浙江至德鋼業(yè)有限公司根據(jù)焊接機(jī)理和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)并開發(fā)了一款新式焊接用承載梁，主要解決了主梁超長(zhǎng)后梁體強(qiáng)度的問題，以及焊接用氣體內(nèi)保護(hù)裝置與焊點(diǎn)精確同步運(yùn)行的問題，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高和通用性好的特點(diǎn)，并成功完成了長(zhǎng)12m、外徑219mm以上單支不銹鋼焊管的焊接工作，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣。

 工業(yè)上不銹鋼焊管的生產(chǎn)主要有兩種方式：一種是不銹鋼鋼帶卷料經(jīng)不銹鋼焊管連續(xù)生產(chǎn)線成型焊接而成，稱為不銹鋼焊接管連續(xù)成型生產(chǎn)方式；另一種是不銹鋼板材通過模具卷曲成型焊接制成，一般稱為不銹鋼焊接管單支成型生產(chǎn)方式。前者主要生產(chǎn)壁厚10mm以下、外徑711mm以下的不銹鋼焊管規(guī)格，具有成型好、質(zhì)量?jī)?yōu)、效率高的特點(diǎn)。而單支成型的產(chǎn)品規(guī)格可覆蓋不銹鋼焊接管所有規(guī)格種類，是目前不銹鋼厚壁管主要的生產(chǎn)方式之一，其生產(chǎn)流程如圖所示。其中焊接為單支成型生產(chǎn)工藝中的特殊和主要工序之一，在國(guó)內(nèi)主要采用等離子焊接打底，氬弧焊或者埋弧焊蓋面的方式進(jìn)行操作。

一、研發(fā)背景

 不銹鋼焊管的直縫焊接設(shè)備主要有兩類：一類是采用焊接滾輪架橫移小車，搭配十字臂內(nèi)保護(hù)橫梁和焊機(jī)及焊機(jī)附件組成，如圖所示，其中十字臂焊接橫梁和十字臂內(nèi)保護(hù)橫梁機(jī)械結(jié)構(gòu)一致；另一類由焊接承載梁，焊接主梁，焊機(jī)及焊機(jī)附件組成，如圖所示。

 前者考慮到十字臂內(nèi)保護(hù)橫梁是一端懸空狀態(tài)，設(shè)計(jì)時(shí)為保證懸空端的下垂擾度在可接受的范圍之內(nèi)，十字臂內(nèi)保護(hù)橫梁一般設(shè)計(jì)的較為粗壯，直徑在300mm以上，適用于大直徑不銹鋼焊管的直縫焊接。在后者的工裝系統(tǒng)中，焊接承載梁由承載梁主體，一端有固定立柱而另一端有可翻倒的支撐架以及氣體內(nèi)保護(hù)工裝組成。開始操作時(shí)，可翻倒的支撐架處于翻倒?fàn)顟B(tài)，待焊鋼管通過行車吊運(yùn)至焊接承載梁主體后，可翻倒的支撐架豎直立起復(fù)位，這樣待焊鋼管便橫置于焊接承載梁上，啟動(dòng)焊機(jī)和氣體內(nèi)保護(hù)工裝達(dá)到完成整個(gè)焊接工作。此種自動(dòng)直縫焊機(jī)的特點(diǎn)是適用性廣，對(duì)于大、中、小規(guī)格的不銹鋼焊管直縫焊接均能使用，且與第一種結(jié)構(gòu)相比省去了因產(chǎn)品規(guī)格更換后需調(diào)整十字臂與焊槍的位置等工作，具有生產(chǎn)效率高，通用性廣的特點(diǎn)，是目前不銹鋼焊管直縫焊接中普遍采用的設(shè)備類型。

 鋼管焊接承載梁作為直縫自動(dòng)焊機(jī)系統(tǒng)中一個(gè)主要工裝之一，由承載梁主體結(jié)構(gòu)和梁內(nèi)氣體內(nèi)保護(hù)裝置組成，起到承載和釋放惰性氣體將焊接區(qū)域與空氣隔離以防止空氣侵入熔滴和熔池，盡量減輕焊縫金屬的氧化作用。不銹鋼鋼管產(chǎn)品最大加工長(zhǎng)度一般不超過6m，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大型項(xiàng)目的施工，比如阿曼石油公司的PDO項(xiàng)目以及唐山LNG項(xiàng)目等均要求單支鋼管長(zhǎng)度為12m，為此超長(zhǎng)單支成型不銹鋼鋼管焊接承載梁設(shè)計(jì)與開發(fā)需亟待解決，筆者就此介紹一種自主設(shè)計(jì)的焊接承載梁的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。

二、設(shè)計(jì)思路與機(jī)理

 依據(jù)焊接機(jī)理的需要，超長(zhǎng)單支成型不銹鋼焊管焊接承載梁要達(dá)到承載待焊鋼管和提供與焊點(diǎn)同步運(yùn)動(dòng)的氣體內(nèi)保護(hù)。為此，主梁結(jié)構(gòu)采用槽鋼拼焊結(jié)構(gòu)，利于梁內(nèi)鋪設(shè)內(nèi)保護(hù)裝置的行走軌道。主梁的一端為可上下調(diào)節(jié)高低的固定支柱，另一端為可翻倒的支撐架，當(dāng)支撐架翻倒時(shí)吊運(yùn)待焊鋼管至承載梁上，翻倒架豎立復(fù)位后完成待焊鋼管的上料工作，進(jìn)入焊接工序。承載梁內(nèi)部裝有內(nèi)保護(hù)氣托，焊接工件時(shí)，工件套入承載梁，內(nèi)保護(hù)氣托跟隨焊接小車移動(dòng)進(jìn)行施焊。工藝要求焊接小車從80mm/min至3000mm/min均能運(yùn)行平穩(wěn)、速度穩(wěn)定，內(nèi)保護(hù)氣托始終與焊接小車同步移動(dòng)，承載梁結(jié)構(gòu)如圖所示。

三、主要部件

 焊接用內(nèi)保護(hù)裝置的氣托采用銅棒加工而成，設(shè)有惰性氣體噴射氣孔，由彈簧預(yù)壓和焊縫接觸。內(nèi)保護(hù)裝置氣托主體結(jié)構(gòu)如圖所示。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)采用鏈條配合承載梁內(nèi)鋪設(shè)的滑軌傳動(dòng)，使用交流伺服電機(jī)在電氣上實(shí)現(xiàn)其與焊接小車的同步，利用伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置的電子齒輪功能，精確調(diào)整同步精度而不用考慮機(jī)械減速箱的減速比等因素，并用伺服驅(qū)動(dòng)器的模擬量輸出結(jié)合PLC監(jiān)視轉(zhuǎn)矩變化，在內(nèi)保護(hù)氣托出現(xiàn)卡死、脫離時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，提醒操作者采取措施，有效避免在焊接過程中內(nèi)保護(hù)氣缺失，造成產(chǎn)品報(bào)廢。

四、結(jié)論

  超長(zhǎng)單支成型不銹鋼焊管焊接承載梁的小型化、高強(qiáng)度以及氣體內(nèi)保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)，已成為單支成型不銹鋼焊管焊接設(shè)備的主要“瓶頸”之一。根據(jù)筆者的設(shè)計(jì)對(duì)公司的一臺(tái)6m自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造，成功完成了外徑219mm以上單支鋼管長(zhǎng)12m的焊接工作，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。