自動焊接技術(shù)論文精選(九篇)

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第1篇：自動焊接技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：管道，焊接，新技術(shù)

當(dāng)前管道的工作參數(shù)得到了很大的改變，其使用領(lǐng)域正在逐漸擴(kuò)展,這就使得焊接技術(shù)的要求變得更加嚴(yán)格。最為常用的焊接方法、焊接工藝、焊接材料、焊接設(shè)備等方面的使用情況得到了很大的改進(jìn)，而在高效、低耗、低污染等方面的要求也有所提升。隨著技術(shù)競爭不斷加大，焊接工作者面臨的焊接技術(shù)難題也會越來越復(fù)雜，這就需要積極研究出新的焊接方法，運用先進(jìn)的焊接技術(shù)投入到工業(yè)生產(chǎn)中，促進(jìn)管道的焊接技術(shù)得到顯著的改進(jìn)。

1.當(dāng)前管道焊接施工面臨的相關(guān)問題

1.1現(xiàn)場施工環(huán)焊縫的焊接

低C微合金控軋及加速冷卻后將會出現(xiàn)管線鋼，且力學(xué)性能較強。但焊縫是屬于電弧熔化的一種組織形式，其強韌性匹配程度水平較低，在使用過程中倘若與母材韌性匹配存在著很大的難度。在經(jīng)過X80管線鋼的相關(guān)檢驗后得出,當(dāng)管線鋼強度級別增強時，其環(huán)焊接頭達(dá)到高強匹配的難度將逐漸增加。這就使得管線鋼強度的大大增強，給研制高強度、高韌性焊接材料造成了較大的麻煩,而現(xiàn)場環(huán)焊縫的焊接對于高強度管線鋼運用有著很大的阻礙。

1.2管道建設(shè)的焊接工藝

焊接施工作業(yè)點對于整個管道建設(shè)而言，其能夠出現(xiàn)不同情況的變化，由于自然環(huán)境出現(xiàn)的清理復(fù)雜，使得長輸管道的施工常出現(xiàn)很多不同的因素影響，如：人文環(huán)境、地質(zhì)形貌、氣候條件等。管道施工的焊接工藝要想達(dá)到各種焊接環(huán)境的需要，就必須保證管道施工的焊接工藝呈現(xiàn)多種形式。但是當(dāng)前管道環(huán)焊縫最為普遍運用等不斷變化的同時，焊接施工勞動強度也會隨之增強，當(dāng)前的自保護(hù)藥芯焊絲半自動焊工藝卻難以滿足今后的管道建設(shè)需要。

1.3高效率的根焊方法的不斷開發(fā)

管道焊接施工大多采用流水作業(yè)方式,根焊完成的速度決定了整條管道建設(shè)的效率。而焊部焊縫中的未熔合、未焊透、咬邊、內(nèi)凹等缺欠是影響管道安全的重要因素。因此,根焊的質(zhì)量和速度是管道建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前管道建設(shè)常采用的根焊方法有纖維素焊條電弧焊、數(shù)字電源熔化極氣保護(hù)半自動焊和內(nèi)焊機(jī)熔化極氣保護(hù)自動焊等,幾種方法在焊接工藝性、焊接質(zhì)量和焊接速度等方面各有所長。管道技術(shù)人員仍在不斷開發(fā)新的高質(zhì)量、高效率的根焊方法。

2.管道中常用兩種焊接工藝的對比分析

2.1纖維素型焊條下向電弧焊焊接工藝

纖維素型焊條在使用過程中其電弧吹力大，且工藝效果顯著，能夠在單面焊雙面成型的根部焊接中發(fā)揮作用。自保護(hù)藥芯焊絲由于半自動焊，其操作形式較為優(yōu)越，且位置能夠快速成型，熔敷性能好，使得焊工對于此項技術(shù)很好的把握。這類形式的焊接方法主要用在野外環(huán)境下的施工，在當(dāng)前的管道焊接施工中也是極為普遍的方式。伴隨著管道輸送壓力和鋼管強度級別的有所改善，給環(huán)焊縫的強韌性制定了更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，難以滿足自保護(hù)藥芯焊絲產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。

2.2熔化極氣體保護(hù)下向自動焊工藝

熔化極氣保護(hù)焊過程中，在焊接區(qū)中的優(yōu)越性體現(xiàn)在維護(hù)邊界,生產(chǎn)快速，能夠?qū)嵤┳詣踊a(chǎn)，且采取必要的全位置焊接。這使得該技術(shù)在長輸管道焊接中的自動化焊接方面得到了充分的運用。自動焊焊接的特點在于效率高、消耗低、穩(wěn)定型好，對于惡劣的環(huán)境條件中使用效果顯著。對于坡口形式的標(biāo)準(zhǔn)更加高，當(dāng)其難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)需要時，則將導(dǎo)致管口組織的精度較差，導(dǎo)致燒穿、未焊透、未熔合等問題。這就需要在焊接施工現(xiàn)場結(jié)合配管端坡口的相關(guān)形式做好處理，以保證最終的精度達(dá)到相關(guān)的要求。但在外界因素的影響下，自動焊接施工涉及到的范圍較大，而焊接機(jī)組需經(jīng)過一個調(diào)整時期，這對改正焊接作用的發(fā)揮有著很大的阻礙作用。

3.大直徑厚壁管的高效焊接法

當(dāng)管道的形式屬于全焊結(jié)構(gòu)時，其焊接工作的勞動強度將變得更強，且在質(zhì)量方面的標(biāo)準(zhǔn)也會大大提升。但焊接工作者在施工過程中根據(jù)自己的實際經(jīng)驗進(jìn)行研究，取得了客觀的技術(shù)進(jìn)步。而在輸送管線工作參數(shù)積極改進(jìn)的當(dāng)前,對大直徑厚壁管的要求更為嚴(yán)格。在生產(chǎn)過程中主要是運用把鋼板壓制成形的方式，這樣才能保證管道的使用性能不會被影響。針對厚壁管焊接工作量較大這一問題，需要使用串列電弧高速埋弧焊來增加鋼管的產(chǎn)量。對于5絲埋弧焊焊接16 mm厚壁管外縱縫而言，其最高焊接速度能夠達(dá)到156m/h，而焊接38mm厚壁管外縱縫的速度則達(dá)100m/h。

4.大直徑管對接全位置TIG焊機(jī)

對于我國的管道生產(chǎn)企業(yè)而言，很多中型企業(yè)的焊接機(jī)械化、自動化水平已經(jīng)達(dá)到了一個較高的臺階。焊接機(jī)械化主要是說焊接機(jī)頭的運動和焊絲的給送通過機(jī)械化的形式來實現(xiàn)，不需要人工進(jìn)行操作，這就需要在焊接過程中焊頭適當(dāng)調(diào)整接縫中心位置，并對相關(guān)的焊接操作做好觀察調(diào)整。焊接自動化主要是說焊接過程在開始到結(jié)束后這一過程都是通過焊機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動實現(xiàn)。不需要操作工人為改動。整個調(diào)整過程都是在焊機(jī)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)下完成的。論文參考網(wǎng)。由于自適應(yīng)控制系統(tǒng)主要是受到高靈敏傳感器的作用，采用了先進(jìn)的人工智能軟件，這對于數(shù)據(jù)信息的處理能夠發(fā)揮出明顯的優(yōu)勢。

大直徑管對接的全位置TIG焊在當(dāng)前的管道焊接中屬于一項技術(shù)含量較高的操作。當(dāng)前企業(yè)要想培訓(xùn)出技能高度熟練的焊工則需投入較大的資金，并且在焊接質(zhì)量上難以得到保證，產(chǎn)品的焊接質(zhì)量必須靠焊工自己積累的經(jīng)驗才能有所提升。為避免焊工技能不足帶來的問題,防止人為因素給產(chǎn)品焊接質(zhì)量造成影響，這就需要采用先進(jìn)的智能操作方式來實現(xiàn)生產(chǎn)。這種自動焊管機(jī)能夠在直徑165～1000mm,壁厚7.0～35.0mm的不銹鋼管環(huán)縫中得到有效的處理。焊機(jī)的自動控制系統(tǒng)使用的是視覺和聽覺傳感器，并通過計算機(jī)來實現(xiàn)控制。

自適應(yīng)控制和質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)在使用過程中的理論依據(jù)為：自適應(yīng)控制采取視覺傳感器實時檢測后，對不同的信息或圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理，這樣能夠按照一定的邏輯規(guī)則運行，對焊接情況進(jìn)行實時觀察。且焊縫質(zhì)量的監(jiān)控系統(tǒng)則按照激光視頻傳感器,聽覺傳感器、電流傳感器的具體情況來測定焊接熔池尺寸、焊道形狀，這樣能夠有效提高焊縫質(zhì)量。論文參考網(wǎng)。論文參考網(wǎng)。

安裝視覺傳感器對于自適應(yīng)控制系統(tǒng)的使用過程有著較大的作用，把所攝取的對接區(qū)圖像輸送給計算機(jī)后就能起到很好的顯示作用。掌握計算機(jī)軟件圖像后，能夠?qū)ζ驴谶吘壍奈恢眠M(jìn)行測量，便于以后的焊接操作。

攝像機(jī)和激光聚光燈是構(gòu)成激光視頻傳感器的主要部件，主要安裝位置是焊槍后面。其生成的圖像可以對焊道表面與坡口側(cè)壁之間的角度進(jìn)行測量估算。而控制系統(tǒng)結(jié)合相關(guān)的信息能夠?qū)崿F(xiàn)焊接參數(shù)的確定。

5.結(jié)束語

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展使得管道制造企業(yè)研制了很多先進(jìn)的焊接技術(shù)，并且運用到了大量的現(xiàn)代化焊接設(shè)備，而焊接生產(chǎn)的工藝水平也在這種環(huán)境下得到了很好的改進(jìn)。各個管道制造企業(yè)應(yīng)該在生產(chǎn)中積極采用這些技術(shù)，并根據(jù)自身的經(jīng)驗不斷研發(fā)新的焊接技術(shù)，提高產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

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第2篇：自動焊接技術(shù)論文范文

Abstract： Submerged arc welding has made very good application effect in the production and welding of pipeline steel manufacturing factory. If this kind of welding technology is introduced to the construction site of long distance pipeline， it will completely break the traditional welding mode， root welding + hot welding + many times filling + cosmetic welding， and will greatly improve the field construction speed. Based on the principle and characteristics of submerged arc welding， through analyzing the welding joint performance of pipeline steel submerged arc welding， combined with the characteristics of long distance pipeline construction， this paper probes into the feasibility of applying pipeline steel to the construction site， and puts forward the application mode of the submerged arc welding in long distance pipeline field construction.

關(guān)鍵詞： 埋弧焊；長輸管線；現(xiàn)場；可行性

Key words： submerged arc welding；long distance pipeline；field；feasibility

中圖分類號：TG457.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）30-0108-02

1 埋弧焊原理及其特點

1.1 埋弧焊原理 埋弧焊是當(dāng)今生產(chǎn)效率較高的機(jī)械化焊接方法之一，它的全稱是埋弧自動焊，又稱焊劑層下自動電弧焊。它是一種以連續(xù)送進(jìn)的焊絲作為電極和填充金屬，焊接時在焊接區(qū)域的上面覆蓋一層顆粒狀焊劑，電弧在焊劑層下燃燒，將焊絲端部和局部母材熔化并形成焊縫的焊接方式。在電弧熱的作用下，上部分焊劑熔化熔渣并與液態(tài)金屬發(fā)生冶金反應(yīng)。熔渣浮在金屬熔池的表面，一方面可以保護(hù)焊縫金屬，防止空氣的污染，并與熔化金屬產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，改善焊縫金屬的成分及性能；另一方面還可以使焊縫金屬緩慢泠卻。

焊接過程中，在工件被焊處覆蓋一層30-50mm厚的粒狀焊劑，連續(xù)送進(jìn)的焊絲在焊劑層下與焊件間產(chǎn)生電弧，電弧的熱量使焊絲、工件和焊劑溶化，形成金屬熔池，使它們與空氣隔絕。隨著焊機(jī)自動向前移動，電弧不斷熔化前方的焊件金屬、焊絲及焊劑，而熔池后方的邊緣開始冷卻凝固形成焊縫，液態(tài)熔渣隨后也冷凝形成堅硬的渣殼。

1.2 埋弧焊的特點 ①焊接自動化程度高。埋弧自動焊接時，引燃電弧、送絲、電弧沿焊接方向移動及焊接收尾等過程完全是通過操作控制盤上的按鈕開關(guān)來實現(xiàn)自動控制的，機(jī)械操作的程度非常高。

②焊接效率高。埋弧焊的焊絲伸出長度（從導(dǎo)電嘴末端到電弧端部的焊絲長度）遠(yuǎn)較手工電弧焊的焊條短，一般在50mm左右，而且是光焊絲，不會因提高電流而造成焊條藥皮發(fā)紅問題，所以可使用較大的電流（比手工焊大5-10倍），因此，熔深大，焊絲溶敷效率大大提高，對于20mm以下的對接焊甚至可以不開坡口，不留間隙，這就減少了填充金屬的數(shù)量，生產(chǎn)率較高，另一方面由于焊劑和溶渣的隔熱作用，電弧上基本沒有熱的輻射散失，飛濺也很少，雖然用于熔化焊劑的熱量損耗有所增大，但總的熱效率仍然大大增加。

③焊縫質(zhì)量高。熔渣隔絕空氣的保護(hù)效果好，熔渣可降低接頭冷卻速度，焊接參數(shù)可以通過自動調(diào)節(jié)保持穩(wěn)定，對焊工技術(shù)水平要求不高，焊縫成分穩(wěn)定，機(jī)械性能比較好。

④勞動條件好。除了減輕手工、半自動焊操作的勞動強度外，埋弧焊時電弧是在一層顆粒狀的可熔化焊劑覆蓋下燃燒，電弧光不外露，電弧被焊劑覆蓋與空氣隔離，焊接時沒有弧光輻射，減輕對操作者身體的傷害。

⑤埋弧焊的缺點。1）由于埋弧焊是依靠顆粒狀焊劑堆積形成保護(hù)條件，因此，目前較適用于平焊位置的焊接，對于環(huán)焊縫應(yīng)用較少。2）由于埋弧焊焊劑的成分主要是MnO、SiO2等金屬及非金屬氧化物，所以難以用來焊接鋁、鈦等氧化性強的金屬及其合金。3）只適于長焊縫的焊接。由于機(jī)動靈活性差，焊接設(shè)備比較復(fù)雜，短焊縫顯不出生產(chǎn)效率高的特點。4）由于埋弧焊電弧的電場強度較大，焊接電流小于100A時，電弧的穩(wěn)定性不好，因此不適合焊接厚度小于1mm的薄板。

2 埋弧焊目前在管線鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 埋弧焊目前在管線鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用 眾所周知，目前長輸管線所用X**級管線鋼所用生產(chǎn)工藝有電阻焊（ERW）、螺旋埋弧焊（SSAW）、直縫埋弧焊（LSAW）等三種工藝，國內(nèi)知名生產(chǎn)廠家寶鋼、武鋼、邯鋼、鞍鋼、沙鋼、本鋼、攀鋼、酒鋼、濟(jì)鋼、南鋼、馬鋼、太鋼等均有管線鋼埋弧焊（SSAW、LSAW）生產(chǎn)線，相關(guān)技術(shù)及設(shè)備、焊劑、焊絲等應(yīng)用已非常成熟。

2.2 管線鋼焊接接頭性能分析 以西氣東輸二線主線路所用X80級管線鋼為例，進(jìn)行管線鋼埋弧焊接頭性能分析。由于X80鋼在成分設(shè)計上采用超低碳微合金化，添加Nb、V、Ti、Mo等微量元素細(xì)化晶粒，同時嚴(yán)格控制了S、P含量，使其具有很高的強度和韌性。西氣東輸二線工程中X80鋼匹配焊劑采用氟堿型和鋁堿型混合渣系，合理控制堿度，在提高焊縫強度的同時提高了韌性，通過對焊縫試樣進(jìn)行拉伸、彎曲、沖擊、硬度等系列檢測，焊縫性能完全滿足API 5L和西氣東輸二項對X80鋼力學(xué)性能的要求，同時焊縫表面光滑、脫渣性好，表現(xiàn)出優(yōu)良的工藝性能。

X80管線鋼埋弧焊的焊縫組織比較細(xì)?。ㄒ妶D1），晶粒大小比較接近母材，且絕大部分為不規(guī)則分布的針狀鐵素體組織，焊縫整體實現(xiàn)了以鐵素體為主的組織控制。其中熱影響區(qū)鐵素體比例達(dá)到了84%，其中先共析鐵素體約占46%。力學(xué)性能方面，埋弧焊焊縫也表現(xiàn)優(yōu)異，如焊縫抗拉強度（見圖2）中所示，27個試樣中每個試樣的強度值均大于或等于母材強度，斷口位置均在母材區(qū)，實現(xiàn)了焊縫與母材的等強或超強匹配。

2.3 埋弧焊應(yīng)用于施工現(xiàn)場的可行性分析 通過埋弧焊在管線鋼生產(chǎn)工廠的應(yīng)用可知，在焊劑、焊絲、焊接設(shè)備等方面條件已完全具備，而施工現(xiàn)場與生產(chǎn)車間的差別主要在于施工現(xiàn)場環(huán)境多樣性、焊接設(shè)備的移動性和焊口一側(cè)鋼管的不可移動性。下面就這三個方面分別闡述埋弧焊應(yīng)用于施工現(xiàn)場的可行性。

施工現(xiàn)場環(huán)境的多樣性包括兩個方面：地形多樣性和氣候多樣性。地形多樣性方面，可以盡量把埋弧焊施工應(yīng)用于地形相對平坦段，如西氣東輸二線西段工程，而對于施工中不可避免的冷彎管和熱煨彎頭焊接，可以通過適當(dāng)增加焊口附近的土方工程量（如增大放坡量）減小彎曲角度、選用熟練機(jī)械操作手靈活操作減小對口機(jī)械力等方式，盡量降低對焊接的影響，也可以做留頭處理。對于氣候多樣性，由于埋弧焊采用焊劑保護(hù)，對氣候適應(yīng)能力較強，除非現(xiàn)場條件特別惡劣，一般配置防風(fēng)棚及附屬物品即可滿足施工。

對于焊接設(shè)備的移動性，由于埋弧焊采用與內(nèi)焊機(jī)（IWM）打底焊（見下文）相結(jié)合的方式，只需焊接兩遍即可完成整道焊口施工，可采用大型多功能焊接車承載埋弧焊設(shè)備及附屬模塊的方式，按照長輸管線施工現(xiàn)場特點把埋弧焊設(shè)備合理布置于承載車上。但須指出的是，由于埋弧焊使用焊接電流較大，所用承載車所配發(fā)電系統(tǒng)必須滿足使用條件。

焊口不可轉(zhuǎn)動性方面，這里存在焊槍運行軌道需為一完整圓形和焊劑預(yù)鋪設(shè)和回收再利用兩個問題。埋弧焊焊槍運行軌道方面，據(jù)筆者所知，目前已有很多研究機(jī)構(gòu)完成了多種形式的智能跟蹤焊接小車，能夠應(yīng)用各種傳感器自動跟蹤焊縫形狀、位置和走向并隨之改變焊接參數(shù)，其中部分導(dǎo)向機(jī)構(gòu)經(jīng)過改進(jìn)已完全可以勝任長輸管線現(xiàn)場焊接施工。至于焊劑預(yù)鋪設(shè)和回收再利用，可以根據(jù)具體使用情況設(shè)計智能機(jī)械手，使行走軌道同樣為圓形，其運行稍早于焊槍，而機(jī)械手?jǐn)y帶的盛焊劑的容器有足夠的長度，保證在焊槍行走過后有短暫間隔后開始收集未熔化的焊劑。

3 長輸管線現(xiàn)場施工應(yīng)用模式探討

內(nèi)焊機(jī)（IWM）打底焊+埋弧焊的現(xiàn)場焊接模式通過內(nèi)焊機(jī)進(jìn)行根焊，埋弧焊機(jī)進(jìn)行剩余焊口焊接的模式，各需一遍即可完成整道焊口的焊接。打底焊采用具有內(nèi)對口與管內(nèi)焊接功能的設(shè)備組裝在一起的管內(nèi)自動根焊機(jī)完成，可以把對口與根焊幾乎同步完成，而且一般缺陷少，操作熟練后，這道工序僅需幾十秒鐘，大大提高了現(xiàn)場施工速度。而在內(nèi)焊機(jī)撤離后，焊口已具有一定的承受力，降低了埋弧焊時的焊接應(yīng)力。由于埋弧焊焊接電流大，熔深大，可集熱焊、填充焊、蓋面焊于一遍，且焊接速度大，可以使每道口的焊接時間大大縮短?？紤]現(xiàn)場實際操作過程，以西氣東輸二線管道工程1219×18.4mm的X80級管線鋼為例，預(yù)計每道焊口從內(nèi)焊機(jī)介入到埋弧焊機(jī)完成焊接撤離不超過5分鐘時間。總體來講，單臺內(nèi)焊機(jī)配合單臺埋弧焊機(jī)組成的焊接小機(jī)組每小時可焊接10道口左右。

手工焊打底+埋弧焊的現(xiàn)場焊接模式。通過手工焊打底可以增加根焊層的厚度，防止埋弧焊焊透根焊層，其余與上述模式相同。

4 結(jié)論

施工現(xiàn)場情況復(fù)雜，焊劑回收重復(fù)利用率受影響，且需用其它焊接方式連頭，因為埋弧焊連頭可能會使殘余應(yīng)力過大。但一旦埋弧焊打破傳統(tǒng)焊接方式，應(yīng)用于長輸管線施工現(xiàn)場，可使單道口的焊接時間縮短至傳統(tǒng)手工焊、半自動焊方式的十分之一之內(nèi)，普通全自動焊的三分之一之內(nèi)。

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