焊工作業--管道全位置自動焊機
時間：2022-07-30關注：
管道全位置自動焊機
一、概述
管道全位置自動焊機采用熔化極全位置焊接技術，最早出現于20世紀60年代末期，美國CRC公司率先將該項技術應用于管道施工。起初只是焊接小車帶動焊槍行走，焊接參數(焊接電流、電壓、焊接速度等)均為手動控制。而新的計算機控制系統改變了這一切，新控制系統可自動控制焊接電源的輸出電壓，測量電弧電壓、電流，并控制保護氣體閥
CRC自動焊技術采用熔化極氣體保護焊方法，借助于機械和電氣原理使焊接過程實現全自動化和程序化操作。
在焊接設備上，CRC自動焊包括內焊機和自動外焊機 兩部分。其中，內焊機集管口組對和內部根焊于一身。內焊機設有8個焊槍驅動系統，4個焊槍為一組并且同時驅動，兩組先后完成180°管口焊接，因此內焊機速度非�？�，對于西氣東輸二線管徑1219mm、壁厚18.2mm的鋼管，根焊只需90s。外焊機包括熱焊、填充和蓋面兩個設備系統。熱焊機有兩個焊接小車，每個焊接小車上有一個焊炬，由計算機焊接系統完
成自動控制，各完成180°管口的焊接。填充和蓋面設備也有兩個焊接小車，每個小車上有兩個焊炬。小車只需行走兩遍《每遍完成兩層均道)即可完成填充作業。燁接小車通過參數實現智能化控制，參數確定后，技術人員只需在控制面板上微調焊槍位置、擺寬、煤接速度等，無需其他控制，故焊接質量受操作人員影響小。
CRC自動焊技術具有焊接效率高、勞動強度低、焊接過程受人為因素影響小等特點，在地勢平坦、大口徑、厚壁管道建設中優勢明顯
目前，生產全位置自動焊接設備的除了美國CRC公司外，還有德國VIETZ公司、美國 MAGNATECH公司、荷——VERAWELD公司，英國Naremst公司、法國SERIMERDASA公司，意大利PWT公司等在中國的油氣管道焊接史上，全自動焊機一直依賴國外進口，但進口焊機成本太高，以美國CRC公司生產的全自動燁設備為例:設備購置費3000多萬元，必須使用價格高昂的進口焊絲，以及每年600多萬元的設備使用成本。還有中國人自己不能掌握的核心技術--只能由美國人設定的焊接參數
為實現管道人對國產全自動焊機的夢想，中國石油天然氣管道科學研究院特種施工機具研究所成功研制了單焊炬的PAW 2000管道全位置自動外焊機(圖4-2)，先后在義馬線漳州水管道、西氣東輸一線及西氣東輸二線等項目中應用
結合PAW2000管道全位置自動外焊機在應用中暴露的問題，管道局又研制出升級版的雙焊炬PAW3000管道全位置自動外焊機(圖4-3)，主要用于長輸油氣管道施工過程中環焊縫的自動外焊接，整機采用雙焊炬結構，其控制系統采用DSP和CPLD為核心的全數字智能化運動控制技術和嵌人式操作系統，可準確控制各項焊接參數，從而實施全位置自動焊接，是目前國產的實現管道高效焊接的最先進設備。國產的PAW 3000 管道全位置自動外焊機的購置費僅為進口設備的 1/3，性能都可以和進口的 CRC 焊機相媲美。而且，其設計使用輝材均為國產群材，價格也僅為進口焊材的2/3，PAW 3000 全自動外焊機首次在西氣東輸三線西段進行工業應用。該設備一旦批量投入使用，不僅能為使用單位大大降低施成本，給施工企業帶來豐厚的回報，而且還能帶動國內相關產業如焊接材料行業的發展。
二、PAW2000管道全位置自動外焊機
PAW 2000 單焊炬管道全位置自動外焊機主要用于長輸油氣管道施工過程中環焊縫的自動外焊接，整個焊接過程可通過計算機或編程器對各項焊接參數進行編程預置予以準確控制，其焊接速度、送絲速度、擺動寬度、擺動速度、焊接電壓及焊接電流等參數可隨狀態的變化而變化，是管道環焊縫外焊的理想焊接設備。
1.系統構成及主要的技術指標
PAW2000自動焊接系統由焊接小車、導向軌道、控制箱、焊接電源、保護氣體供給系統等組成，如圖4-4所示。其中，控制箱用來完成整機的系統控制;手持操作盒是整個設備中非常重要的人機控制接口界面，可實現焊接準備和焊接過程中的全部操作。焊接電源可以根據用戶的需要選定如林肯 DC-400等。保護氣體供給系統由氣瓶和氣體配比器組成。另外，系統還可以通過串行通信接口進行焊接參數的設定和修改。
PAW 2000 管道全位置自動焊機的主要性能指標如下。
1. 焊接方式 熔化極氣體保護焊(GMAW)。
2. 保護氣體 CO2、Ar、CO2+Ar。
3.適用焊接電源硅整流或逆變電源(350A以上)，具有焊接電壓遠控接口(0——5V DC或0——10VDC)。
4.適用管徑:400——1016mm。
5.焊絲直徑 0.8——1.2mm。
6.焊接速度 0——2400mm/min連續可調。
7.送絲速度 0——16m/min連續可調。
8.電弧電壓 14——27V連續可調。
9.擺動寬度 最大40mm
10.擺動軌跡 任意設定。
11.單擺時間 最小250ms。
12.送氣、滯后斷氣時間 任意設定。
2.機械結構、
(1)焊接小車焊接小車由行走機構、送絲機構、焊槍姿態調整機構、安裝底板等組成(2)導向軌道 導向軌道由軌道體、側齒圈、調節螺栓、緊固卡等部分組成，側齒圈固定于軌道體上。整個軌道體分為左右2個半圈，下方用固定鉸鏈鉸接，上方有緊固卡連接卡緊，這樣軌道體可以繞鉸鏈分開，從而很容易安裝于管口處，擰緊緊固卡，再均勻轉動調節柱，即可裝卡于管口處。轉移到下一個管口處時，只需打開緊固卡，擰松緊固卡兩邊的調節柱，其他處的調節柱無需松動。根據需要，焊接不同直徑的管子，只要通過更換另一長度的螺栓便可以適應不同的管徑。
3.自動控制系統
PAW2000管道全位置自動外焊機控制系統采用了數字信號處理器(DSP)為核心的先進運動控制技術，每秒平均運行 2000 萬條指令，運算精度高，可對四個控制電動機實現全數字化伺服算法控制。
(1)運動控制器主板運動控制器主板具有很強的控制功能和較高的可靠性。該主板采用手輪編碼器通道和通用的I/O通道作為輸人、輸出接口，RS-232行口作為上位機與運動控制器的通信接口，JMACHI-JM-ACH2通道控制四臺電動機。
(2)I/O通道 /O通道主要作用是為手持盒和焊接電源控制提供一個信號的輸入、輸出。(3)手持操作盒手持操作盒設有焊接方向功能鍵、焊道選擇功能鍵、焊槍位置調節鍵、焊車行走控制鍵、送絲狀態控制鍵、焊接過程控制鍵、焊接過程復位鍵以及焊槍增幅調節鍵。自動焊機的控制全部通過手持操作盒來完成
(4)焊接電源的控制 為滿足自動焊接的需要，必須在運動控制器和焊接電源之間設置一個接口電路，其作用是將運動控制器送出的8位二進制數字轉化為模擬電壓信號或線性分段遞變電阻值，以便由焊接程序自動控制電弧電壓。
(5)伺服電動機的閉環控制 運動控制器在運行時自動閉合電動機的數字伺服環，伺服環的功能是通過反饋產生使電動機的實際位置逼近所要求位置的輸出。
4. 意義
PAW2000管道全位置自動外焊機的成功研制和規模應用，從根本上平抑了國外自動焊機價格，迫使進口自動焊機的價格大幅度下降約 50%。它在長輸管道建設中的應用，既填補了我國管道自動焊接技術的空白，又提高了我國管道施工隊伍的技術水平，為我國管道施工企業參與國際競爭奠定了堅實的技術基礎，為我國的管道建設事業發揮了應有的作用。
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