直缝焊管连续预焊焊缝跟踪系统关键技术分析

《直缝焊管连续预焊焊缝跟踪系统关键技术分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一章绪论1．1课题研究背景1．1．1直缝焊管简介及其焊接工艺难点焊接钢管是指用钢带或钢板弯曲变形为圆形、方形等形状后再焊接成的、表面有接缝的钢管。按焊缝形状可分为直缝焊管和螺旋焊管。钢管业界对长输高压油气管线主干线是选用直缝焊管还是螺旋焊管一直存在争议：一种观点认为螺旋焊管不能用于主干线；另一种观点则相反。国内研究机构认为，直缝焊管和螺旋焊管都可用于主干线，并不存在哪种钢管占绝对优势地位的情况【l】。但经济技术发达的国家，如美国、日本、德国等基本上采用直缝焊管，加拿大虽然也选用螺旋焊管作为主干线钢管，但其原

2、材料和焊接工艺与国内有很大不刚引。根据国家整体及六大区域输油输气管网规划，我国2002年至2012年的输油输气管道工程建设施工总长度将超过30，000km。巨大的市场为制管企业开拓了广阔的市场发展空间【3】。西气东输工程在一类地区选用螺旋焊管，其他地区选用直缝焊管，两者分别占工程总长度的69％和31％；全国六大区域管网由于大部分在经济发达或人口稠密的大中城市，大部分将选用直缝焊管【4J，所以直缝焊管存在特别的优势和巨大的潜力。一般来说，直缝焊管的工艺流程为：卷曲成型_后弯一预焊-÷内焊_清跟_外焊_超声波检验

3、_机械扩径一÷各类检验15】。很明显，各步焊接工序，包括预焊、内焊和外焊，是直缝钢管生产中最重要的工序。所谓预焊即是在钢管成形之后，采用连续的金属焊条氩气保护焊方法进行的成形钢管的定位焊。预焊之后，分别在钢管内、外进行多丝埋弧焊接。作为焊接的第一道工序的预焊，一定要确保质量。预焊的质量，不单单是其本身质量的问题，还影响到后续内、外焊的质量【6】。对它的质量要求，有针对性的主要是如下几点¨J：1．焊道要连续，并且外观成形要避免凸凹不平，以利于最后的外焊质量保证；广东丁业大学硕十学位论文2．要保证适宜的熔透深度和

4、熔敷量，既要保证焊后不开裂，又要使内焊时不产生烧穿现象；3．要有较高的焊接速度，以提高生产效率。由于焊管本身直径、长度尺寸都很大(直径最大可达①1829mm，长度最大可达12．2m)，焊缝不可能在一条直线上，偏差很大，要满足上述质量要求，特别是要保证连续焊道和焊接速度这两点是非常困难的。目前，预焊工序基本上还是靠人工完成，劳动强度大，存在许多不稳定因素，而且焊接速度无法提高。如何提高焊接速度和焊接质量就成为了直缝焊管生产效率的技术关键【8J。焊接自动化无疑是解决这个关键问题和改善劳动条件的最佳选择【9】o1．

5、1．2焊接自动化现状及视觉传感技术在焊接自动化领域的应用现代化生产对焊接技术提出了进一步提高效率，优化质量改善劳动条件等要求，焊接自动化就是焊接工作者顺应这种要求的具体体现。工业发达国家，如美国日本、德国的焊接自动化、机械化程度已达60％"--'70％，而我国仅为20％'--．-"30％[10,ll】。因此，发展和应用新型焊接自动化技术对我国国民经济将起到巨大的作用，而焊缝自动跟踪系统正是焊接自动化研究的一个重要方面。由于各种因素的影响，实际的焊接条件经常发生变化。例如，由于强烈的弧光辐射高温、烟尘、飞溅、坡

6、口状况、加工误差、装夹精度、表面状态和工件热变形等影响会使焊炬偏离焊缝，从而造成焊接质量下降甚至失败‘121。焊接条件的这种变化要求焊接系统能够实时检测出焊缝的偏差，并调整焊接路径和焊接参数，保证焊接质量的可靠性‘131。因此，焊缝跟踪是焊接自动化领域的重要研究课题和组成部分【14】。焊缝跟踪系统因为传感器的不同分为电弧传感、接触传感、非接触传感(包括超声波传感、视觉传感)[15,161，如图1．1。其中电弧传感直接利用电弧本身参数的变化作为跟踪信号，不需外加传感器，其实时性、灵活性和可达性最好，尤其适合焊接

7、过程低成本自动化的要求，但是电流变化和电弧长度之间的精确模型较难建立，且焊缝小于2．0"-'3．Omm时，焊缝信号检测比较困难【17】。2第一章绪论图1．1传感器的分类Figure1-1Classificationofsensor接触式传感是依靠在坡口中滚动或滑动的触指将焊枪与焊缝之间的位置偏差反映到检测器内，并利用检测器内装的微动开关判断偏差的极性，其结构简单、操作方便，不受电弧烟尘和飞溅的影响，但是对不同形式的坡口需不同探头，磨损大，易变形，点障碍难以克jiltl8】。超声波传感是利用发射出的超声波在金属

8、内传播时在界面产生发射原理制成的，是一种比较先进的焊缝跟踪传感器，应用在跟踪系统中，跟踪的实时性好，但是由于传感器要贴近工件，不可避免地会受到焊接方法和工件尺寸等的严格限制。另外需要考虑外界震动、传播时间等因素，对金属表面状况要求高，其应用范围也就受到限制【19J。与其他传感器相比，视觉传感具有提供信息量丰富，灵敏度和测量精度高，抗电磁场干扰能力强，与工件无接触的优点【20’211，适合于各种坡口形