浅谈管道自动焊的应用

目录

一、概述 (2)

二、管道工作站的构成 (2)

2.1 管件组对机 (3)

2.2 焊接机 (3)

2.3 主要设备参数 (4)

三、管道工作站的运行 (5)

3.1 场地准备 (5)

3.2 轨道安装 (6)

3.3 设备组装 (7)

3.4 焊接过程 (7)

四、常见故障 (17)

五、注意事项 (18)

六、总结 (19)

浅谈管道工作站的应用

张宇龙

（中化七建伊犁新天煤制天然气项目，伊犁）

［摘要］：随着当今科学技术和国民经济的飞速发展，焊接方法和焊接技术日趋成熟完善。化工行业管道环焊缝所用的手工电弧焊因其生产效率低、人员要求密集等缺陷逐步被自动焊焊接性稳定、操作性强、人为因素小、焊接速度快、焊接合格率高、外观成形美等优势所代替。管道工作站就是将自动焊机借助于机械和电气等方法使焊接过程实现自动化、程序化的管道焊接施工工艺。本文将总结管道工作站在伊犁新天项目应用中的技术和经验，为今后公司推广管道工作站提供理论指导。

［关键词］：自动焊接、焊接速率、焊接性稳定、生产效率、焊接质量高

一、概述

伊犁新天煤制天然气项目甲烷化装置区工艺管道焊接当量约为11万英寸，其中铬钼钢的焊接占大部分，为保证施工进度和焊接质量、提高生产效率，

项目部引进了南京奥特电气有限公司生产的AUTO MPPL FS-A/B型移动式管道自动焊接工作站两台。管道自动焊接工作站主要由悬臂焊接机、轨道模块、

管道支撑座以及电路控制系统等组成，其核心部分悬臂焊接机包括：压力式

回转滚轮架、伸缩横臂、压紧升降机构、焊接电源系统、焊接机头、电气控

制系统组成。其功能可实现直管与直管、直管与弯头、直管与法兰、直管与大小头等不同管件多种组合的自动化打底、填充和盖面的焊接过程。

二、管道工作站的构成

管道工作站分为管件组对机和焊接机两个部分。

2.1 管件组对机

管件组对机一般由一台多功能组对机、一台法兰组对机和一台管件支撑滚轮架组成。其可以满足直管与法兰﹙平面法兰、高颈法兰﹚、直管与弯头（45°弯头和90°弯头）、直管与直管的组对要求。当弯头和直管组对时，先将弯头和直管分别吊装到组对机组对平台上和管件支撑滚轮架上，使用手动式压紧机构定位锁紧弯头，手动移动关键支撑滚轮架到弯头管口附近，确定好合适的组队间隙后，使用电动调节机构开始进行组队工作；当直管与法兰组对时，先将直管和法兰分别吊装到在法兰组对机卡盘上和管件支撑滚轮架上，手动移动管件支撑滚轮架到法兰管口附近，确定好合适的组队间隙后，使用手动调节机构开始进行组队工作。

2.2 焊接机

焊接机是管道工作站的核心部分，主要由压力式回转滚轮架、伸缩横臂、压紧升降机构、焊接电源系统、焊接机头、电气控制系统组成。弯管焊接机可以实现直管与直管、直管与弯头、直管与法兰等不同组合形式管件的自动化打底、填充、盖面的焊接功能，能够满足不同材质管件的焊接要求，其特殊的设计还可以有效控制管件旋转的偏心度，保证了焊接过程的稳定性。工件回转滚轮架具备急停、正转反转、无极调速等功能。焊接系统在同一电源下可实现 TIG、MIG、SAW 等多种焊接模式。

图1 管道工作站的构成

2.3 主要设备参数

适用管子直径范围：Φ250mm—Φ600mm；

适用管子厚度范围：＞10mm；

适用管子焊口形式：直管与直管、直管与弯头、直管与法兰、直管与三通等；

适应管材材质：碳钢、合金钢、不锈钢等；

滚轮线速度：50mm—500mm/min；

压轮压紧方式：梯形螺纹锁紧+组合式碟簧；

滚轮中心距调节范围：310mm—600mm；

工件最大重量：5T；

伸缩有效伸缩行程：1000mm；

端部最大承载：100KG；

三、管道工作站的运行

3.1 场地准备

为安装组对机的轨道和提供一个干净的施工环境，管道工作站用的场地要求用水泥硬化地面。

图2 管道工作站布置图

图3 管道工作站布置图3.2 轨道安装

图4 轨道安装图

图5 轨道安装图

组对机的轨道是为组对机运行提供基础，所以必须保证其稳固，只要能够达到这个目的，可以根据现场情况而定。

3.3 设备组装

自动焊设备的组装是将零部件件和电气接头的连接在主设备上实现设备运行的过程。建议将自动焊机从集装箱中取出，轨道和自动焊机安装在空间较大的场地上，方便直管与管件放置在组对机上，因集装箱空间狭小，管径稍大的组对时，不方便组对，耽误时间。

3.4 焊接过程

管道工作站共有四种焊接方法：氩弧焊、埋弧焊、气保焊、脉冲焊。四种焊接方法各有各的优点，具体选择根据实际要需而定。伊犁新天项目管道工作站选择了埋弧焊焊接方法。下面就将埋弧焊的焊接过程进行阐述。

3.4.1 埋弧焊的介绍

埋弧自动焊指电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，电弧光不外露。

其优点是：（1）生产效率高。埋弧自动焊的生产率比手工电弧焊提高5～8倍。因为埋弧自动焊焊接时焊丝上无药皮，焊丝为不间断送进的裸焊丝，无需更换焊条。故可采用大电流焊接（比手工电弧焊大3～5倍），电弧热量大，焊丝熔化快，熔池深，焊接速度比手工焊快的多，而且焊接变形量小。（2）焊剂层对焊缝金属的保护好，焊缝质量相应得到提高。（3）改善了劳动条件。除减少劳动量之外，由于自动焊时看不到弧光，焊接过程中发出的气体量少，这对保护焊工眼睛和身体健康是很有益。其缺点是适应能力差，只能在水平位置焊接长直焊缝或大直径的环焊缝。

3.4.2 管材的选择

伊犁新天煤制天然气项目甲烷化装置区工艺管道材质有碳钢、铬钼钢和不锈钢，根据预制焊接量、管径和厚度综合考虑选择了20#和15CrMoG作为管道工作站预制的管材。管道工作站选用管子直径范围：Φ250mm—Φ600mm，管径太小压力式回转滚轮架无法运转，管径太大压力式回转滚轮架不能承受重量；选用管子厚度范围：＞12mm，因为采用的大电流焊接，壁厚太薄容易烧穿。

3.4.3 焊材的选择

a 焊剂

根据不同的材质选择不同型号的焊剂，焊接的颗粒度选取是一个很重要的环节，颗粒度过大：一，容易进空气，焊缝得不到很好的保护，容易起气孔；二，焊剂下料三通经常会堵塞，焊剂无法过度到焊缝。最好使用颗粒度