自動焊接技術論文精選(九篇)

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第1篇：自動焊接技術論文范文

關鍵詞：管道，焊接，新技術

當前管道的工作參數得到了很大的改變，其使用領域正在逐漸擴展,這就使得焊接技術的要求變得更加嚴格。最為常用的焊接方法、焊接工藝、焊接材料、焊接設備等方面的使用情況得到了很大的改進，而在高效、低耗、低污染等方面的要求也有所提升。隨著技術競爭不斷加大，焊接工作者面臨的焊接技術難題也會越來越復雜，這就需要積極研究出新的焊接方法，運用先進的焊接技術投入到工業生產中，促進管道的焊接技術得到顯著的改進。

1.當前管道焊接施工面臨的相關問題

1.1現場施工環焊縫的焊接

低C微合金控軋及加速冷卻后將會出現管線鋼，且力學性能較強。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。在經過X80管線鋼的相關檢驗后得出,當管線鋼強度級別增強時，其環焊接頭達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,而現場環焊縫的焊接對于高強度管線鋼運用有著很大的阻礙。

1.2管道建設的焊接工藝

焊接施工作業點對于整個管道建設而言，其能夠出現不同情況的變化，由于自然環境出現的清理復雜，使得長輸管道的施工常出現很多不同的因素影響，如：人文環境、地質形貌、氣候條件等。管道施工的焊接工藝要想達到各種焊接環境的需要，就必須保證管道施工的焊接工藝呈現多種形式。但是當前管道環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，當前的自保護藥芯焊絲半自動焊工藝卻難以滿足今后的管道建設需要。

1.3高效率的根焊方法的不斷開發

管道焊接施工大多采用流水作業方式,根焊完成的速度決定了整條管道建設的效率。而焊部焊縫中的未熔合、未焊透、咬邊、內凹等缺欠是影響管道安全的重要因素。因此,根焊的質量和速度是管道建設的關鍵環節。目前管道建設常采用的根焊方法有纖維素焊條電弧焊、數字電源熔化極氣保護半自動焊和內焊機熔化極氣保護自動焊等,幾種方法在焊接工藝性、焊接質量和焊接速度等方面各有所長。管道技術人員仍在不斷開發新的高質量、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揮作用。自保護藥芯焊絲由于半自動焊，其操作形式較為優越，且位置能夠快速成型，熔敷性能好，使得焊工對于此項技術很好的把握。這類形式的焊接方法主要用在野外環境下的施工，在當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，給環焊縫的強韌性制定了更加嚴格的標準，難以滿足自保護藥芯焊絲產品的生產需要。

2.2熔化極氣體保護下向自動焊工藝

熔化極氣保護焊過程中，在焊接區中的優越性體現在維護邊界,生產快速，能夠實施自動化生產，且采取必要的全位置焊接。這使得該技術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、穩定型好，對于惡劣的環境條件中使用效果顯著。對于坡口形式的標準更加高，當其難以達到標準需要時，則將導致管口組織的精度較差，導致燒穿、未焊透、未熔合等問題。這就需要在焊接施工現場結合配管端坡口的相關形式做好處理，以保證最終的精度達到相關的要求。但在外界因素的影響下，自動焊接施工涉及到的范圍較大，而焊接機組需經過一個調整時期，這對改正焊接作用的發揮有著很大的阻礙作用。

3.大直徑厚壁管的高效焊接法

當管道的形式屬于全焊結構時，其焊接工作的勞動強度將變得更強，且在質量方面的標準也會大大提升。但焊接工作者在施工過程中根據自己的實際經驗進行研究，取得了客觀的技術進步。而在輸送管線工作參數積極改進的當前,對大直徑厚壁管的要求更為嚴格。在生產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到156m/h，而焊接38mm厚壁管外縱縫的速度則達100m/h。

4.大直徑管對接全位置TIG焊機

對于我國的管道生產企業而言，很多中型企業的焊接機械化、自動化水平已經達到了一個較高的臺階。焊接機械化主要是說焊接機頭的運動和焊絲的給送通過機械化的形式來實現，不需要人工進行操作，這就需要在焊接過程中焊頭適當調整接縫中心位置，并對相關的焊接操作做好觀察調整。焊接自動化主要是說焊接過程在開始到結束后這一過程都是通過焊機的執行機構自動實現。不需要操作工人為改動。整個調整過程都是在焊機的自適應控制系統下完成的。論文參考網。由于自適應控制系統主要是受到高靈敏傳感器的作用，采用了先進的人工智能軟件，這對于數據信息的處理能夠發揮出明顯的優勢。

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

自適應控制和質量監控系統在使用過程中的理論依據為：自適應控制采取視覺傳感器實時檢測后，對不同的信息或圖像進行數據化處理，這樣能夠按照一定的邏輯規則運行，對焊接情況進行實時觀察。且焊縫質量的監控系統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量。論文參考網。論文參考網。

安裝視覺傳感器對于自適應控制系統的使用過程有著較大的作用，把所攝取的對接區圖像輸送給計算機后就能起到很好的顯示作用。掌握計算機軟件圖像后，能夠對坡口邊緣的位置進行測量，便于以后的焊接操作。

攝像機和激光聚光燈是構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壁之間的角度進行測量估算。而控制系統結合相關的信息能夠實現焊接參數的確定。

5.結束語

科學技術的不斷發展使得管道制造企業研制了很多先進的焊接技術，并且運用到了大量的現代化焊接設備，而焊接生產的工藝水平也在這種環境下得到了很好的改進。各個管道制造企業應該在生產中積極采用這些技術，并根據自身的經驗不斷研發新的焊接技術，提高產品的焊接質量。

【參考文獻】

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[2] 王曉香.加快技術進步轉變增長方式促進我國焊管業又好又快發展[J].焊管, 2008,31(1):5-8.

[3] 薛振奎,隋永莉.國內外油氣管道焊接施工現狀與展望[J].焊接技術, 2001, 140(30):16-18.

第2篇：自動焊接技術論文范文

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.

關鍵詞： 埋弧焊；長輸管線；現場；可行性

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

中圖分類號：TG457.6 文獻標識碼：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 埋弧焊是當今生產效率較高的機械化焊接方法之一，它的全稱是埋弧自動焊，又稱焊劑層下自動電弧焊。它是一種以連續送進的焊絲作為電極和填充金屬，焊接時在焊接區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金屬發生冶金反應。熔渣浮在金屬熔池的表面，一方面可以保護焊縫金屬，防止空氣的污染，并與熔化金屬產生物理化學反應，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，連續送進的焊絲在焊劑層下與焊件間產生電弧，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來實現自動控制的，機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（從導電嘴末端到電弧端部的焊絲長度）遠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量，生產率較高，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焊縫質量高。熔渣隔絕空氣的保護效果好，熔渣可降低接頭冷卻速度，焊接參數可以通過自動調節保持穩定，對焊工技術水平要求不高，焊縫成分穩定，機械性能比較好。

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條件，因此，目前較適用于平焊位置的焊接，對于環焊縫應用較少。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。由于機動靈活性差，焊接設備比較復雜，短焊縫顯不出生產效率高的特點。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中的應用

2.1 埋弧焊目前在管線鋼生產中的應用 眾所周知，目前長輸管線所用X**級管線鋼所用生產工藝有電阻焊（ERW）、螺旋埋弧焊（SSAW）、直縫埋弧焊（LSAW）等三種工藝，國內知名生產廠家寶鋼、武鋼、邯鋼、鞍鋼、沙鋼、本鋼、攀鋼、酒鋼、濟鋼、南鋼、馬鋼、太鋼等均有管線鋼埋弧焊（SSAW、LSAW）生產線，相關技術及設備、焊劑、焊絲等應用已非常成熟。

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，進行管線鋼埋弧焊接頭性能分析。由于X80鋼在成分設計上采用超低碳微合金化，添加Nb、V、Ti、Mo等微量元素細化晶粒，同時嚴格控制了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鋼力學性能的要求，同時焊縫表面光滑、脫渣性好，表現出優良的工藝性能。

X80管線鋼埋弧焊的焊縫組織比較細小（見圖1），晶粒大小比較接近母材，且絕大部分為不規則分布的針狀鐵素體組織，焊縫整體實現了以鐵素體為主的組織控制。其中熱影響區鐵素體比例達到了84%，其中先共析鐵素體約占46%。力學性能方面，埋弧焊焊縫也表現優異，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，實現了焊縫與母材的等強或超強匹配。

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

施工現場環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、選用熟練機械操作手靈活操作減小對口機械力等方式，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，對氣候適應能力較強，除非現場條件特別惡劣，一般配置防風棚及附屬物品即可滿足施工。

對于焊接設備的移動性，由于埋弧焊采用與內焊機（IWM）打底焊（見下文）相結合的方式，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備及附屬模塊的方式，按照長輸管線施工現場特點把埋弧焊設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，所用承載車所配發電系統必須滿足使用條件。

焊口不可轉動性方面，這里存在焊槍運行軌道需為一完整圓形和焊劑預鋪設和回收再利用兩個問題。埋弧焊焊槍運行軌道方面，據筆者所知，目前已有很多研究機構完成了多種形式的智能跟蹤焊接小車，能夠應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，其中部分導向機構經過改進已完全可以勝任長輸管線現場焊接施工。至于焊劑預鋪設和回收再利用，可以根據具體使用情況設計智能機械手，使行走軌道同樣為圓形，其運行稍早于焊槍，而機械手攜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 長輸管線現場施工應用模式探討

內焊機（IWM）打底焊+埋弧焊的現場焊接模式通過內焊機進行根焊，埋弧焊機進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。打底焊采用具有內對口與管內焊接功能的設備組裝在一起的管內自動根焊機完成，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，大大提高了現場施工速度。而在內焊機撤離后，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。考慮現場實際操作過程，以西氣東輸二線管道工程1219×18.4mm的X80級管線鋼為例，預計每道焊口從內焊機介入到埋弧焊機完成焊接撤離不超過5分鐘時間。總體來講，單臺內焊機配合單臺埋弧焊機組成的焊接小機組每小時可焊接10道口左右。

手工焊打底+埋弧焊的現場焊接模式。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 結論

施工現場情況復雜，焊劑回收重復利用率受影響，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力過大。但一旦埋弧焊打破傳統焊接方式，應用于長輸管線施工現場，可使單道口的焊接時間縮短至傳統手工焊、半自動焊方式的十分之一之內，普通全自動焊的三分之一之內。

參考文獻：

[1]畢宗岳，金時麟.X80高強度高韌性厚壁管線鋼及高速埋弧焊接頭性能.焊接技術.天津，2008（10）：42-46.