熊谷管道全自动焊接设备工艺研究之焊接工艺参数设计

熊谷公司研制的管道全自动焊接设备有内焊机、单焊炬管道全自动焊接设备及双焊炬管道全自动焊接设备，根据这三种设备的不同搭配，开发了二种自动焊工艺，分别是内焊机根焊 +双焊炬热焊与填充盖面焊（实芯焊丝）；内对口器+单焊炬根焊、热焊与填充盖面焊（实芯焊丝）。

根据这二种自动焊工艺，我们做了单焊炬管道全自动焊接设备、双焊炬管道全自动焊接设备及内焊机的焊接工艺参数设计的研究。

内焊机工艺参数设计

内焊机进行根焊设计的是没有摆动因此内焊机的主要焊接参数为送丝速度、焊接速度。参考现在所使用的根焊工艺，焊接速度在0.25-0.3m/min、送丝速度在9.0-10.0m/min ，考虑到后期内焊机使用60°的内坡口，填充量增加需要更大的送丝速度。因此把焊接速度设计在0.15=1.5m/min 、送丝速度设计在 1.5-15m/min。（焊接参数见下表所示）

内焊机焊接参数表

单焊炬焊接工艺参数设计

单焊炬焊接工艺参数主要包括送丝速度、行走速度、摆动宽度、摆动频率、左右停留时间、焊炬干伸调节行程、焊炬左右调节行程。在采用内对口器+单焊炬工艺。壁厚以穿跨越中使用的最大壁厚38mm 钢管进行设计，采用单U型复合坡口。根据三角函数计算和考虑到组对间隙在壁厚为38mm 的管道采用单 U型复合坡口坡口最大宽度：12.0mm

考虑到窄间隙焊接的效率，在填充最后一边和盖面焊不采用排焊，直接采用单道焊因此把最大摆动宽度设置在13mm。

参考现在采用实芯丝向下焊工艺进行热焊的工艺参数行走速度1.35m/min左右、送丝速度在 14.22m/min，并且考虑到以后更高钢级的焊接在热焊时需要更快的行走速度和送丝速度，这次单焊炬设计把行走速度的上限设置在1.5m/min 、送丝速度的上限设计在20.0m/min。

参考现在采用的药芯丝向上工艺参数中最小的行走速度和送丝速度分别是0.15m/min和 6.1m/min。考虑到以后焊接其它钢级和材料需要更慢的行走速度和送丝速度。这次单焊炬设计把行走速度的下限设计在0.1m/min 、送丝速度下限设计2.5m/min。

综合来看，这次单焊炬设计的行走速度范围是0.1-1.5m/min、送丝速度范围是2.5-20.0m/min 。（参数见下表所示）

单焊炬焊接参数表

双焊炬焊接工艺参数设计

双焊炬管道全自动焊接设备焊接工艺参数主要包括送丝速度、行走速度、摆动宽度、摆动频率、左右停留时间、焊炬干伸调节行程、焊炬左右调节行程。双焊炬设备采用实芯丝向下焊工艺，以穿跨越中所用的最大壁厚38mm进行设计，坡口形式采用单 U型复合坡口如图所示。

图 单U型复合坡口

图：坡口尺寸

双焊炬管道全自动焊接设备的摆动设计为平摆，因此双焊炬焊接时摆动宽度也是焊炬的左右行程。在采用单U型复合坡口最大壁厚采用38mm 。最大的坡口宽度为15.0mm。考虑到以后使用双焊炬焊接如图所示的单V 型坡口形式，坡口设计的最大宽度为 43.5mm但是实际中考虑到坡口制作的误差和最对间隙过大可能实际坡口宽度超过50mm。因此把双焊炬的摆动宽度设计在± 25.4mm 。

如图所示，填充焊厚度C=35mm，焊接过程中干伸长一般采用10mm，为了能够焊接填充深度在 35mm的厚壁管，把焊炬干伸行程调节范围设置在±30mm。

双焊炬管道全自动焊接设备主要是为向下焊设计的，参考使用的实芯丝向下焊工艺参数，在所使用焊接工艺参数中送丝速度的范围7.6m/min-15.2m/min、行走速度范围在 0.25m/min-1.4m/min。根据这个焊接参数，这次把双焊炬的行走速度范围是0.1-1.5m/min 、送丝速度范围是 2.5-16.0m/min。（具体设计参数见下表所示）

焊炬焊接参数

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