螺旋缝埋弧焊管内外自动焊焊枪结构设计

设计2开发43螺旋缝埋弧焊管内外自动焊焊枪结构设计王爱玲'，方天一2(1.辽阳石油钢管制造有限公司，辽宁辽阳111003； 2.吉林华信新型结构科技有限公司，吉林磐石132301)摘要：介绍传统焊枪和新设计埋弧焊管内外自动焊焊枪的结构.分析新型埋弧焊枪的工作原理，对比两种焊枪在生产中的应用情况。

分析认为：与传统焊枪相比，新设计的埋弧焊枪能始终保证焊丝与导电嘴一侧接触,保证焊接时焊丝的位置稳定，通过风冷可以有效降低焊丝温度，同样工况下提高了焊缝形貌及理化性能结果。

新设计的焊枪结构仍存在短板，无法针对多丝焊进行调节；焊接内径较大的焊管时，利用传导机构调节内焊丝位置较容易，管径小时则不易操作。

建议与自动化测量技术相结合，根据导电嘴损耗自动调节焊丝位置，避免因忘记手动操作或位置局限难操作等引起的焊丝位置偏离而造成的产品质量问题。

关键词：焊接钢管；焊枪；自动焊；结构；设计中图分类号：TG434文献标志码：B文章编号：1001-2311(2019)01-0043-05Design of Structure of Welding Torchfor Automatic Internal/External Welding of HSAW PipeWANG Ailing1,FANG Tianyi2(1.Liaoyang Petroleum Steel Pipe Manufacturing Co.,Ltd.,Liaoyang111003,China;2.Jilin Huaxin New Structure Technology Co.,Ltd.,Panshi132301,China)Abstract:Described are the structures of the conventional welding torch and the newly-designed welding torch for automatic intemal/extemal welding of the HSAW pipe.Analyzed is the operational principle of the pared are the industrial application statuses of the said two torches.The analysis reveals that compared with the conventional welding torch,the newly-designed welding torch for the HSAW pipe is capable of ensuring that the welding wire keeps in any case contacting the tip side,and the welding wire is stably positioned during the operation process.It is also revealed that the welding wire temperature can be obviously lowered down via air-cooling so as to enhance the morphology and physiochemical properties given that the working conditions remain the same.Nevertheless the new welding torch has its short comings,for instance,in case of multi-wire welding,no adjustment can be made,and when welding pipes with rather large ID,it is rather easy to adjust the welding wire position with the conduction mechanism,whereas in case of welding smallsized pipes,it is not so easy to manage the same thing.Therefore it is suggested to combine the automatic measurement technology to get the welding wire position adjusted automatically as per the current contact tip loss so as to prevent any product quality problem as caused by deviation of the welding wire position as resulting from forgetting manual operation or failing to operate due to location limitation.Key words:weld pipe;welding torch;automatic welding;structure;design埋弧焊是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法⑴，具有焊接质量稳定、焊接生产效率高、无弧光及烟尘少等优点。

在埋弧焊过程中，传统的焊王爱玲(1970-),女，工程师，主要从事石油钢管生产的焊接工艺及质量管理工作。

枪利用导电嘴把焊接电源的能量导入到焊丝上，并通过电弧，把焊接线能量输入到钢管焊缝的熔池之中⑵；但在实际生产中传统焊枪上的导电嘴容易磨损，从而导致焊丝卡壳或高温。

本文主要介绍一种新型埋弧焊枪，分析新型埋弧焊枪的工作原理，并对比其与传统埋弧焊枪在试验生产中的应用情况。

STEEL PIPE Feb.2019,Vol.48,No.1钢管2019年2月第48卷第1期44设计2开发1传统焊枪结构螺旋缝埋弧焊管要求焊接连续性高，且熔池形态稳定，否则容易引起焊接缺陷及影响焊缝性能,所以焊枪上的导电嘴负责把焊接线能量稳定输入到 熔池之中，焊枪的作用至关重要。

但传统焊枪上的导电嘴在实际生产中容易磨损，从而导致焊丝卡壳或高温⑷。

传统焊枪结构如图1所示。

1 — 1号焊头2—接头3 —导电杆4—连接螺栓5—螺母6 —导电嘴图1传统焊枪结构示意2新埋弧焊枪结构设计为解决螺旋缝埋弧焊管实际生产中传统焊枪焊 接过程中遇到的问题，设计焊枪结构，保证螺旋缝埋弧焊钢管过程中的焊缝质量。

新设计的新型埋弧焊枪结构如图2所示，其特 征是：芯杆的顶部固定在底座上，芯杆内设有供焊丝通过的轴向通道，底座顶部有供焊丝通过的孔， 底座顶部的孔与芯杆的轴向通道相连通，还包括导电连接板，调整连接板通过螺钉固定在导电连接板 上，导电连接板和调整连接板上都设有供芯杆通过的孔，调整连接板上固定有立板，带有台肩的调整 螺栓的前端固定在底座上，调整螺栓的后端从立板中伸出，伸岀部分上装有调整手柄，调整螺栓上套设有矩形圆弹簧，矩形圆弹簧的前端顶在调整螺栓的台肩上，矩形圆弹簧的后端顶在立板上，底座上设有销轴，调整连接板上设有与底座上销轴相配合的瓦座；导电连接板的底部固定有空心的导电连接杆，导电嘴安装在压帽上，压帽与导电连接杆的底 部螺纹连接，芯杆经调整连接板、导电连接板进入到导电连接杆内，芯杆左半部分的长度小于右半部 分的长度，芯杆左半部分的底端位于导电连接杆内，芯杆右半部分则伸入到导电嘴内。

同时在导电 连接杆上设与其中间空心部分相连通的冷却风道。

1—底座2—芯杆3—轴向通道4 —连接板5—导电连接板6—冷却风道7 —导电嘴8—压帽9—导电连接杆10 —螺钉11 —瓦座 12—销轴13—调整手柄14—立板15—矩形圆弹簧16—调整螺栓图2新型埋弧焊枪结构示意3新设计的埋弧焊枪工作原理当焊丝与导电嘴的通孔之间间隙大时，拧动调 整手柄，使调整连接板和导电连接板围绕底座上的销轴进行摆动，芯杆支撑焊丝固定不动，确保焊丝出离导电嘴后方向不变，焊丝输出中心始终不发生变化，不会出现焊偏现象及因焊丝偏差而产生的焊丝卡壳问题，并能保证导电嘴导电稳定，焊接熔深 稳定，焊接效果好。

由于在导电连接杆上设有冷却风道，所以可对导电连接杆和导电嘴降温，从而降低焊丝温度，达到同等焊接规范下熔深最大，且减少了电能消耗。

4两种焊枪在试验生产中的应用情况4.1钢管生产线简介加工产品规范水平PSL2、材质A25-X100,直径406-1 422 mm 、壁厚6.0-25.4 mm 的各种规格 螺旋缝埋弧焊管。

焊接设备主要由焊接电源（1INCOLN 焊机、US 控制系统）、控制箱、送丝装 置、焊头装置、跟踪装置和调整机构组成。

焊接电源采用数字电源，可采用内、外3丝及以上进行焊 接，该机组的焊接部分基本实现自动化，并使用激光焊缝自动跟踪系统，能实现内、外焊焊头的自动 定位、监视功能。

STEEL PIPE Feb. 2019, Vol. 48, No.1设计2开发454.2生产钢管基本信息对使用新设计的焊枪与传统焊枪生产钢管进行对比试验，生产钢管基本信息见表1。

表1生产钢管基本信息钢级规格/mm直径壁厚焊接方式焊丝数量执行标准L245M1 422 14内外埋弧焊接各1丝API Spec 5L —20124.3两种焊枪生产情况在使用内外焊缝自动跟踪系统情况下，两种焊 枪均重新更换同材质导电嘴，每种焊枪在同一钢管机组上分别连续生产50 h,按照表1基本信息生产钢管，每种焊枪生产钢管各60根，每根钢管长度大约12 m 。

4.3.1内外焊缝焊偏量对比第一组试验：选取新型焊枪与传统焊枪分别生产的前10根钢管，因前10根钢管导电嘴基本无磨损。

按照API Spec 5L —2012要求，在每根钢管上取3个内外焊缝焊偏试样，取测量结果平均值进行记录，每种焊枪分别记录10组焊偏试验数据。

传统焊枪与新设计焊枪内外焊缝焊偏量见表2,对比如图3所示。

表2传统焊枪与新型焊枪内外焊缝焊偏量 mm项目最小值最大值平均值标准差传统焊枪0.60 1.70 1.100.35新型焊枪0.201.200.810.36新型焊枪焊偏值Y1传统焊枪焊偏值图3新型焊枪与传统焊枪内外焊缝焊偏量对比第二组试验：每种焊枪生产的钢管按照导电嘴使用的焊接时间进行取样，按照API Spec 5L —2012 要求，每偶数小时分别在两种焊枪焊接的钢管上随机各抽取3个焊偏试样，取平均值进行记录，在两 个焊枪上的导电嘴使用时间达到20 h 后，焊偏量随导电嘴使用时间变化量如图4所示。