CN110576244A - 大口径双金属复合管环焊缝全自动氩弧焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大口径双金属复合管环焊缝全自动焊接方法技术领域，是一种大口径双金属复合管环焊缝全自动氩弧焊接方法。包括以下步骤：第一步，焊接前准备工序；第二步，根焊焊接工序：采用全自动钨极氩弧焊机进行根焊焊接，由6点钟位置向12点钟位置上向焊接，焊枪内所通入的保护气体为氩气或者氩气与氦气的混合气体，混合气体中氦气的体积分数为15‑20％，氦气纯度大于99.99%，焊接用氩气纯度不低于99.99%，露点不高于‑50℃，含氧量不大于500ppm；本发明的优点：一、根焊采用焊枪小幅度摆动工艺，是焊缝背部成型好，容易掌握，不易出现缺陷；二、热焊、填充焊采用与坡口形式相适应的U型摆动，使电弧更容易到达坡口面，消除以往焊接工艺容易出现侧壁未熔的问题。

Description

大口径双金属复合管环焊缝全自动氩弧焊接方法

技术领域

本发明涉及大口径双金属复合管环焊缝全自动焊接方法技术领域，是一种大口径双金属复合管环焊缝全自动氩弧焊接方法。

背景技术

双金属复合管近几年在石油天然气行业的用量巨大，尤其是用于高硫、高氯、高二氧化碳等“三高”油气田的集输管道、长输管道、工艺管道等领域，在新疆地区的塔里木油田、新疆油田公司等大型油气田中双金属复合管的使用越来越普遍，管径已经从中小口径向大口径进行发展。

对于大口径的双金属复合管的焊接，目前主要采用手工惰性气体钨极氩弧焊或者氩电联焊进行焊接。但是，这两种方法焊接效率比较低，需要依靠焊工娴熟的技巧控制送丝摆动幅度及过渡层熔池，工艺稳定性受人为因素影响较大，焊工劳动强度较大，导致焊接工艺适应性及焊接质量一致性较低，焊接施工自动化水平也较低，对焊接工人的技能要求高，现有的焊接工人已逐渐不能适应目前工程建设施工高效率、高质量的要求，另外，目前各个行业的焊工队伍平均年龄日趋偏高，手工焊工人越来越紧缺。

因此，开发高效率、高质量的大口径的双金属复合管环焊缝全自动焊接方法势在必行。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，提供了一种双金属复合管上向的全自动钨极氩弧焊接方法，采用高频抽拉送丝振捣技术和窄间隙U型坡口其相结合的方式，解决了大口径双金属复合管钨极氩弧全自动全位置焊接的问题；节省了焊接材料，大大提高了焊接效率和焊接质量，大幅度降低了生产成本和工人的劳动强度。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种大口径双金属复合管环焊缝全自动氩弧焊接方法，包括以下步骤：

第一步，焊接前准备工序

1-1：采用坡口机加工坡口，使用动力角向砂轮机，砂轮片及钢丝刷等清理工具清理坡口并去除毛刺；

1-2：焊接前用丙酮或者酒精清洗坡口及距离坡口边缘20mm范围内的母材；

1-3：确定焊接材料；

1-4：使用对口器进行坡口组对，形成U型坡口，然后进行管道背部充氩保护，检测氧气含量；

1-5：安装轨道；

1-6：采用的焊接设备为全自动钨极氩弧焊机，焊接专用小车采用上向焊接和下向焊接的组合方式进行走施焊；

第二步，根焊焊接工序：

采用全自动钨极氩弧焊机进行根焊焊接，由6点钟位置向12点钟位置上向焊接，焊枪内所通入的保护气体为氩气或者氩气与氦气的混合气体，混合气体中氦气的体积分数为15-20％，氦气纯度大于99.99%，焊接用氩气纯度不低于99.99%，露点不高于-50℃，含氧量不大于500ppm；

第三步，填充焊接工序，其中，焊枪内所通气体与第二步相同：

3-1：填充焊分为热焊道和填充层，由6点钟位置向12点钟位置上向焊接；

3-2：通过PLC控制***按照管体圆周角360°分为5个区域，针对每个区域的位置变化采用不同的焊接工艺参数；

3-3：根据管道壁厚的不同，填充层数不同，每层焊缝均采用单道焊；

3-4：每层间的层间温度控制在150℃以下；

3-5：在填充层完成2层后且熔覆金属厚度≥6mm后，背部保护气体撤除；

第四步，盖面焊接工序，其中，焊枪内所通气体与第二步相同：

4-1：盖面为一次单道盖面，由12点向6点的位置进行向下焊接或者由6点钟位置向12点位置向上焊接；

4-2：通过PLC控制***按照管体圆周角分为5个区域，针对每个区域的位置变化设置不同的焊接工艺参数；

第五步，焊后进行无损检测，执行检验标准为NB/T47013-2015。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述根焊焊接工序中：采用全自动高频抽拉送丝钨极氩弧焊焊接设备进行根焊焊接，采用U型摆动方式进行焊接，或/和，填充焊接工序中：采用全自动高频抽拉送丝钨极氩弧焊焊接设备进行根焊焊接，采用U型摆动方式进行焊接，或/和，盖面焊接工序中：采用横摆方式焊接。

上述1-4步骤后，采用吊装方式将全自动焊接工作站吊入焊接位置，使焊接在全自动焊接工作站进行，全自动焊接工作站包括由四面棚壁和顶棚围成的棚体，棚体底部固定安装有底板，底板上设有供油管通过且沿左右向延伸的开槽，对应开槽位置的棚体左右两侧棚壁底部均设有供油管穿过的开口，每个开口处均设有棚门，棚体内设有照明灯、冷暖空调机和自动焊接机，棚体顶部固定有吊耳，对应开槽前后两侧位置的底板底部分别设有一个充气垫，充气垫上设有充气嘴，自动焊接机包括储气瓶和两组焊接组件；每组焊接组件均包括PLC控制柜、送丝机、焊接机头及焊接电源，送丝机和焊接机头连接，送丝机、焊接机头及焊接电源均与PLC控制柜电连接，焊接机头和焊接电源电连接；两组焊接组件的送丝机分别和储气瓶连接，两组焊接组件分别设置在棚体内的前后两侧；储气瓶上设有气体流量传感器，对应每个开口位置的棚体内部均设有能包覆在油管上的防风帘，棚体内设有温湿度传感器，或/和，棚体内设有焊接温度传感器，或/和，棚体内设有焊缝熔池视频监控装置；或/和棚体内设有消磁机和高斯计，组对后，先通过消磁机和高斯计对油管组对处进行消磁，然后通过温湿度传感器监控棚体内的温度和湿度并作调整。

上述第二步、第三步和第四步中，焊接温度传感器和焊缝熔池视频监控装置随时监测焊接温度和焊缝熔池。

上述U型坡口为窄间隙U型坡口。

上述大口径双金属复合管为L415/316L大口径双金属复合管。

本发明的优点：

一、根焊采用焊枪小幅度摆动工艺，是焊缝背部成型好，容易掌握，不易出现缺陷；

二、热焊、填充焊采用与坡口形式相适应的U型摆动，使电弧更容易到达坡口面，消除以往焊接工艺容易出现侧壁未熔的问题；

三、根焊、热焊、填充焊、盖面焊均采用上向焊工艺，获得更大的熔深，保证焊接质量，焊缝一次焊接合格率达99.5%，以往双金属复合管管道项目一次焊接合格率仅90%左右，焊接合格率有了一个大的提升；

四、本发明采用高频抽拉送丝技术，在焊接过程中对熔池有振捣作用，使熔池中的气体容易逸出，不易出现气孔缺陷，另外可细化晶粒，提高焊缝的冶金性能和机械性能，尤其是低温韧性大大提高，冲击功是传统焊接工艺的2倍；

五、低的焊接热输入，产生的热影响区较小，变形量小，合金元素的烧损少，接头的抗氯化物应力腐蚀、抗晶间腐蚀、均匀腐蚀性能较以往的焊接工艺获得的焊接接头大大提高；

六、采用窄间隙U型坡口，较V型坡口节约材料约35%；

七、实现了双金属复合管的全自动全位置焊接，焊接效率提高了2-3倍；

八、焊枪内所通入的保护气体为氩气与氦气（热影响区小；电弧热量集中，是使用氩气情况下电弧传热性的1.7倍，焊缝金属润湿性及焊缝熔深比纯Ar好）；

九、降低了焊工操作难度、劳动强度。

附图说明

图1为本发明U型坡口示意图。

图2为本发明焊道坡口整体示意图。

图3为本发明焊道分布示意图。

图4为本发明中全自动数字工作站的俯视图。

图5为图4的右视放大结构示意图。

图中主要标号说明：

1为棚体，2为开口，3为防风帘，4为照明灯，5为冷暖空调机，7为储气瓶，8为PLC控制柜，9为送丝机，10为焊接机头，11为焊接电源，12为气体流量传感器，13为温湿度传感器，14为消磁机,15为高斯计，16为油管,17为底板，18为开槽，19为吊耳,20为棚门，21为充气垫，22为坡口角度，23为根部圆弧，24为钝边内平台，25为钝边，26为双金属复合管，27为耐蚀合金层,28为根焊焊道，29为热焊道，30为填充焊焊道，31为盖面焊焊道,32为U型坡口。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如图1至5所示，本发明采用以下步骤：

第一步，焊前准备工序：

如图1所示，①用坡口机在双金属复合管26上制备坡口，机加工制备坡口；然后，使用不锈钢动力角向砂轮机，砂轮片及钢丝刷等清理工具清理坡口并去除毛刺及丙酮或酒精擦洗；坡口角度22为8度，开口半宽6mm，误差±0.1mm；坡口的根部圆弧23为半径2.4mm；根部圆弧23与钝边内平台24相切，钝边内平台24 尺寸为：1.5mm±0.1mm；坡口的钝边4厚度为：1.8mm，误差±0.1mm；

②检查确认坡口被焊部位及其边缘的20mm范围内无缺陷；

③确定焊接材料，焊丝采用的ERNiCrMo-3型号焊丝，直径为φ1.0mm；

④通过内对口器组对坡口，所对坡口为U型坡口32，对管道内部进行充氩，并进行氧含量测试，含氧量小于50ppm；

⑤如图4、5所示，布置全自动焊接工作站，该全自动焊接工作站包括由四面棚壁和顶棚围成的棚体1，棚体1底部固定安装有底板17，底板17上设有供油管16通过且沿左右向延伸的开槽18，对应开槽18位置的棚体1左右两侧棚壁底部均设有供油管16穿过的开口2，每个开口2处均设有棚门20，棚体1顶部固定有吊耳19，棚体1内设有照明灯4、冷暖空调机5和自动焊接机。通过棚体1的设置能有效防止风沙进入到棚体1内，从而避免风沙对焊接质量的影响，而通过冷暖空调机5的设置能调节棚体1内的温度，在夏天保证棚体1内温度始终处于操作人员工作适宜的温度，从而避免环境温度对焊接质量的影响，通过照明灯4的设置保证棚体1内具有较好的亮度，通过自动焊接机的设置实现对油管16自动焊接，通过吊耳19的设置便于使用吊机吊起整个装置进行运输，本发明不仅能够有效避免风沙、环境温度对焊接质量的影响，从而保证焊接质量，而且便于快速运输至焊接地点，进而缩短了油管16的铺设工期，使用时，可通过吊机等起到装置将本发明吊装至待焊接油管16上方，打开棚体1左右两侧的棚门20，然后使开槽18对准油管16并缓慢下降直至放置到地面上，此时就可通过棚体1内的自动焊接机对油管16进行焊接。如附图1所示，对应开槽18前后两侧位置的底板17底部分别设有一个充气垫21，充气垫21上设有充气嘴。由于焊接油管两侧的地面往往崎岖不平，通过在底板17前后两侧分别设置一个充气垫21，通过调整冲入充气垫21内的气体量来使得底板17能较水平的放置在地面上，进而利于焊接作业的顺利进行。如附图1所示，自动焊接机包括储气瓶7和两组焊接组件；每组焊接组件均包括PLC控制柜8、送丝机9、焊接机头10及焊接电源11，送丝机9和焊接机头10连接，送丝机9、焊接机头10及焊接电源11均与PLC控制柜8电连接，焊接机头10和焊接电源11电连接；两组焊接组件的送丝机9分别和储气瓶7连接。根据需要，PLC控制柜8、送丝机9、焊接机头10为现有公知技术，通过上述部件的设置能够实现对油管16的自动焊接，较人工焊接而言，省时省力。PLC控制柜8、焊接电源11均通过螺栓等现有公知的技术固定在棚体1内。

如附图4所示，两组焊接组件分别设置在棚体1内前后两侧；储气瓶7上设有气体流量传感器12。根据需求，气体流量传感器12为现有公知技术，两组焊接机头10上的焊枪同时从油管16的前后两侧进行焊接，从而缩短了焊接时间，提高了焊接效率，而通过气体流量传感器12的设置便于实时监测气体流量、压力。

如附图5所示，对应每个开口2位置的棚体1内部均设有能包覆在油管16上的防风帘3。由此可进一步防止焊接作业时风沙进入到棚体1内，进一步保证了焊接质量。

如附图4所示，棚体1内设有温湿度传感器13。由此便于实时监测棚体1内的温湿度，从而调节冷暖空调机5。温湿度传感器可采用现有公知的WT1821W-MB型号的温湿度传感器。

根据需要，棚体1内设有焊接温度传感器，焊接温度传感器可采用现有公知的NT59-LE-B10焊接温度传感器，焊接温度传感器可通过记忆金属作为连接件设置在棚体顶部。

根据需要，棚体1内设有焊缝熔池视频监控装置；焊缝熔池视频监控装置可采用加拿大 XIRIS高动态焊接相机。其可通过记忆金属作为连接件设置在棚体1顶部。

如附图4所示，棚体1内设有消磁机14和高斯计15。通过消磁机14的设置能对油管16进行消磁，从而避免因油管16带磁而影响焊接质量的情况出现，通过高斯计15的设置便于评估焊接部位的磁感应强度值。

在工作时，首先将两根油管16的接头组对，然后通过吊车将棚体1吊至接头组对处，下放棚体1，使接头组对处位于棚体1内，当棚体1底部不平时，通过连接现场的气泵将充气垫21充气，从而调节平整度，第二步、第三步和第四步中，温湿度传感器13（WT1821W-MB）、焊接温度传感器（NT59-LE-B10）是焊接温度、环境温湿度数据采集传输模块，可选 TTL 或RS232 或 RS485 不同信号输出。自动焊接机的PLC控制柜8采用Modbus 工业控制总线协议，可以实现多个模块同时接入总线组网。温湿度传感器13、焊接温度传感器通过RS485接口协议接入PLC控制柜8，PLC控制柜8可对数据进行汇总，连同焊机工作时的参数，如电压、电流、线能量、焊接速度等，利用无线传输设备（USR-G780 V2），通过无线局域网或4G将数据实时传输到焊接数据管理软件的数据库中，实现实时稳定地监控现场环境的温湿度参数，使操作者时时掌握现场环境温湿度变化。焊缝熔池视频监控装置（加拿大 XIRIS高动态焊接相机）对焊接熔池进行跟踪监控，利用焊接专用图像处理软件工具，使焊接熔池的图像能清晰同步地显示在计算机上，实现对焊接熔池的监视。

⑥安装轨道，使轨道与管道的轴线垂直并与坡口环向保持平行；

⑦焊接设备采用全自动高频抽拉送丝钨极氩弧焊，焊接专用小车采用上向行走方式；

第二步，根焊焊接工序：

采用全自动高频抽拉送丝钨极氩弧焊焊接设备进行根焊焊接，由6点钟位置向12点钟位置上向焊接，采用U型摆动方式进行焊接，焊枪内所通入的保护气体为氩气或者氩气与氦气（氦气的优点是热影响区小，电弧热量集中，是使用氩气情况下电弧传热性的1.7倍，焊缝金属润湿性及焊缝熔深比纯Ar好）的混合气体，含氧量不大于500ppm。采用型号为三菱FX5U的PLC控制***。焊接参数设定为：焊丝直径为φ1.0mm，钍钨极直径为φ4.0mm；保护气体氩气或者氩气+氦气流量为15-20L/min，背部保护气体流量为10-15L/min，氩气纯度大于等于99.99％，氦气纯度大于等于99.99%，混合气中氦气比例为15-20%；(根焊焊道27分布如图3所示)。

本实施例的焊接过程按照管体圆周角度分为5个区间：

180-150度区间的焊接电压为11V，电流145A，焊接速度0.17m/min，送丝速度 2.44m/min，摆动角度1°，摆动速度150°/s，摆动左右停留时间0.4s；

150-110度区间的焊接电压为11V，电流140A，焊接速度0.17m/min，送丝速度2.24m/min，摆动角度2°，摆动速度150°/s，摆动左右停留时间0.4s；

110-70度区间的焊接电压为11V，电流135A，焊接速度0.16m/min，送丝速度2.04m/min，摆动角度3°，摆动速度150°/s，摆动左右停留时间0.4s；

70-40度的区间焊接电压为11V，电流140A，焊接速度0.16m/min,送丝速度2.04m/ min，摆动角度4°，摆动速度150°/s，摆动左右停留时间0.4s；

40-0 度的区间焊接电压为11V，电流145A，焊接速度0.15m/min,送丝速度2.04m/ min，摆动角度4°，150°/s，摆动左右停留时间0.4s。

第三步，填充焊接工序，其中，焊枪内所通气体与第二步相同：

如图3所示，焊接过程分为热焊道27及填充焊道28，热焊道及填充焊道28由6点向12点的位置进行立向上焊接，采用U型摆动方式，U型摆动即：电极在U型坡口32内做摆动时，随着摆动位置的变化，自行调节电极与坡口之间的距离，保持焊接电弧弧长基本保持一致，以保证焊接的稳定性，保证焊接质量；每层间的层间温度控制在150℃以下；防止热裂纹缺陷的出现。在填充层完成2层后且熔覆金属厚度≥6mm后，背部保护气体撤除。

（1）热焊道27焊接工艺按照管体圆周角度都分5个区间

180-150度区间的焊接电压为12V，电流195A，焊接速度0.15m/min，送丝速度 2.85m/min，摆动角度14°，摆动速度150°/s，摆动左右停留时间0.4s；

150-110度区间的焊接电压为12V，电流195A，焊接速度0.15m/min，送丝速度2.85m/min，摆动角度14°，摆动速度150°/s，摆动左右停留时间0.4s；

110-70度区间的焊接电压为12V，电流195A，焊接速度0.15m/min，送丝速度2.85m/min，，摆动角度13.0°，摆动速度150°/s，摆动左右停留时间0.4s；

70-40度的区间焊接电压为12V，电流195A，焊接速度0.15m/min,送丝速度2.85m/min，摆动角度6.5°，摆动速度150°/s，摆动左右停留时间0.4s；

40- 0度的区间焊接电压为12V，电流195A，焊接速度0.15m/min,送丝速度2.85m/min，摆动角度13.0°，摆动速度150°/s，摆动左右停留时间0.4s。

(2)根据壁厚不同，填充焊道28分为数层(本实施例为3-5层)，每层焊接一道，(填充焊道28)；

填充按照管体圆周角度分为5个区间：

180-150度区间的焊接电压为12V，电流240A，焊接速度0.15m/min，送丝速度 4.20m/min，摆动角度14°，摆动速度150°/s，摆动左右停留时间0.4s；

150-110度区间的焊接电压为12V，电流240A，焊接速度0.15m/min，送丝速度3.18m/min，摆动角度14°，摆动速度150°/s，摆动左右停留时间0.4s；

110-70度区间的焊接电压为12V，电流240A，焊接速度0.15m/min，送丝速度3.18m/min，摆动角度6.5°，摆动速度150°/s，摆动左右停留时间0.4s；

70-40度的区间焊接电压为12V，电流240A，焊接速度0.15m/min,送丝速度3.18m/ min，摆动角度13.0°，摆动速度150°/s，摆动左右停留时间0.4s；

41- 0度的区间焊接电压为12V，电流240A，焊接速度0.15m/min,送丝速度3.18m/ min，摆动角度13.0°，摆动速度150°/s，摆动左右停留时间0.4s。

第四步，盖面焊接工序(盖面焊焊道30焊枪内所通气体与第二步相同)：

盖面为一次单道盖面，由12点向6点的位置进行向下焊接或者由6点钟位置向12点位置向上焊接；下向焊的优点为焊接熔深大，不易出现未熔现象，焊缝成型美观。

焊接过程按照管体圆周角度分为5个区间：

180-150度区间的焊接电压为12V，电流240A，焊接速度0.10m/min，送丝速度 2.85m/min，摆动幅度为11mm，摆动速度20mm/s，摆动左右停留时间0.2s；

150-110度区间的焊接电压为12V，电流240A，焊接速度0.10m/min，送丝速度2.85m/min，摆动幅度为11mm，摆动速度20mm/s，摆动左右停留时间0.2s；

110-70度区间的焊接电压为12V，电流240A，焊接速度0.10m/min，送丝速度2.85m/min，摆动幅度为11mm，摆动速度20mm/s，摆动左右停留时间0.2s；

70-40度的区间焊接电压为12V，电流240A，焊接速度0.10m/min,送丝速度2.85m/min，摆动幅度为11mm，摆动速度20mm/s，摆动左右停留时间0.2s；

0度的区间焊接电压为12V，电流240A，焊接速度0.10m/min,送丝速度2.85m/min，摆动幅度为11mm，摆动速度20mm/s，摆动左右停留时间0.2s。

第五步，焊后进行无损检测，无损检测采全自动超声波检测方式和射线检测，呼图壁储气库调整工程中焊接共计190道焊口，一次焊接合格率99.5％，而以往手工焊接双相不锈钢管道的一次焊接合格率最高仅90％左右。

上述双金属复合管26母材材质为L415Q/316L；双金属复合管26包括耐蚀合金层31。

上述坡口为窄间隙U型坡口，送丝机构为高频抽拉送丝以振捣熔池，焊枪角度为10°。

上述焊接参数是焊丝直径为1.0mm；电极直径为4.0mm，电极材料钍钨极；焊接保护气体为氩气或者氩气+氦气混合体，气体流量为15L/min，背部保护气体流量为10L/min,氩气纯度≥99.99％，氦气≥99.99％；根焊电流为135A至180A，电弧电压为11V-14V，根焊速度为130mm至170mm/min；填充电流为175至260A；焊接电弧电压为11V-14V，焊接速度为110mm至160mm/min；盖面电流为220至 240A；焊接电弧电压为11V-14V，焊接速度为80mm至140mm/Min；送丝速度为2.0至4.8m/min。

所述双金属复合管环焊缝全自动焊接方法应用于管道施工，在环境温度低于5℃时预热温度50℃，层间温度小于150℃。

本发明的优点：

一、根焊采用焊枪小幅度摆动工艺，是焊缝背部成型好，容易掌握，不易出现缺陷；

二、热焊、填充焊采用与坡口形式相适应的U型摆动，使电弧更容易到达坡口面，消除以往焊接工艺容易出现侧壁未熔的问题；

三、根焊、热焊、填充焊、盖面焊均采用上向焊工艺，获得更大的熔深，保证焊接质量，焊缝一次焊接合格率达99.5%，以往双金属复合管管道项目一次焊接合格率仅90%左右，焊接合格率有了一个大的提升；

四、本发明采用高频抽拉送丝技术，在焊接过程中对熔池有振捣作用，使熔池中的气体容易逸出，不易出现气孔缺陷，另外可细化晶粒，提高焊缝的冶金性能和机械性能，尤其是低温韧性大大提高，冲击功是传统焊接工艺的2倍；

五、低的焊接热输入，产生的热影响区较小，变形量小，合金元素的烧损少，接头的抗氯化物应力腐蚀、抗晶间腐蚀、均匀腐蚀性能较以往的焊接工艺获得的焊接接头大大提高；

六、采用窄间隙U型坡口，较V型坡口节约材料约35%；

七、实现了双金属复合管的全自动全位置焊接，焊接效率提高了2-3倍；

八、焊枪内所通入的保护气体为氩气与氦气（热影响区小；电弧热量集中，是使用氩气情况下电弧传热性的1.7倍，焊缝金属润湿性及焊缝熔深比纯Ar好；

九、降低了焊工操作难度、劳动强度。

上述焊接材料为现有技术，未作说明的技术为现有技术，故不再赘述。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (9)

1.一种大口径双金属复合管环焊缝全自动氩弧焊接方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，焊接前准备工序

1-1：采用坡口机加工坡口，使用动力角向砂轮机，砂轮片及钢丝刷等清理工具清理坡口并去除毛刺；

1-2：焊接前用丙酮或者酒精清洗坡口及距离坡口边缘20mm范围内的母材；

1-3：确定焊接材料；

1-4：使用对口器进行坡口组对，形成U型坡口，然后进行管道背部充氩保护，检测氧气含量；

1-5：安装轨道；

1-6：采用的焊接设备为全自动钨极氩弧焊机，焊接专用小车采用上向焊接和下向焊接的组合方式进行走施焊；

第二步，根焊焊接工序：

采用全自动钨极氩弧焊机进行根焊焊接，由6点钟位置向12点钟位置上向焊接，焊枪内所通入的保护气体为纯氩气或者氩气与氦气的混合气体，混合气体中氦气的体积分数为15-20％，氦气纯度大于99.99%，焊接用氩气纯度不低于99.99%，露点不高于-50℃，含氧量不大于500ppm；

第三步，填充焊接工序，其中，焊枪内所通气体与第二步相同：

3-1：填充焊分为热焊道和填充层，由6点钟位置向12点钟位置上向焊接；

3-2：通过PLC控制***按照管体圆周角360°分为5个区域，针对每个区域的位置变化采用不同的焊接工艺参数；

3-3：根据管道壁厚的不同，填充层数不同，每层焊缝均采用单道焊；

3-4：每层间的层间温度控制在150℃以下；

3-5：在填充层完成2层后且熔覆金属厚度≥6mm后，背部保护气体撤除；

第四步，盖面焊接工序，其中，焊枪内所通气体与第二步相同：

4-1：盖面为一次单道盖面，由12点向6点的位置进行向下焊接或者由6点钟位置向12点位置向上焊接；

4-2：通过PLC控制***按照管体圆周角分为5个区域，针对每个区域的位置变化设置不同的焊接工艺参数；

第五步，焊后进行无损检测，执行检验标准为NB/T47013-2015。

2.根据权利要求1所述的大口径双金属复合管环焊缝全自动氩弧焊接方法，其特征在于根焊焊接工序中：采用全自动高频抽拉送丝钨极氩弧焊焊接设备进行根焊焊接，采用U型摆动方式进行焊接，或/和，填充焊接工序中：采用全自动高频抽拉送丝钨极氩弧焊焊接设备进行根焊焊接，采用U型摆动方式进行焊接，或/和，盖面焊接工序中：采用横摆方式焊接。

3.根据权利要求1或2所述的大口径双金属复合管环焊缝全自动氩弧焊接方法，其特征在于1-4步骤后，采用吊装方式将全自动焊接工作站吊入焊接位置，使焊接在全自动焊接工作站进行，全自动焊接工作站包括由四面棚壁和顶棚围成的棚体，棚体底部固定安装有底板，底板上设有供油管通过且沿左右向延伸的开槽，对应开槽位置的棚体左右两侧棚壁底部均设有供油管穿过的开口，每个开口处均设有棚门，棚体内设有照明灯、冷暖空调机和自动焊接机，棚体顶部固定有吊耳，对应开槽前后两侧位置的底板底部分别设有一个充气垫，充气垫上设有充气嘴，自动焊接机包括储气瓶和两组焊接组件；每组焊接组件均包括PLC控制柜、送丝机、焊接机头及焊接电源，送丝机和焊接机头连接，送丝机、焊接机头及焊接电源均与PLC控制柜电连接，焊接机头和焊接电源电连接；两组焊接组件的送丝机分别和储气瓶连接，两组焊接组件分别设置在棚体内的前后两侧；储气瓶上设有气体流量传感器，对应每个开口位置的棚体内部均设有能包覆在油管上的防风帘，棚体内设有温湿度传感器，或/和，棚体内设有焊接温度传感器，或/和，棚体内设有焊缝熔池视频监控装置；或/和棚体内设有消磁机和高斯计，组对后，先通过消磁机和高斯计对油管组对处进行消磁，然后通过温湿度传感器监控棚体内的温度和湿度并作调整。

4.根据权利要求3所述的大口径双金属复合管环焊缝全自动氩弧焊接方法，其特征在于第二步、第三步和第四步中，焊接温度传感器和焊缝熔池视频监控装置随时监测焊接温度和焊缝熔池。

5.根据权利要求1或2或4所述的大口径双金属复合管环焊缝全自动氩弧焊接方法，其特征在于U型坡口为窄间隙U型坡口。

6.如权利要求3所述的大口径双金属复合管环焊缝全自动氩弧焊接方法，其特征在于U型坡口为窄间隙U型坡口。

7.如权利要求1或2或4或6所述的大口径双金属复合管环焊缝全自动氩弧焊接方法，其特征在于大口径双金属复合管为L415/316L大口径双金属复合管。

8.如权利要求3所述的大口径双金属复合管环焊缝全自动氩弧焊接方法，其特征在于大口径双金属复合管为L415/316L大口径双金属复合管。

9.如权利要求5所述的大口径双金属复合管环焊缝全自动氩弧焊接方法，其特征在于大口径双金属复合管为L415/316L大口径双金属复合管。