直缝埋弧焊管焊缝跟踪方法与焊偏分析

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1、直缝埋弧焊管焊缝跟踪方法与焊偏分析摘要:介绍了直缝埋弧焊管生产中内外焊焊缝跟踪设备和方法，分析了当前焊管生产线焊缝跟踪方法的优缺点，给岀了内外焊跟踪系统使用中需重点注意的问题。结合大量生产数据的统计结果，分析了直缝埋弧焊管生产中产生焊偏现象的原因,提出了有针对性的解决措施。实际使用结果表明,给岀的控制措施能有效降低焊偏量，提高直缝埋弧焊管的焊接质量。内外焊道偏移是直缝埋弧焊管生产中的常见缺陷，焊偏容易造成钢管焊缝未焊透等缺陷，内外焊道中心存在空隙，在管道服役过程中大大降低焊接接头的承载强度，存在严重的安全隐患，因此在各管道工程的

2、直缝埋弧焊管技术规范中都对内外焊道偏移量（以下简称焊偏量）有严格要求，多数要求焊偏量控制在3.0mm以内。在目前的直缝埋弧焊管生产中，主要依靠焊缝自动跟踪系统实时调整焊接方向，保证内外焊缝处于同一中心线上。笔者在介绍内外焊焊缝跟踪设备和工作原理的基础上，利用生产中的统计数据，对焊缝焊偏的各种原因进行了初步的探讨。1内焊跟踪装置常用的内焊跟踪方式主要有机械式导轮跟踪和激光跟踪两种。目前国内生产线使用的机械式跟踪装置主要以导轮跟踪为主，即在机头下方安装与焊丝位于同一条直线上的两个导轮。内焊时导轮由压力传感器控制,以一定的压力压入坡口

3、内，保证焊丝处于合适的焊接位置。当焊接方向出现偏移时通过滑板带动机头实时进行跟踪，保证焊接方向与坡口纵向一致，起到防止焊偏的作用。内焊导轮跟踪装置4■KLL—tI内焊导轮跟踪装置照片见图1,这种跟踪方式结构简单、价格较低，但有一定的局限性。n首先导轮跟踪装置在使用中被压入坡口之内，当坡口内有预焊或焊缝修补留下的焊瘤时，导轮会带动机头发生震颤，容易出现焊接缺陷。特别是钢管壁厚较小、内坡口较浅时，导轮容易在焊接过程中跳出坡口，形成焊偏。其次，这种跟踪方式要求导轮必须安装在焊丝前方。在焊至钢管末端时导轮先离开管体，此时如果导轮仍带有压

4、力，或由于滑板行程不足导致悬臂受力，导轮在离开钢管的同时会伴有强烈的振动，严重影响管端焊接质量。另外，这种跟踪方式对机头机械结构的灵活性要求较高,特别是滑板移动时要足够灵活，才能保证出现问题时及时响应，从而保证对焊缝的实时跟踪。2外焊跟踪装置由于外焊设备的结构特点激光跟踪在外焊跟踪中得到了广泛应用。其工作原理是：通过摄像头对坡口进行扫描，确定坡口边缘位置，在焊接过程中不断扫描激光指向的下一位置焊缝坡口形状并对边缘进行定位。激光跟踪系统的工作状态如图2所示。3)照片(b)照片二图2激光跟踪系统扫描坡口照片焊接过程中,通过不断比较坡

5、口边缘位置的变化，计算差值带动机头左右运动。操作者通过图3所示的操作界面可以随时观察坡口跟踪状况并读取当前坡口宽度等参数，在坡口形状稳定的情况下，保证内外焊缝中心重合。图3激光跟踪系统操作界面激光跟踪方式精度高，调节灵活,具有良好的使用效果，但也有一定的局限性。激光跟踪方式以坡口边缘为基准实时跟踪，在薄壁管生产中,当预焊缝及焊缝修补高度超岀坡口后，跟踪系统就无法识别坡口边缘,使自动跟踪功能失效，此时如果未及时切换到手动跟踪状态，就会造成长距离的焊偏缺陷。总体而言，激光跟踪系统在正常焊接条件下具有良好的指向性和使用效果。3焊偏现象

6、分析3.1生产数据统计与分析为了找岀直缝埋弧焊管焊缝焊偏的原因，笔者随机收集了近年来生产的7种壁厚规格共800余组数据，并对数据进行了统计分析处理。不同壁厚条件下不同焊偏量占焊偏总表1不同壁厚条件下不同焊偏呈占焊偏总数的比例不同焊偏量山焊偏总数的比例F/cnun0-05mm06-1.0rninL1-L5mmL6~20nin225mm26~30mtn9.575166783300011.171.152L15385385001275(19525241286761()951.4315.94&9825511633IL2220402157.

7、58151515156()6()07??27.142L4318571286128671423.82X5714291429042860数的比例见表1。根据表1的统计数据绘制了图4曲线，可以看岀:⑴随着壁厚的增加，焊偏量在0-0.5mm内的数据所占比例逐渐减少。⑵随着壁厚的增加，焊偏量在1.1-2.5mm范围内的数据所占比例显著增加,即内夕卜焊道的偏移量随着壁厚的增加而增加。(3)壁厚在21mm以上时，焊偏量在1.6~2.5mm之间的数据已经有相当一部分比例;特别是壁厚达23.8mm时，焊偏量在2.1-2.5mm之间的数据所占比例已

8、经达到42.86%,接近标准上限3.0mm的比例相当大。•■灯诧備0~0.5mm—焊偏斤1).6〜2.Onm3.2焊偏原因分析通过对焊偏数据的统计分析及对实际生产经验的总结，得出导致焊缝焊偏的主要因素有：(1)焊丝矫直不够。随着壁厚的增加，焊丝伸长量变长。焊丝在