管道全位置自动焊接就是在管道相对固定的情况下,借助于机械、电气的方法,使焊接设备带动焊枪沿焊缝环绕管壁运动,从而实现自动焊接。
目前,全位置自动焊技术在大直径厚壁压力管道焊接中全面应用尚有一定难度,其主要原因是:(1)大直径厚壁压力管道的安装环缝组装难以达到均匀一致的高精度,这就要求全位置自动焊设备能根据坡口尺寸和偏差自动调整焊枪位置,从而实现焊缝的自动跟踪。但鉴于焊接过程的应用环境恶劣,传感器要受到弧光、高温、烟尘、飞溅、振动和电磁场的干扰,故焊缝的自动跟踪实现起来比较困难;(2)焊缝的空间位置不断变化,要求焊接系统能根据焊枪所在位置自动及时调整焊接工艺参数,实现各处焊缝成型基本一致;(3)执行机构,尤其是需高频换向的焊枪摆动机构传动误差的定量识别及高精度快速实时补偿难度较大。
目前,国内外已研制成功的自动焊接设备,如美国林肯中小口径管道焊接设备,及国内石油天然气管道局管道专用焊接设备等,均人为假设管道环缝组装均匀一致,并且焊接小车爬行轨道与焊缝平行,在必要时完全依赖人工调节焊枪从而无焊缝跟踪功能,所以严格地讲这些设备均不能称为管道自动焊设备。
另外,在焊接规范参数的自调节方面,目前所具有的自动焊设备,均建立在焊前大量试验数据的基础上,并且所建立的数学模型均与实际存有很大出入,这样不但使焊前准备工作过程复杂化,自动焊设备适应性降低,而且在焊接过程中所调节规范参数的合理性,即焊接质量得不到保证。
其次,目前的自动焊设备的摆动机构大多采用摆钟式原理,即摆动机构左右等幅交替摆动,针对各执行机构的传动误差,尤其是具有频繁换向需求的摆动机构所带来的换向耦合误差无能为力,从而照成误差的累积,使摆动的中心偏离实际焊缝中心,焊接熔池位置偏离焊缝。
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