CN108672904A - 一种管道埋弧焊增丝装置及增丝焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道埋弧焊增丝装置，包括埋弧焊机的埋弧焊丝导电嘴，所述埋弧焊丝导电嘴上固定设置固定架，所述固定架呈L型结构，所述固定架的竖直杆底部倾斜设置第一连接套，所述第一连接套内固定设置增丝导丝管；所述增丝导丝管的上端连接增丝送丝机构，所述增丝送丝机构将增丝送丝盘上的焊丝送至增丝导丝管内。本发明管道埋弧焊增丝装置通过将增加的焊丝输送至焊接电弧处，增加的焊丝利用埋弧焊多余的热量熔化，不参与电弧燃烧，降低了熔池温度，熔池存在时间减少，提高了焊接效率。

Description

一种管道埋弧焊增丝装置及增丝焊接工艺

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种管道埋弧焊增丝装置及增丝焊接工艺。

背景技术

石油化工装置管道工厂化预制，焊接方法采用气体保护焊和埋弧焊两种，其中，埋弧焊的焊接效率高、焊接质量高，埋弧焊的工艺成熟，化工装置所用材料，只有少数有色金属不能采用埋弧焊，其它合金材料都能够采用埋弧焊进行焊接。

现在用于管道的埋弧焊，多采用细丝埋弧焊，即焊丝直径小于φ3.2mm，通常使用的焊丝直径在φ1.6-2.4mm，埋弧焊机配的焊接电源多为600A的焊机，焊机在焊接电流达到500A时可以连续焊接。比如采用φ2.0mm焊丝进行埋弧焊时，当焊接电流增加到一定数值后，焊丝的送丝速度就不再增加，填充量也就不再增加。这时，采用大电流焊接，对效率没有提高，但焊缝的热量却会增加。

现在市面上有双丝和多丝埋弧焊，国际上多丝埋弧焊设备和应用比较多，主要采用单电源多丝单弧埋弧焊和多电源多丝多弧埋弧焊。这些设备和工艺能够提高单位时间的熔敷率，提高生产效率。缺点是设备构造复杂，设备成本高，焊接时热输入大。比如，林肯埋弧焊机就配置细丝双丝埋弧焊枪，两根焊丝共用一个电源，共用一个电弧同时燃烧，通过调整两根焊丝的排列，可以调整焊缝的宽度和厚度，但是由于共用一个熔池，会导致熔池过大，熔池存在的时间长，在管道埋弧焊时，管径越小，平焊位置的区间越小，如果熔池在平焊位置没有凝固，就会形成驼峰焊道，导致焊缝成形差，严重时会影响焊接质量。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种管道埋弧焊增丝装置，在原有的埋弧焊机上再额外增加一套单独的送丝***，充分利用埋弧焊热量来熔化额外增加的焊丝，提高单位时间熔覆效率，降低焊缝热量累积。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种管道埋弧焊增丝装置，包括埋弧焊机的埋弧焊丝导电嘴，所述埋弧焊丝导电嘴上固定设置固定架，所述固定架呈L型结构，所述固定架的竖直杆底部倾斜设置第一连接套，所述第一连接套内固定设置增丝导丝管；所述增丝导丝管的上端连接增丝送丝机构，所述增丝送丝机构将增丝送丝盘上的焊丝送至增丝导丝管内。

优选的，所述第一连接套与固定架竖直杆之间的夹角为75°～80°。

优选的，所述第一连接套上设有若干用于紧固增丝导丝管的第一紧固螺栓。

优选的，所述固定架的水平杆的端部设置弧形卡槽，所述弧形卡槽与埋弧焊机的埋弧焊丝导电嘴进行固定连接。

优选的，所述弧形卡槽上设有第二紧固螺栓，所述弧形卡槽与埋弧焊机的埋弧焊丝导电嘴通过第二紧固螺栓进行固定连接。

优选的，所述第一连接套的内壁面和外壁面包覆有绝缘层。

优选的，所述弧形卡槽的内壁面和外壁面包覆有绝缘层。

优选的，所述增丝送丝机构与增丝送丝控制器相连，所述增丝送丝控制器控制增丝送丝机构的启动、停止以及送丝速度。

使用管道埋弧焊增丝装置的增丝焊接工艺，包括以下步骤：

步骤一：对管道做坡口加工，并将坡口内外表面的清理干净；

步骤二：采用手工钨极氩弧焊点焊焊口；

步骤三：采用手工钨极氩弧焊打底；

步骤四：将打底完成的焊件放置在埋弧焊机的滚轮上并压紧，所述埋弧焊机上设有所述的管道埋弧焊增丝装置；

步骤五：设置焊接填充第一层时的埋弧焊机的工艺参数：焊接电流、电弧电压、焊接速度；

步骤六：启动埋弧焊机焊接填充第一层，在焊接过程中实时调整埋弧焊机的焊枪，使焊枪位置始终位于焊缝中心部位；

步骤七：焊道填充第一层焊接完成之后，设置焊接填充第二层时的埋弧焊机的焊接电流、电弧电压、焊接速度，设置焊接填充第二层时的管道埋弧焊增丝装置的增丝速度；然后启动管道埋弧焊增丝装置，将增丝送丝盘上的焊丝通过增丝焊丝盘、增丝送丝机构、增丝导丝管输送到焊接电弧，完成填充焊道第二层的焊接；

步骤九：焊道填充第二层焊接完成之后，设置后续焊接的埋弧焊机的焊接电流、电弧电压、焊接速度；设置后续焊接的管道埋弧焊增丝装置的增丝速度，直至把焊口焊完，焊完之后关闭埋弧焊机和管道埋弧焊增丝装置。

优选的，所述步骤五中，焊接填充第一层时的埋弧焊机的工艺参数为：焊接电流为200A，电弧电压位29.6V，焊接速度460mm/min；

所述步骤七中，焊接填充第二层时的管道埋弧焊增丝装置的增丝速度为3520mm/min；

所述步骤七中，焊接填充第二层时的埋弧焊机的工艺参数为：焊接电流为320-350A，电弧电压为32-33V，焊接速度500mm/min；

所述步骤九中，后续焊接的埋弧焊机的工艺参数为：焊接电流为450-500A，电弧电压为34-35V，焊接速度500mm/min；

所述步骤九中，后续焊接的管道埋弧焊增丝装置的增丝速度为4540mm/min。

一种管道埋弧焊增丝装置，其与现有的埋弧焊机结合使用，工作原理如下：

安装时，先将固定架与埋弧焊机的埋弧焊丝导电嘴固定连接并调整好高度；之后将增丝导丝管套进第一连接套内，并通过第一紧固螺栓紧固。

焊接时，缠绕在埋弧焊丝盘上的埋弧焊丝通过埋弧焊丝送丝机构、埋弧焊丝导电嘴在埋弧焊剂保护的焊接母材上电弧燃烧，形成焊接电弧，这时增加的焊丝通过增丝焊丝盘、增丝送丝机构、增丝导丝管输送到焊接电弧，形成焊缝，此期间增加的焊丝没有输送电流，充分利用埋弧焊丝产生的焊接电弧热量来熔化增加的焊丝，最终形成焊缝。

即本申请送丝装置只负责送丝，增加的焊丝进入熔池后，利用埋弧焊多余的热量熔化，不参与电弧燃烧。

本发明具有以下有益效果：

本发明管道埋弧焊增丝装置通过将增加的焊丝输送至焊接电弧处，增加的焊丝利用埋弧焊多余的热量熔化，不参与电弧燃烧，降低了熔池温度，熔池存在时间减少，提高了焊接电流，从而：

(1)降低了熔池温度，使得层间温度上升速度降低，有利于控制层间温度，可以防止焊接过程中产生焊接热裂纹，更加适合热裂纹倾向大的材料，比如不锈钢管道的埋弧焊接，有利于保证焊接质量；

(2)减少熔池温度和存在时间，可以防止过热导致焊缝、热影响区组织粗大、恶化，有利于改善焊接接头金相组织和提高焊接接头机械性能；

(3)降低了熔池温度，焊缝宽度会变窄，焊缝厚度增大，随着壁厚的增加，焊接电流适当增加，焊丝熔化速度增大，单位时间的熔敷效率加大；

(4)随着壁厚的增加，焊接层次的比值增大，焊接效率提高；壁厚越大，增加的焊丝和单丝的层次差别越大，效率更加突显。

附图说明

图1是本发明管道埋弧焊增丝装置的结构示意图；

其中：

1-埋弧焊丝，2-增丝，3-焊接电弧，4-焊接母材，5-焊缝，6-埋弧焊剂，7-埋弧焊丝导电嘴，8-埋弧焊丝送丝机构，9-埋弧焊丝盘，10-增丝导丝管，11-增丝送丝控制器，12-增丝送丝机构，13-增丝焊丝盘，14-固定架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种管道埋弧焊增丝装置，包括埋弧焊机的埋弧焊丝导电嘴7，所述埋弧焊丝导电嘴7上固定设置固定架14，所述固定架14呈L型结构，所述固定架14的竖直杆底部倾斜设置第一连接套1401，所述第一连接套1401内固定设置增丝导丝管10，所述增丝导丝管10将增加的焊丝送至埋弧焊丝1形成的焊接电弧3处；所述增丝导丝管10的上端连接增丝送丝机构12，所述增丝送丝机构12的具体结构与埋弧焊机内部的埋弧送丝机构8的结构相同；所述增丝送丝机构12将增丝送丝盘13上的焊丝送至增丝导丝管10内。

优选的，所述第一连接套1401与固定架14竖直杆之间的夹角为75°～80°。

优选的，所述第一连接套1401上设有若干用于紧固增丝导丝管10的第一紧固螺栓1402。

优选的，所述固定架14的水平杆的端部设置弧形卡槽1403，所述弧形卡槽1403与埋弧焊机的埋弧焊丝导电嘴7进行固定连接。

优选的，所述弧形卡槽1403上设有第二紧固螺栓1404，所述弧形卡槽1403与埋弧焊机的埋弧焊丝导电嘴7通过第二紧固螺栓1404进行固定连接。

优选的，所述第一连接套1401的内壁面和外壁面包覆有绝缘层。

优选的，所述弧形卡槽1403的内壁面和外壁面包覆有绝缘层。

优选的，所述增丝送丝机构12与增丝送丝控制器11相连，所述增丝送丝控制器11控制增丝送丝机构12的启动、停止以及送丝速度；其中增丝送丝机构12的控制原理与埋弧焊机内部的埋弧送丝机构8的控制原理相同。

使用管道埋弧焊增丝装置的增丝焊接工艺，包括以下步骤：

步骤一：对管道做坡口加工，并将坡口内外表面的清理干净；

步骤二：采用手工钨极氩弧焊点焊焊口；

步骤三：采用手工钨极氩弧焊打底；

步骤四：将打底完成的焊件放置在埋弧焊机的滚轮上并压紧，所述埋弧焊机上设有所述的管道埋弧焊增丝装置；

步骤五：设置埋弧焊机的焊接工艺参数以及管道埋弧焊增丝装置的工艺参数：埋弧焊机的焊接电流200A，埋弧焊机的电弧电压29.6V，埋弧焊机的焊接速度460mm/min，管道埋弧焊增丝装置的增丝速度为3520mm/min；

步骤六：启动埋弧焊机焊接填充第一层，在焊接过程中实时调整埋弧焊机的焊枪，使焊枪位置始终位于焊缝中心部位；

步骤七：焊道填充第一层焊接完成之后，将埋弧焊机的焊接电流调到320-350A，埋弧焊机的焊接电压调整到32-33V，埋弧焊机的焊接速度调整到500mm/mim；然后启动管道埋弧焊增丝装置，将增丝送丝盘13上的焊丝通过增丝焊丝盘13、增丝送丝机构12、增丝导丝管10输送到焊接电弧3，完成填充焊道第二层的焊接；

步骤九：焊道填充第二层焊接完成之后，将埋弧焊机的焊接电流调整到450-500A，埋弧焊机的电弧电压34-35V，埋弧焊机的焊接速度不变；将管道埋弧焊增丝装置的增丝速度调整到4540mm/min，直至把焊口焊完，焊完之后关闭埋弧焊机和管道埋弧焊增丝装置。

一种管道埋弧焊增丝装置，其与现有的埋弧焊机结合使用，其具体实施方式如下：

安装时，先将固定架14与埋弧焊机的埋弧焊丝导电嘴7固定连接并调整好高度；之后将增丝导丝管7套进第一连接套1401内，并通过第一紧固螺栓1402紧固。

焊接时，缠绕在埋弧焊丝盘9上的埋弧焊丝1通过埋弧焊丝送丝机构8、埋弧焊丝导电嘴7在埋弧焊剂6保护的焊接母材4上电弧燃烧，形成焊接电弧3，这时增加的焊丝2通过增丝焊丝盘13、增丝送丝机构12、增丝导丝管10输送到焊接电弧3，形成焊缝5，此期间增加的焊丝2没有输送电流，充分利用埋弧焊丝1产生的焊接电弧3热量来熔化增加的焊丝2，最终形成焊缝5。

即本申请送丝装置只负责送丝，增加的焊丝进入熔池后，利用埋弧焊多余的热量熔化，不参与电弧燃烧。

使用管道埋弧焊增丝装置的增丝焊接工艺焊接各种规格管道与普通埋弧焊工艺焊接相比，焊接效率提升，具体如下表1所示。

表1增丝焊接工艺与普通埋弧焊工艺的焊接效率对比

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种管道埋弧焊增丝装置，包括埋弧焊机的埋弧焊丝导电嘴，其特征是，所述埋弧焊丝导电嘴上固定设置固定架，所述固定架呈L型结构，所述固定架的竖直杆底部倾斜设置第一连接套，所述第一连接套内固定设置增丝导丝管；所述增丝导丝管的上端连接增丝送丝机构，所述增丝送丝机构将增丝送丝盘上的焊丝送至增丝导丝管内。

2.如权利要求1所述的一种管道埋弧焊增丝装置，其特征是，所述第一连接套与固定架竖直杆之间的夹角为75°～80°。

3.如权利要求1所述的一种管道埋弧焊增丝装置，其特征是，所述第一连接套上设有若干用于紧固增丝导丝管的第一紧固螺栓。

4.如权利要求1所述的一种管道埋弧焊增丝装置，其特征是，所述固定架的水平杆的端部设置弧形卡槽，所述弧形卡槽与埋弧焊机的埋弧焊丝导电嘴进行固定连接。

5.如权利要求4所述的一种管道埋弧焊增丝装置，其特征是，所述弧形卡槽上设有第二紧固螺栓，所述弧形卡槽与埋弧焊机的埋弧焊丝导电嘴通过第二紧固螺栓进行固定连接。

6.如权利要求1所述的一种管道埋弧焊增丝装置，其特征是，所述第一连接套的内壁面和外壁面包覆有绝缘层。

7.如权利要求4所述的一种管道埋弧焊增丝装置，其特征是，所述弧形卡槽的内壁面和外壁面包覆有绝缘层。

8.如权利要求1所述的一种管道埋弧焊增丝装置，其特征是，所述增丝送丝机构与增丝送丝控制器相连，所述增丝送丝控制器控制增丝送丝机构的启动、停止以及送丝速度。

9.使用如权利要求1-8所述的管道埋弧焊增丝装置的增丝焊接工艺，其特征是，包括以下步骤：

步骤一：对管道做坡口加工，并将坡口内外表面的清理干净；

步骤二：采用手工钨极氩弧焊点焊焊口；

步骤三：采用手工钨极氩弧焊打底；

步骤四：将打底完成的焊件放置在埋弧焊机的滚轮上并压紧，所述埋弧焊机上设有所述的管道埋弧焊增丝装置；

步骤五：设置焊接填充第一层时的埋弧焊机的工艺参数：焊接电流、电弧电压、焊接速度；

步骤六：启动埋弧焊机焊接填充第一层，在焊接过程中实时调整埋弧焊机的焊枪，使焊枪位置始终位于焊缝中心部位；

步骤七：焊道填充第一层焊接完成之后，设置焊接填充第二层时的埋弧焊机的焊接电流、电弧电压、焊接速度，设置焊接填充第二层时的管道埋弧焊增丝装置的增丝速度；然后启动管道埋弧焊增丝装置，将增丝送丝盘上的焊丝通过增丝焊丝盘、增丝送丝机构、增丝导丝管输送到焊接电弧，完成填充焊道第二层的焊接；

步骤九：焊道填充第二层焊接完成之后，设置后续焊接的埋弧焊机的焊接电流、电弧电压、焊接速度；设置后续焊接的管道埋弧焊增丝装置的增丝速度，直至把焊口焊完，焊完之后关闭埋弧焊机和管道埋弧焊增丝装置。

10.如权利要求9所述的管道埋弧焊增丝装置的增丝焊接工艺，其特征是，所述步骤五中，焊接填充第一层时的埋弧焊机的工艺参数为：焊接电流为200A，电弧电压位29.6V，焊接速度460mm/min；

所述步骤七中，焊接填充第二层时的管道埋弧焊增丝装置的增丝速度为

所述步骤七中，焊接填充第二层时的埋弧焊机的工艺参数为：焊接电流为320-350A，电弧电压为32-33V，焊接速度500mm/min；

所述步骤九中，后续焊接的埋弧焊机的工艺参数为：焊接电流为450-500A，电弧电压为34-35V，焊接速度500mm/min；

所述步骤九中，后续焊接的管道埋弧焊增丝装置的增丝速度为4540mm/min。