接工艺技术的提升以及 自动化技术的进步 ， 管道全位置 自动焊机在 管缝焊接的实际应用中不仅越 来越广泛普遍 ， 并
且还具有相对比较 突出的应用优 势。本文主要结合 国内外管道全位置 自动焊机的 自动控制 系统特征 。 结合全位置 自动焊机
１ 管道全位置 自动焊机的 自动控制结构特征分析
在进行全位置 自动焊机控制系统 中结构装置的设计实现中， 在管缝焊接应用中，全位 置 自动焊机 是由行 走机构的运动作用 对于控制系统的执行机构进行设计 ，需要结合焊机控制系统 的 与焊机焊枪的摆动机 构共 同作 用下，通过进行焊接工艺焊接运 工 作 运 行 环 境 以及 具 体 运 行 控 制 工 作 情 况 ，进 行 控 制 系 统 执 行 行过程模拟，实现对 于管道焊 接的 自动 焊接与控制。通常情况 机构装置设备的设计选择与应用 。首先， 由于全位置 自动焊机控 下， 管道全位置 自动焊 机中， 自动控制系统主要 是 以 ８ ０ Ｃ １ ９ ６ Ｍ Ｃ 制系统在控 制运行工作过程中 ， 不 仅工 作运行环境 比较 恶劣， 由 单片机控制系统作为控制器 ，并以三轴 电机 伺服控制系统的 自 于焊接焊机的行走速度 比较低 ，因此对于行走 电动机设备 的运 动控制结构装置，管道全位置 自动焊机 的 自动控 制系统在进行 行应用低速性 能要求 比较高 ，而且为 了满足管道全位置 自动焊
在 进行 全 位 置 自动焊 机 控 制 系统 的控 制 器 设计 选 择 中 ， 进 行
・ ４。
建材发展导 向 ２ ０ １ ３年 ３月 设计选择 与应用的控制器元件装 置，不仅需要在焊接运 行控制 中， 进行 Ｐ ＷＭ脉冲信号 的产 生， 并进行信号 的采集与反馈 实现 ， 以实现对 于焊机焊接闭环位置与速度 的控 制实现 ，满足 控制系 统 中人机对 话需求， 并且在进行 设计 中， 还需要对于控制 器外 围 电路扩展 与控制系统运行稳定性之 间的关系进行考虑 ， 因此 ， 在
规划与设计
【 文章编号 】 １ ６ ７ ２ — １ ６ ７ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ０ ４ — ０ ２
建材发展导向 ２ ０ １ ３年 ３月
管道全位置 自动焊机的机 电一体化设计 及焊接工艺研究
王 康
（ 昆明 图景 建 筑 装饰 设 计 有 限 公 司 云南 昆明 ６ ５ ０ ０ ０ ０ ）
计、 控 制 软 件程 序 设 计 等 方面 ， 进行分析介绍。 结合 国内外管线运输焊接中， 应用的管道全位置 自动焊机控 ２ ． １ 全位置 自动焊 机控 制系统 结构 装置 设计选 择 制结构特征， 管道全位置 自动焊接的结构形式基本上 比较相似 。 ２ ． １ ． １控制 系统执行机构的设计选择 首先 ， 管 道全 位 置 自动 焊 机 的主 体 结 构 都 是 一 个 行 走 结 构装 置 ，
的实际应用需求， 对于管道全位置 自动焊机 的机 电一体化设计以及焊接工艺技术进行分析论述， 以提 高管道全位置 自动焊接 的设计水平与工艺技术， 推动在实际管道焊接 中的应 用和推广。
关键词 ： 管道 ； 环缝 ； 焊接 ； 全位 置 自动 焊机 ； 机 电一 体 化 ； 设计 ； 工艺
简单 ， 管 道 焊接 的质 量 与 效 益 都 比较 高 ， 具 有 较 大 的 管 道 焊 接 应
用优势。全位置 自动焊接在管道焊接 中的应用推广 ， 不仅对于工 业管线运 输 中管线 安装焊 接的高要求有 很大的满足 与实现 ， 并
图 １ 管 道 全 位 置 自 动焊 机 的 自动 控 制 结构 示 意 图
管道设备是我国工业运输中一种常用设备， 随着我国工业生 产与技术 的发展进步， 管道运输 的应用需求越来越 大， 在实际 中 的应用实现也越来越多。全位 置 自动焊机是一种针对管道运输 设备 中的管道环缝实现 自动焊接的专用焊接设备，在管道焊接 的实 际应用 中， 不仅 自动化焊接程度 比较 高， 并且焊接操作 比较
２ 管道全位置 自动焊机 的机 电一体化 设计分析
且在一定程度上还推动了工业管线运输的建设与发展 。本文将
根据上述 国内外管缝焊接实际应用 中管道全位置 自动焊机 结合 国内外管道全位置 自动焊机的 自动控制特点 ，结合 国内管 的控制系统结特征 ，对于全位置 自动焊机机 电一体化 的设计分 线运输应用需求，对 于管道全 位置 自动焊机的机电一体化设计 析，需要从 管道全位置 自动焊机控制系统中执行机构 以及控制 与 焊 接 工 艺 进行 分 析 。 器的设计选择 以及管道全位置 自动焊机控制系统 的硬件 电路设