自动焊接技术论文精选(九篇)

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第1篇：自动焊接技术论文范文

关键词：管道，焊接，新技术

当前管道的工作参数得到了很大的改变，其使用领域正在逐渐扩展,这就使得焊接技术的要求变得更加严格。最为常用的焊接方法、焊接工艺、焊接材料、焊接设备等方面的使用情况得到了很大的改进，而在高效、低耗、低污染等方面的要求也有所提升。随着技术竞争不断加大，焊接工作者面临的焊接技术难题也会越来越复杂，这就需要积极研究出新的焊接方法，运用先进的焊接技术投入到工业生产中，促进管道的焊接技术得到显著的改进。

1.当前管道焊接施工面临的相关问题

1.1现场施工环焊缝的焊接

低C微合金控轧及加速冷却后将会出现管线钢，且力学性能较强。但焊缝是属于电弧熔化的一种组织形式，其强韧性匹配程度水平较低，在使用过程中倘若与母材韧性匹配存在着很大的难度。在经过X80管线钢的相关检验后得出,当管线钢强度级别增强时，其环焊接头达到高强匹配的难度将逐渐增加。这就使得管线钢强度的大大增强，给研制高强度、高韧性焊接材料造成了较大的麻烦,而现场环焊缝的焊接对于高强度管线钢运用有着很大的阻碍。

1.2管道建设的焊接工艺

焊接施工作业点对于整个管道建设而言，其能够出现不同情况的变化，由于自然环境出现的清理复杂，使得长输管道的施工常出现很多不同的因素影响，如：人文环境、地质形貌、气候条件等。管道施工的焊接工艺要想达到各种焊接环境的需要，就必须保证管道施工的焊接工艺呈现多种形式。但是当前管道环焊缝最为普遍运用等不断变化的同时，焊接施工劳动强度也会随之增强，当前的自保护药芯焊丝半自动焊工艺却难以满足今后的管道建设需要。

1.3高效率的根焊方法的不断开发

管道焊接施工大多采用流水作业方式,根焊完成的速度决定了整条管道建设的效率。而焊部焊缝中的未熔合、未焊透、咬边、内凹等缺欠是影响管道安全的重要因素。因此,根焊的质量和速度是管道建设的关键环节。目前管道建设常采用的根焊方法有纤维素焊条电弧焊、数字电源熔化极气保护半自动焊和内焊机熔化极气保护自动焊等,几种方法在焊接工艺性、焊接质量和焊接速度等方面各有所长。管道技术人员仍在不断开发新的高质量、高效率的根焊方法。

2.管道中常用两种焊接工艺的对比分析

2.1纤维素型焊条下向电弧焊焊接工艺

纤维素型焊条在使用过程中其电弧吹力大，且工艺效果显著，能够在单面焊双面成型的根部焊接中发挥作用。自保护药芯焊丝由于半自动焊，其操作形式较为优越，且位置能够快速成型，熔敷性能好，使得焊工对于此项技术很好的把握。这类形式的焊接方法主要用在野外环境下的施工，在当前的管道焊接施工中也是极为普遍的方式。伴随着管道输送压力和钢管强度级别的有所改善，给环焊缝的强韧性制定了更加严格的标准，难以满足自保护药芯焊丝产品的生产需要。

2.2熔化极气体保护下向自动焊工艺

熔化极气保护焊过程中，在焊接区中的优越性体现在维护边界,生产快速，能够实施自动化生产，且采取必要的全位置焊接。这使得该技术在长输管道焊接中的自动化焊接方面得到了充分的运用。自动焊焊接的特点在于效率高、消耗低、稳定型好，对于恶劣的环境条件中使用效果显著。对于坡口形式的标准更加高，当其难以达到标准需要时，则将导致管口组织的精度较差，导致烧穿、未焊透、未熔合等问题。这就需要在焊接施工现场结合配管端坡口的相关形式做好处理，以保证最终的精度达到相关的要求。但在外界因素的影响下，自动焊接施工涉及到的范围较大，而焊接机组需经过一个调整时期，这对改正焊接作用的发挥有着很大的阻碍作用。

3.大直径厚壁管的高效焊接法

当管道的形式属于全焊结构时，其焊接工作的劳动强度将变得更强，且在质量方面的标准也会大大提升。但焊接工作者在施工过程中根据自己的实际经验进行研究，取得了客观的技术进步。而在输送管线工作参数积极改进的当前,对大直径厚壁管的要求更为严格。在生产过程中主要是运用把钢板压制成形的方式，这样才能保证管道的使用性能不会被影响。针对厚壁管焊接工作量较大这一问题，需要使用串列电弧高速埋弧焊来增加钢管的产量。对于5丝埋弧焊焊接16 mm厚壁管外纵缝而言，其最高焊接速度能够达到156m/h，而焊接38mm厚壁管外纵缝的速度则达100m/h。

4.大直径管对接全位置TIG焊机

对于我国的管道生产企业而言，很多中型企业的焊接机械化、自动化水平已经达到了一个较高的台阶。焊接机械化主要是说焊接机头的运动和焊丝的给送通过机械化的形式来实现，不需要人工进行操作，这就需要在焊接过程中焊头适当调整接缝中心位置，并对相关的焊接操作做好观察调整。焊接自动化主要是说焊接过程在开始到结束后这一过程都是通过焊机的执行机构自动实现。不需要操作工人为改动。整个调整过程都是在焊机的自适应控制系统下完成的。论文参考网。由于自适应控制系统主要是受到高灵敏传感器的作用，采用了先进的人工智能软件，这对于数据信息的处理能够发挥出明显的优势。

大直径管对接的全位置TIG焊在当前的管道焊接中属于一项技术含量较高的操作。当前企业要想培训出技能高度熟练的焊工则需投入较大的资金，并且在焊接质量上难以得到保证，产品的焊接质量必须靠焊工自己积累的经验才能有所提升。为避免焊工技能不足带来的问题,防止人为因素给产品焊接质量造成影响，这就需要采用先进的智能操作方式来实现生产。这种自动焊管机能够在直径165～1000mm,壁厚7.0～35.0mm的不锈钢管环缝中得到有效的处理。焊机的自动控制系统使用的是视觉和听觉传感器，并通过计算机来实现控制。

自适应控制和质量监控系统在使用过程中的理论依据为：自适应控制采取视觉传感器实时检测后，对不同的信息或图像进行数据化处理，这样能够按照一定的逻辑规则运行，对焊接情况进行实时观察。且焊缝质量的监控系统则按照激光视频传感器,听觉传感器、电流传感器的具体情况来测定焊接熔池尺寸、焊道形状，这样能够有效提高焊缝质量。论文参考网。论文参考网。

安装视觉传感器对于自适应控制系统的使用过程有着较大的作用，把所摄取的对接区图像输送给计算机后就能起到很好的显示作用。掌握计算机软件图像后，能够对坡口边缘的位置进行测量，便于以后的焊接操作。

摄像机和激光聚光灯是构成激光视频传感器的主要部件，主要安装位置是焊枪后面。其生成的图像可以对焊道表面与坡口侧壁之间的角度进行测量估算。而控制系统结合相关的信息能够实现焊接参数的确定。

5.结束语

科学技术的不断发展使得管道制造企业研制了很多先进的焊接技术，并且运用到了大量的现代化焊接设备，而焊接生产的工艺水平也在这种环境下得到了很好的改进。各个管道制造企业应该在生产中积极采用这些技术，并根据自身的经验不断研发新的焊接技术，提高产品的焊接质量。

【参考文献】

[1] 潘家华.全球能源变换级管线钢的发展趋势[ J].焊管, 2008,31(1):9-11.

[2] 王晓香.加快技术进步转变增长方式促进我国焊管业又好又快发展[J].焊管, 2008,31(1):5-8.

[3] 薛振奎,隋永莉.国内外油气管道焊接施工现状与展望[J].焊接技术, 2001, 140(30):16-18.

第2篇：自动焊接技术论文范文

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.

关键词： 埋弧焊；长输管线；现场；可行性

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

中图分类号：TG457.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）30-0108-02

1 埋弧焊原理及其特点

1.1 埋弧焊原理 埋弧焊是当今生产效率较高的机械化焊接方法之一，它的全称是埋弧自动焊，又称焊剂层下自动电弧焊。它是一种以连续送进的焊丝作为电极和填充金属，焊接时在焊接区域的上面覆盖一层颗粒状焊剂，电弧在焊剂层下燃烧，将焊丝端部和局部母材熔化并形成焊缝的焊接方式。在电弧热的作用下，上部分焊剂熔化熔渣并与液态金属发生冶金反应。熔渣浮在金属熔池的表面，一方面可以保护焊缝金属，防止空气的污染，并与熔化金属产生物理化学反应，改善焊缝金属的成分及性能；另一方面还可以使焊缝金属缓慢泠却。

焊接过程中，在工件被焊处覆盖一层30-50mm厚的粒状焊剂，连续送进的焊丝在焊剂层下与焊件间产生电弧，电弧的热量使焊丝、工件和焊剂溶化，形成金属熔池，使它们与空气隔绝。随着焊机自动向前移动，电弧不断熔化前方的焊件金属、焊丝及焊剂，而熔池后方的边缘开始冷却凝固形成焊缝，液态熔渣随后也冷凝形成坚硬的渣壳。

1.2 埋弧焊的特点 ①焊接自动化程度高。埋弧自动焊接时，引燃电弧、送丝、电弧沿焊接方向移动及焊接收尾等过程完全是通过操作控制盘上的按钮开关来实现自动控制的，机械操作的程度非常高。

②焊接效率高。埋弧焊的焊丝伸出长度（从导电嘴末端到电弧端部的焊丝长度）远较手工电弧焊的焊条短，一般在50mm左右，而且是光焊丝，不会因提高电流而造成焊条药皮发红问题，所以可使用较大的电流（比手工焊大5-10倍），因此，熔深大，焊丝溶敷效率大大提高，对于20mm以下的对接焊甚至可以不开坡口，不留间隙，这就减少了填充金属的数量，生产率较高，另一方面由于焊剂和溶渣的隔热作用，电弧上基本没有热的辐射散失，飞溅也很少，虽然用于熔化焊剂的热量损耗有所增大，但总的热效率仍然大大增加。

③焊缝质量高。熔渣隔绝空气的保护效果好，熔渣可降低接头冷却速度，焊接参数可以通过自动调节保持稳定，对焊工技术水平要求不高，焊缝成分稳定，机械性能比较好。

④劳动条件好。除了减轻手工、半自动焊操作的劳动强度外，埋弧焊时电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，电弧光不外露，电弧被焊剂覆盖与空气隔离，焊接时没有弧光辐射，减轻对操作者身体的伤害。

⑤埋弧焊的缺点。1）由于埋弧焊是依靠颗粒状焊剂堆积形成保护条件，因此，目前较适用于平焊位置的焊接，对于环焊缝应用较少。2）由于埋弧焊焊剂的成分主要是MnO、SiO2等金属及非金属氧化物，所以难以用来焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合金。3）只适于长焊缝的焊接。由于机动灵活性差，焊接设备比较复杂，短焊缝显不出生产效率高的特点。4）由于埋弧焊电弧的电场强度较大，焊接电流小于100A时，电弧的稳定性不好，因此不适合焊接厚度小于1mm的薄板。

2 埋弧焊目前在管线钢生产中的应用

2.1 埋弧焊目前在管线钢生产中的应用 众所周知，目前长输管线所用X**级管线钢所用生产工艺有电阻焊（ERW）、螺旋埋弧焊（SSAW）、直缝埋弧焊（LSAW）等三种工艺，国内知名生产厂家宝钢、武钢、邯钢、鞍钢、沙钢、本钢、攀钢、酒钢、济钢、南钢、马钢、太钢等均有管线钢埋弧焊（SSAW、LSAW）生产线，相关技术及设备、焊剂、焊丝等应用已非常成熟。

2.2 管线钢焊接接头性能分析 以西气东输二线主线路所用X80级管线钢为例，进行管线钢埋弧焊接头性能分析。由于X80钢在成分设计上采用超低碳微合金化，添加Nb、V、Ti、Mo等微量元素细化晶粒，同时严格控制了S、P含量，使其具有很高的强度和韧性。西气东输二线工程中X80钢匹配焊剂采用氟碱型和铝碱型混合渣系，合理控制碱度，在提高焊缝强度的同时提高了韧性，通过对焊缝试样进行拉伸、弯曲、冲击、硬度等系列检测，焊缝性能完全满足API 5L和西气东输二项对X80钢力学性能的要求，同时焊缝表面光滑、脱渣性好，表现出优良的工艺性能。

X80管线钢埋弧焊的焊缝组织比较细小（见图1），晶粒大小比较接近母材，且绝大部分为不规则分布的针状铁素体组织，焊缝整体实现了以铁素体为主的组织控制。其中热影响区铁素体比例达到了84%，其中先共析铁素体约占46%。力学性能方面，埋弧焊焊缝也表现优异，如焊缝抗拉强度（见图2）中所示，27个试样中每个试样的强度值均大于或等于母材强度，断口位置均在母材区，实现了焊缝与母材的等强或超强匹配。

2.3 埋弧焊应用于施工现场的可行性分析 通过埋弧焊在管线钢生产工厂的应用可知，在焊剂、焊丝、焊接设备等方面条件已完全具备，而施工现场与生产车间的差别主要在于施工现场环境多样性、焊接设备的移动性和焊口一侧钢管的不可移动性。下面就这三个方面分别阐述埋弧焊应用于施工现场的可行性。

施工现场环境的多样性包括两个方面：地形多样性和气候多样性。地形多样性方面，可以尽量把埋弧焊施工应用于地形相对平坦段，如西气东输二线西段工程，而对于施工中不可避免的冷弯管和热煨弯头焊接，可以通过适当增加焊口附近的土方工程量（如增大放坡量）减小弯曲角度、选用熟练机械操作手灵活操作减小对口机械力等方式，尽量降低对焊接的影响，也可以做留头处理。对于气候多样性，由于埋弧焊采用焊剂保护，对气候适应能力较强，除非现场条件特别恶劣，一般配置防风棚及附属物品即可满足施工。

对于焊接设备的移动性，由于埋弧焊采用与内焊机（IWM）打底焊（见下文）相结合的方式，只需焊接两遍即可完成整道焊口施工，可采用大型多功能焊接车承载埋弧焊设备及附属模块的方式，按照长输管线施工现场特点把埋弧焊设备合理布置于承载车上。但须指出的是，由于埋弧焊使用焊接电流较大，所用承载车所配发电系统必须满足使用条件。

焊口不可转动性方面，这里存在焊枪运行轨道需为一完整圆形和焊剂预铺设和回收再利用两个问题。埋弧焊焊枪运行轨道方面，据笔者所知，目前已有很多研究机构完成了多种形式的智能跟踪焊接小车，能够应用各种传感器自动跟踪焊缝形状、位置和走向并随之改变焊接参数，其中部分导向机构经过改进已完全可以胜任长输管线现场焊接施工。至于焊剂预铺设和回收再利用，可以根据具体使用情况设计智能机械手，使行走轨道同样为圆形，其运行稍早于焊枪，而机械手携带的盛焊剂的容器有足够的长度，保证在焊枪行走过后有短暂间隔后开始收集未熔化的焊剂。

3 长输管线现场施工应用模式探讨

内焊机（IWM）打底焊+埋弧焊的现场焊接模式通过内焊机进行根焊，埋弧焊机进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。打底焊采用具有内对口与管内焊接功能的设备组装在一起的管内自动根焊机完成，可以把对口与根焊几乎同步完成，而且一般缺陷少，操作熟练后，这道工序仅需几十秒钟，大大提高了现场施工速度。而在内焊机撤离后，焊口已具有一定的承受力，降低了埋弧焊时的焊接应力。由于埋弧焊焊接电流大，熔深大，可集热焊、填充焊、盖面焊于一遍，且焊接速度大，可以使每道口的焊接时间大大缩短。考虑现场实际操作过程，以西气东输二线管道工程1219×18.4mm的X80级管线钢为例，预计每道焊口从内焊机介入到埋弧焊机完成焊接撤离不超过5分钟时间。总体来讲，单台内焊机配合单台埋弧焊机组成的焊接小机组每小时可焊接10道口左右。

手工焊打底+埋弧焊的现场焊接模式。通过手工焊打底可以增加根焊层的厚度，防止埋弧焊焊透根焊层，其余与上述模式相同。

4 结论

施工现场情况复杂，焊剂回收重复利用率受影响，且需用其它焊接方式连头，因为埋弧焊连头可能会使残余应力过大。但一旦埋弧焊打破传统焊接方式，应用于长输管线施工现场，可使单道口的焊接时间缩短至传统手工焊、半自动焊方式的十分之一之内，普通全自动焊的三分之一之内。

参考文献：

[1]毕宗岳，金时麟.X80高强度高韧性厚壁管线钢及高速埋弧焊接头性能.焊接技术.天津，2008（10）：42-46.