CPP900自动焊设备在长输管道焊接中的应用

简要介绍了某研究院开发的CPP900-IW48及CPP900-W2N自动焊设备,并简要描述了其组合系统在某长输管道工程项目中执行的焊接工艺参数。根据国家标准及项目设计文件要求利用焊缝夏比冲击试验、全焊缝拉伸试验、弯曲试验及落锤撕裂试验分析了CPP900自动焊系统焊接的环焊缝的力学性能。试验结果表明,CPP900自动焊系统采用合理焊接工艺可以得到满足标准及设计要求、力学性能良好的环焊缝。工程实践结果表明,CPP900自动焊系统在国内大口径、大壁厚、高钢级长输管道焊接施工中有良好的表现。     

海洋石油工程自动焊技术的现状与展望

焊接在海洋石油工程中的应用涉及预制、安装、维修等方面。海洋石油平台结构件TYK节点自动焊应该采用关节型机器人,目前因为坡口加工、组对等前期工序质量难以保障而尚未应用,但是,随着智能制造的推进,是有可能实现机器人焊接的。桩管焊接已经采用自动焊替换手工焊,并且开发了多种焊接工艺,大幅度降低了劳动强度、提高了生产效率。海底管道铺设自动焊接已经基本普及,主要发展趋势是采用Tandem双丝焊接技术大幅度提高焊接效率。对于水下结构物维修而言,水下干式高压焊是比较成熟的高质量焊接工艺,未来重要的发展方向是采用无潜水员的全自动作业系统进行深水作业。     

D1422mm厚壁X80钢管GMAW-P环焊工艺

分析D1422mm厚壁X80钢管焊接性,对D1422mm厚壁X80钢管进行了GMAW-P自动焊焊接工艺试验,测试环焊接头力学性能,总结焊接工艺控制要点,并利用系列温度夏比冲击试验测定环焊接头的韧脆转变温度点。结果表明,采用GMAW-P自动焊工艺焊接D1422mm厚壁X80钢管可以有效避免X80钢热影响区软化现象,力学性能满足规范要求,GMAW-P自动焊环焊接头韧脆转变温度点低,满足在低温环境下施工及服役的安全性要求。在我国中俄东线管道的建设中,GMAW-P自动焊工艺将是主要的焊接工艺之一。     

大口径管道自保护药芯焊丝自动焊技术

为提高焊接质量和效率,降低施工成本,开发一种8 m/s风速以下不用防风措施能够进行管道施工的自动焊。设计的自保护药芯焊丝自动焊结合了自保护药芯焊丝半自动焊和实心焊丝气保护自动焊的各自优点,系统主要包括焊接小车、轨道、角摆机构、控制系统等,确定一种新的焊接工艺。焊接试验结果表明,焊缝质量良好,焊缝力学性能各项指标符合现行管道施工标准。经重复性验证,自保护药芯焊丝全位置自动焊接装置的各项性能指标达到设计要求,设备可满足大口径管道的现场焊接施工要求。     

海洋平台管道自动焊接工艺研究

针对海洋平台运维工程管线厚壁管道对接接头的机器人自动焊接生产线要求,分别采用K-TIG、高频TIG焊及直流TIG焊等打底焊工艺,以及混氩保护气体条件下的脉冲MAG填充盖面焊工艺,对生产线的焊接工艺进行了工艺适应性研究,并按照美标ASME BPVC相关要求对焊接试验中的焊件进行了焊缝力学性能和X射线探伤,制定出一套可用于实际焊接生产焊接生产工艺参数,为管线管道的自动化焊接生产奠定了工艺基础。     

机器人自动焊焊接接头低温冲击韧性优化研究

在机器人全自动焊接工艺开发过程中，存在其焊接接头低温冲击功不满足焊接标准要求或者离散度较大的现象。为解决此问题，针对多个可能影响机器人自动焊焊接接头低温冲击韧性的因素，制定不同的焊接方案，进行焊接试验及焊后焊接接头低温冲击功测试，并对得到的数据进行离散度分析。经对比发现，不同影响因素对于焊接接头低温冲击韧性影响大小不一，热输入及焊材牌号的影响最大。施工效率最高的焊接方案为：采用M60焊材，以1.0～1.25 kJ/mm的热输入焊接，采用气刨清根并配以打磨，背面填充采用药芯气保焊，配以L71焊材焊接，按照此方案开展实验，结果表明焊接接头的低温冲击功在-40℃时仍满足规范要求。     

SMAW水下湿法焊接工艺试验及接头性能

为了解决海洋采油平台在使用过程中出现的材料老化及结构受损等问题,开发了适用于海洋工程结构物维修的水下湿法焊接工艺,本研究采用Broco水下焊条在试验水槽内进行了初步的水下焊接工艺研究,并在焊后对接头进行无损检测、力学性能测试和金相分析等试验。试验结果表明,焊接接头的各项性能指标均满足美国水下焊接AWS D3.6:2010标准B级焊缝的要求,为后续开发更大水深的湿法焊接工艺积累了经验。     

海洋平台用钢D36超大厚度焊接接头CTOD试验

依据英国标准BS7448断裂韧度试验标准(ISO/TC164/SC4-N400)和DNV-OS-C401,采用埋弧焊和CO2气体保护焊工艺对国产钢板板厚为80 mm的海洋石油平台导管架对接接头试样进行了低温裂纹尖端张开位移(CTOD)试验.测试了零度下该工艺的焊缝和热影响区的CTOD断裂韧度,探讨了这种大厚板焊接接头在埋弧焊和CO2气体保护焊工艺下免除焊后热处理的可能性,为海洋平台施工建造提供科学依据.     

快堆钢拱顶弧形焊缝激光跟踪MAG自动焊研究

针对CFR600快堆钢拱顶多曲面弧形结构特性，进行焊接施工特点、难点分析，并结合钢拱顶对MAG焊工艺及设备的要求，进行焊接过程智能控制程序开发。针对弧形焊缝打底、填充、盖面的焊缝直线度偏移和焊缝高低不平展开智能识别、智能化焊接工艺试验，开发出钢拱顶弧形焊缝激光智能跟踪自动焊设备及其独特的焊接工艺，实现弧形焊缝不同角度通长焊缝的连续自动焊施工，该技术在示范快堆钢拱顶现场安装中进行了全面应用，取得了巨大的经济效益及社会效益，对后续此类产品的焊接施工具有较高的参考价值。     

高强度结构钢药芯焊丝气体保护焊工艺设计与开发

为了研究用于高强度结构钢(屈服强度为420 MPa、460 MPa)的焊接工艺,采用药芯焊丝气体保护焊工艺对国产高强度钢(EH420-Z35和EH460-Z35)进行了焊接试验、力学性能试验及CTOD试验测试。试验结果表明,焊接接头的各项性能均满足相关标准的要求,且具有较好的断裂韧性和疲劳性能,满足标准的设计要求,能有效降低海洋结构物总体重量、施工难度和开发成本。     

储罐倒装法施工自动焊设备的改造

国内外在大型浮顶储罐的建造中，罐体普遍采用自动焊工艺，技术已相当成熟。但在储罐倒装法施工中，我国主要采用焊条电弧焊，自动焊应用较少。近年来，我国一些科研单位和技术开发公司，在借鉴储罐正装法自动焊技术的基础上，开发出了储罐倒装法施工自动焊设备及工艺，储罐施工企业也相继引进并积极推广应用了这项技术。为了降低成本、提高焊接效率和质量，对原有正装法施工自动焊设备进行了改造，使用同一套自动焊设备，既可以进行储罐正装法施工自动焊，也能在储罐倒装法施工时实现自动焊工艺，经过实践取得了较好的效果。     

海洋钢结构免气刨埋弧焊焊接工艺

海洋石油平台结构中的导管架、组块和钢桩中,需要进行大量的埋弧焊焊接工作。由于绝大多数的埋弧焊均采用双面焊接,为了保证根部的焊接质量,一般都需要进行碳弧气刨清根,这不仅增加了施工工序,也使得建造效率有所降低。为此进行工艺优化,开发免气刨焊接工艺很有意义。基于此进行的焊接试验,其最终无损检测和破坏性试验结果表明,其焊接质量满足相关标准要求,该工艺开发获得成功,并在我国某导管架项目上进行了应用,取得了良好的经济效益和社会效益,对以后大型深水海洋工程结构的制管作业具有很好的指导意义。     

具有焊缝跟踪功能的汽车座椅骨架焊接系统设计

针对汽车座椅骨架焊缝较短、焊接位置多、材料厚度较薄容易变形等难点,设计了一套自动焊系统。该系统采用PLC控制技术对变位机、工件夹具、机器人等设备进行合理的控制,避免各设备运动轨迹发生干涉,保证焊接系统的安全性;通过对视觉传感器进行设计,保证传感器的检测精度;通过视觉技术对焊缝中心点位置实时跟踪并反馈给机器人执行机构,保证座椅骨架的焊接质量;经测试,该系统焊接精度能够满足汽车座椅骨架的焊接要求。     

低合金高强耐磨钢中部槽机器人焊接工艺研究

文中以中部槽用Hardox450低合金高强钢与ZG30SiMn钢为焊接材料,分别采用手工和机器人MAG焊接方式进行了模拟焊接,通过超声波探伤、显微组织观察和力学性能测试等方法对低合金高强耐磨钢中部槽机器人焊接工艺进行了研究。结果表明:采用预热温度为200℃,层间温度控制在150℃左右和焊后缓冷工艺进行机器人MAG焊接,其接头力学性能达到中部槽力学性能指标设计要求。与手工焊接相比,利用机器人进行中部槽焊接时,其打底焊和填充焊时的热输入较大,但盖面焊的热输入较小,焊接生产效率明显高于手工焊接的。机器人焊接热输入波动范围小于手工焊接的,其焊接产品质量稳定性优于手工焊接的。     

■1422 mm×38.5 mm X80钢管全位置自动焊工艺

采用实心焊丝和气保护药芯焊丝分别全位置自动填充盖面焊■1 422 mm×38.5 mm X80钢管,通过焊接操作、焊缝成形、无损检测及对环焊接头的力学性能试验研究,确定了壁厚38.5 mm X80钢管的自动焊工艺。结果表明：未熔合是壁厚38.5 mm X80钢管自动焊的主要缺陷类型,通过控制坡口尺寸,并选择合适的焊接工艺参数能获取合格的环焊接头;采用实心焊丝或气保护药芯焊丝自动填充、盖面焊壁厚38.5 mm X80环焊接头均能够满足目前长输管道工程标准中的相关规范要求。     

山区长输管道自动焊施工工艺研究

在平原段成熟的自动焊施工工艺方法基础上,针对山区长输管道施工地形复杂,坡道多,弯管用量多的特点,提出了适用于山区长输管道的两种自动焊施工工艺研究方向,一种是开发山区柔性内焊机根焊+外焊机填盖的工艺,柔性内焊机的使用,解决山区热煨弯管及坡道上的内根焊焊接问题,配套需要加长热煨弯管直管段长度及改进坡口机加工热弯坡口的能力;另一种是氩弧自动焊根焊+外焊机填盖的工艺,自动氩弧焊根焊技术解决自动焊根焊单面焊双面成型的问题,设备的轻便化,可适用于各种山区地形的焊接施工。两种工艺方式均采用窄间隙的坡口设计,提高了山区自动焊施工的效率和质量。同时,针对这两种工艺,提出了设备、管材和热煨弯管优化制造的要求。     

管道自由口连头自动焊接工艺

为了提高管道自由口连头的焊接质量和焊接效率，降低人工劳动强度，采用CPP900-W1A单焊枪管道自动焊进行自由口连头焊接试验。试验优化并设计了双V形复合坡口，根据相控阵超声波检测（Phased array ultrasound testing,PAUT）、射线检测（Radiographic testing,RT）结果和焊接缺陷的宏观金相形貌，对接头典型缺陷进行了分析，优化了施工方法和焊接工艺，进行了焊接工艺的焊接时效验证和焊接接头力学性能测试。结果表明，双V形坡口相比单V形坡口可减少金属填充量约30%；采用实心焊丝气体保护下向焊（根焊、热焊）+药芯焊丝气体保护上向焊（填充焊、盖面焊）工艺的焊接用时为2.8～3.5 h，相比传统连头工艺的焊接可节省时间约50%，采用该焊接工艺连续焊接5道口并检测合格，焊接接头力学性能均满足工艺规程的相关标准要求，试验得到了满足管道自由口连头的焊接施工方法和焊接工艺，为中俄东线管道自由口连头焊接提供了高效、可靠的焊接工艺。     

B型地铁构架环焊缝自动焊工艺研究

文中对B型地铁转向架构架结构、焊接机器人性能和焊接变形规律进行分析研究,从焊接顺序的制订、施焊空间的利用、焊接工艺参数的调整、焊枪倾角、机器人各轴的行程等方面进行自动焊工艺研究,实现构架环焊缝自动焊,以降低劳动强度,提高构架焊接质量。     

自动焊技术在西气东输二线工程中的应用

以西气东输二线工程用X80钢管为研究对象,采用STT半自动根焊＋PAW2000全位置自动焊填充、盖面焊接方法,在选择的焊接工艺参数条件下,对X80钢管进行了焊接,并对焊接接头的力学性能进行了研究。结果表明各项性能指标均符合Q／SYGJX0110—2007标准,选定的焊接工艺完全满足现场自动焊施工的技术要求。此工艺成功用于西气东输二线工程,取得了优良的焊接效果。     

铝合金桁架环缝自动焊机的研制

根据铝合金桁架铝合金管材与接头环缝焊接要求,设计并制造了一台专用焊接设备。根据焊接时序要求,采用可编程控制器实现对焊接设备逻辑顺序的控制,并制定了铝合金桁架铝合金管材与接头环缝的惰性气体保护焊MIG自动焊接工艺。结果表明,该焊机自动化程度高、性能稳定、操作简便,能够满足铝桁架铝合金管材与接头环缝自动焊生产要求,同时提高了生产率。依据制定的焊接工艺,进行了焊接试验。焊接试验表明,制定的工艺所获得的铝合金桁架铝合金管材与接头对接接头,满足焊缝质量要求。