“看得见”的管道焊接新技术——数字激光视觉技术提高管焊质量与效率

Servo—Robot为自动化焊接系统提供智能视觉,可以实现实时焊缝自动跟踪、焊接参数自适应控制、焊后焊缝成形和表面焊接缺陷的检测。这些智能视觉已在螺旋焊管、直缝焊管及管件的生产制造和管道的修复的自动化焊接中得到大量的成功应用。     

基于80C196MD的全位置焊自动控制系统

以单片微型计算机80C196MD为控制器,研制出一种具有可移植性、高性价比的全位置焊自动控制系统,控制并协调焊接小车的行走、摆动、提升3种动作,能满足全位置焊接工艺要求,实现了焊接自动化。试焊证明,焊缝成形良好,提高了焊接的生产效率。     

我国焊接机器人应用现状与技术发展趋势

为了促进我国焊接机器人在焊接领域真正实现优质、高效、成本低廉的自动化、柔性化及智能化焊接,综述了国内外焊接机器人技术发展概况以及我国焊接机器人的应用现状。针对焊接机器人价格昂贵、编程复杂、寻位及清枪时间过长等问题,提出了我国焊接机器人技术的研究重点及发展趋势,即焊接机器人用弧焊电源技术、传感技术、焊缝自动识别与跟踪技术、焊缝成形质量控制技术、遥控焊接技术、离线编程与仿真技术以及多台焊接机器人及外围设备的协调控制技术。     

新一代大输量管道建设环焊缝自动焊工艺研究与技术进展

管道自动焊可保障环焊缝的焊接质量和安全可靠性,是发展数字管道、智慧管道的有效手段。随着油气管道建设用钢管强度等级的逐步提高,环焊缝焊接成为制约管道发展的瓶颈。着重介绍了大输量管道建设环焊缝自动焊工艺的应用现状,提出大输量管道自动焊的技术进展方向,阐述了管道自动焊质量控制的方法。分析认为:管道自动焊的应用是一个技术体系,其应用效果将受到人员、设备、材料、工艺、监测、环境等多因素影响;只有该应用技术体系中的每一个环节都达到了技术指标要求,才能保证自动焊作业过程顺畅,机械化焊接质量可靠,实现管道自动焊施工的高质量和高效率的目标。     

高强度钢管道环焊缝隐患治理措施研究

针对国内管道建设过程中存在的很多问题,如建设过程中施工单位违规返修、检测单位对射线底片的漏评错评、监理单位监管缺失等,尤其是近年来突出的高强度钢管道环焊缝不能承受较大的外部载荷的问题,分析了高强度钢管道环焊缝与传统X65及以下钢级管道环焊缝失效特征的差异性,剖析了当前在役高强度钢管道焊接结构存在的问题,从系统工程的角度分析了高强钢管道焊接结构中焊缝与钢管管体抗拉强度匹配、变壁厚焊接结构应力集中、焊缝冲击韧性分散等方面存在的问题,并结合人力资源、配套资源和应用技术等因素提出了高强钢管道环焊缝隐患治理的建议,建立了高强度钢管道环焊缝关键风险控制的鱼骨图。     

数字激光视觉技术在焊管生产中的应用

介绍了数字激光视觉技术在焊管制造过程中多个关键环节中的应用,包括实现焊缝跟踪,焊接参数或钢带送进角度的自适应调整,钢板宽度与边缘形状的检测,钢管外径的测量,焊缝成形及缺陷的自动检测等。该技术通过自动化的操作可减少或消除人为因素的影响,并在批量生产中保证过程和质量的一致性,从而提高焊接质量,减少焊接耗材的消耗及返工和补焊的费用,降低总体生产成本。     

高钢级管道环焊缝断裂行为研究现状及探讨

近年来,高钢级管道环焊缝因焊接缺陷等原因导致的失效事故频发,对高钢级管道环焊缝断裂行为、失效机理的认识和焊缝断裂预防控制技术提出了更高的要求。环焊缝的强韧性特征是其断裂和失效研究的基础,从研究手段和研究热点两个角度总结了国内外环焊缝强韧性研究现状。研究手段主要有组织结构表征、力学性能测试、热模拟和有限元仿真等。研究热点集中在结构性能设计、缺陷安全评估和失效机理方面,其中对环焊缝不同特征区域的强韧性分布规律的精确表征和掌握应得到重点关注。此外,相对于相同材质管道等壁厚焊接环焊缝,站场内不同材质和不等壁厚管道对接焊接接头韧性分布规律和损伤机理更需要开展系统研究。     

管道插接专用焊接机器人系统

针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,研制了一款专用的开放式焊接机器人系统。在对焊接任务和机器人运动分析的基础上,设计了管道插接专用的5轴焊接机器人,建立了焊缝位置模型、焊接速度模型。采用IPC+PMAC控制模式,建立机器人的开放式控制系统。系统中以在IPC机中开发的软件平台对焊接工艺参数进行管理,以多轴运动控制器PMAC作为焊接机器人各个关节的运动控制核心,实现了整个机器人系统的控制。焊接试验结果表明,该焊接机器人系统能够实现管道插接焊缝的焊接工艺。     

螺旋埋弧焊管外焊缝形状控制技术探讨

分析了影响螺旋埋弧焊管外焊缝形状的主要因素,这些因素主要是焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝偏心距、焊丝倾角及侧倾角、焊丝间距、焊丝伸出长度、焊接坡口、成型控制以及焊剂等焊接设备的选择等,通过对这些因素的合理选择与控制,从而获得良好的焊缝成形。最后提出了采用磁控电弧焊及预精焊工艺进一步改善焊缝成形的特殊途径,以便更好地满足钢管防腐对外焊缝形状的要求。     

基于PLC的钢筋钢带焊接生产线控制系统设计

针对目前国内钢筋钢带焊接受人工因素影响导致的质量差、效率低的问题,设计了一种基于PLC的钢筋钢带焊接生产线过程控制系统,并介绍了该系统的总体设计和控制方案。实践应用表明,全自动焊接生产线控制系统能够实现自动步进,可以保证焊接尺寸要求,焊接完成后钢带直线度误差为2 mm/m,平面平整度误差≤2 mm/m;焊接过程采用直回路焊接方式,保障了焊接点的稳定性,焊接抗剪性能满足钢筋屈服力0.3倍以上的标准要求,焊接参数相对稳定,受人为影响因素少,焊缝成形美观,焊接质量较手工焊接稳定;焊接的工序动作全部由机器自动完成,生产效率高。     

提高螺旋焊管焊道外观质量的工艺措施

分析了影响螺旋焊管焊道外观质量的因素,详细介绍了在忠武线、双兰线等长输管线的螺旋焊管生产过程中,为改善外焊道的外观质量所采取的工艺技术措施,如焊接工艺参数的优化设计、焊丝形位参数的调整、焊剂流量的合理控制以及如何选择工艺性能良好的焊剂和如何控制符合焊接要求的成型缝等,以满足管线钢管外防腐对焊道外观质量的要求.     

锅炉集箱成排小管座自动焊焊接试验及工艺改进

针对锅炉集箱小管座焊接结构特点及生产质量要求,开展了集箱小管座典型焊接接头自动焊焊接工艺研究。采用药芯焊丝气体保护焊方法及外夹管壁定位方式,选择匹配的焊接装备及预置的焊接工艺参数,进行了集箱成排小管座自动焊焊接试验,并对焊件进行了质量检测。对检测中发现的焊缝气孔、夹渣、未熔合等缺陷的形成因素进行了分析,并对焊接工艺进行了优化。采用优化后的焊接工艺,可获得质量稳定、成型美观的焊缝,焊后基本不需要修磨,一次合格率提升至98%～99%,焊接效率较焊条电弧焊提高一倍。     

螺旋埋弧焊管焊缝形貌控制

焊缝余高过高,焊缝与母材过渡角过小会引起焊趾处应力集中,导致服役条件下管道疲劳破坏,影响管道的安全运行,加大钢管的外防腐作业难度,造成焊缝部位防腐层厚度的减薄甚至开裂。针对这些问题,分析了影响焊缝余高质量的主要因素,以及改善焊缝形貌所采取的工艺措施,如坡口和焊接工艺参数的优化设计、焊丝形位参数的调整。焊缝形貌的改善在实际生产中取得了满意的效果。     

管线全自动焊接施工中应注意的技术问题

通过对西气东输工程中试用的管线全自动焊接技术的现场调查,在焊接工艺、钢管选配、焊缝质量、无损检测等方面作了较为详细的分析说明,并就提高焊接质量及全自动焊施工速度等问题提出了建议.     

无涂层和带缺陷涂层X70钢焊接接头的腐蚀行为研究

为了有效延长海洋管道的使用寿命,分别采用自动焊和焊条电弧焊工艺进行了管道环焊缝焊接,并对无涂层和带缺陷涂层的管道环焊缝焊接接头的腐蚀行为进行了研究。研究结果表明,无涂层情况下,自动焊和焊条电弧焊两种工艺焊接接头的腐蚀速率几乎相同;焊接接头涂层破损时,自动焊工艺的抗腐蚀性能整体优于焊条电弧焊工艺,且自动焊工艺的腐蚀集中在涂层破损面边界,焊条电弧焊的腐蚀除涂层破损界面外,焊缝位置也出现点蚀坑。研究结果对海洋管道焊接工艺的制定有一定的指导意义。     

高强度管线钢焊接性影响因素分析

为了使X80～X120高强度管线钢焊接时获得高强韧性焊接接头,避免产生冷裂纹及热影响区脆化、软化等各种缺陷,针对高强度管线钢的焊接性影响因素进行了分析论述,包括冷裂纹产生的原因及影响因素、管线钢的HAZ软化及脆化影响因素等。重点对管线钢的焊缝与管材的强韧匹配以及管线钢焊接工艺进行了分析研究。研究结果表明,高强度管线钢焊接时,应依据等韧性原则来选用接头的匹配,选择合适的预热温度、含氢量较小的焊接材料、合理的焊接热输入,保证焊接接头具有足够的韧性,满足实际需要。同时针对冷裂纹及热影响区脆化、软化等各种缺陷提出了合理的控制措施。     

核电机组主管道焊缝返修技术及应用

主管道在核电站安全中起着至关重要的作用,主管道焊接质量也显得尤为重要。在目前核电机组主管道焊接中,窄间隙自动焊逐渐取代了传统的手工焊,提高了焊接效率。但由于主管道窄间隙自动焊采用单层单道焊接工艺,如果控制不好,容易出现未熔合等缺陷,影响焊缝质量,必须进行返修。以方家山核电工程2#机组主管道返修过程为例,介绍了一种成功应用于工程实践的主管道手工返修工艺,并归纳总结了主管道自动焊接缺陷类型、产生的原因及返修方法。     

螺旋埋弧预精焊内焊焊缝及HAZ硬度试验研究

针对螺旋埋弧预精焊生产过程中偶尔发生的内焊焊缝及热影响区（HAZ）硬度超标的问题,以X80M管线钢管的生产为例,通过对焊接坡口、预精焊匹配参数、焊接参数及工艺等的调整试验,研究了参数变化对内焊焊缝及HAZ硬度的影响。试验及分析结果表明,在X80M管线钢管生产过程中,调整焊接参数和焊接工艺在一定程度上可以有效降低内焊焊缝及HAZ的硬度,从而保证螺旋预精焊两步法生产的钢管的力学性能。     

成型和焊接对高强管线钢管焊缝及热影响区冲击韧性的影响

为了提高高强管线钢管焊缝及热影响区冲击韧性性能,综述了高强管线钢管成型和焊接对焊缝及热影响区（HAZ）冲击韧性的影响。结果表明,提高高强管线钢管焊缝及HAZ冲击韧性的有效方法是,根据原料特性、生产要求、产品规格及性能指标等制定合理成型工艺和焊接工艺,精确控制成型合缝质量和焊接热输入,合理匹配线能量和预热温度,正确选用焊丝和焊剂。