长输管道自动焊设备的应用和发展1

常用机电设备 2013-12-12 15:12:32
    西气东输工程是我国首次规模化使用自动焊技术,并充分显示先进技术优越性的示范工程。通过这一跨世纪宏伟工程的洗礼,管道自动焊技术己为大多数的施工单位所接受,必将在今后的管线工程中得到更为广泛的应用,发挥更大的作用。 
    中国石油集团工程技术研究院自1997年以来一直致力于管道自动焊设备及工艺技术的研究,己有近十年的开发应用历史,研制完成的AP¨系列管道自动焊设备,用于管道工程70余套,其中,在西气东输工程中应用j6套。取得了较好的工程应用业绩,并积累了丰富的现场施工经验。在西气东输工程结束后的近几年,又继续致力于这项技术的深入研究,并在管道焊接智能化技术,以及自动封底焊技术等方面取得了具有应用价值的成果,并开始发挥作用。对这方面工作进行梳理和总结,对于推动管道自动焊技术的进一步发展,是一项有意义的工作。下面就是对这方面工作的一点回顾和思考。
      1.APW一Ⅱ型自动焊焊机的特点及其应用
     APW—Il型管道全位置自动焊机的研制立足于我国管道施工技术状况,充分利用当今科技发展的最新技术成果,针对性地开发研制出一套符合我国国情的全位置管道自动焊设备。力图从根本上提高我国现场管线焊接的生产率及质量,改善焊工的劳动条件。其技术成果是一套适于我国现场技术条件和工人技术文化素质的管线自动焊专用设备及其配套技术。
     1.1设备的主要技术特点
     APW—Il型管道全位置自动焊机由焊接机头(包括小车行走系统、焊枪摆动系统、焊枪高度调节系统)、焊接轨道、控制系统、焊接电源等几部分组成。
     其主要技术特点是:
     (1)适用于大中口径的长输管线固定连接口的全位置焊接。
     (2)驱动控制系统采用以PWM调速为基础的直流伺服驱动控制技术及位移传感检测的闭环控制系统,定位精度高,抗干扰能力强,实现了现场使用所需的可靠性和耐用性。
     (3)焊接参数如电流、电压、焊枪摆动速度、摆动幅度、两端停留时间,既可在焊前设置,同时,也可在焊接过程中进行实时调节。
     (4)为了实现高摆速下对摆幅的精确控制,本项目采用了位置反馈摆幅控制传感电路,通过特殊设计的传感器,将摆动系统的位移量转换成可控的电信号,同时具有位置的记忆功能。
    (5)轨道采用开启式刚性环形轨道的形式,其重量轻,装卡方便,辅助时间短。轨道装卡时间<=0.5分钟。
    (6)技术完整,有与之配套的焊接工艺技术。
    其中,自动控制与人工干预相结合的这项关键技术,解决了我国管道施工中坡口加工误差大、现场组对错边、对口间隙不一给自动焊带来的难题。使自动焊的一次合格率可达98%。这是该设备与国内外其它同类设备相比,最显著的优点。这一特点是管道自动焊设备能够在我国的工况条件下,达到工程化、实用化的重要前提。
    1.2 APW一Ⅱ型管道全位置自动焊机在工程中的应用
    1.2.1应用概况
    (1)从2001年5月起,APW—Il型管道全位置自动焊机先后分别用于大庆、辽河、华北、长庆、大港等油建施工单位共j6套,累计完成西气东输主线路及支线工程的管线焊接1 00余公里,焊接一次合格率达到98%以上。
    (2)作为石油行业的专业院所,在致力于技术开发的同时,更注重将新技术转变为施工企业提高效益的手段。为备战西气东输,组织开展了自动焊焊工培训,共培训熟练掌握自动焊操作的焊工约300余名,这是新技术推广中必不可少的基础性工作。
    (3)工程院还与中油管道局共同承担了西气东输线路工程焊接工艺技术的研究。针对西气东输工程高标准、高质量的技术要求,在对大口径、厚壁、高强度级别的M0管线钢的焊接性进行深入分析的基础上,采用APW—Il型管道全位置自动焊设备,进行自动焊工艺技术的研究和焊接工艺评定试验,编制了焊接工艺规程,为自动焊设备能够真正进入西气东输工程,提供了重要的技术支持。
     1.2.2工程应用实倒
    (1)2002年,辽河油建二公司用APW—Il型管道全位置自动焊设备10套组成自动焊作业班,20名焊工经过培训,一次取得了西气东输管道公司颁发的上岗作业证,2002年7月至11月投入西气东输工程17标段工程施工,累计焊接完成1 252焊口,其中中Ø1016 x14.6管道915道口、中Ø1016 x1 75管道337道口,累计长度1416公里,焊接一次合格率达到了98%。是西气东输东段工程上焊接质量最好的机组之一,受到了工程总监和业主的高度评价。
     继2002年成功的在西气东输工程中应用以后,辽河油建二公司于2003年又采用l 4套设备在西气东输l 0标段日段上施工,焊接西气东输管道中Ø16x1 4.6累计长度20余公里,焊接一次合格率达到98 8%。
    (2)长庆油建公司2003年6N 1 1月,在对焊工进行上岗培训后,采用APW—Il型管道全位置自动焊设备,进行西气东输l3标段日段的施工,焊接中Ø1016x14.6的管道40 2公里,焊接一次合格率达98%以上。
    (3)大港油建于2005年4月,采用l 2台APW—Il型管道全位置自动焊设备组成一个流水作业机组,在其承揽的西气东输支线——冀宁联络线8标段进行自动焊作业,取得预期的效果。
    2.新技术的研发
    2.1管道焊接智蔻化技术
    柔性化、智能化技术的发展代表着管道自动焊技术的发展方向。工程技术研究院在APW一||型设备的开发和应用取得成功的基础上,结合现场应用的实际情况及曰益增长的施工要求,进行了新一代自动焊设备的开发研究。一方面对现有技术进行进一步的完善和提高,另外还增加了智能化功能。随后推出的APW—IIl型数字式智能型长输管道全位置自动焊机,是APW—Il型焊机的升级换代产品。这型焊机的特点如下:
    (1)采用工业计算机系统通过硬件设计和软件编程,实现对整个焊接过程的自动控制。各区段的焊接参数存储在计算机中、焊接过程中自动进行参数切换。为弥补现有技术的不足,在计算机进行全程控制的过程中,插入人工干预功能,这是结合现场条件的实用化功能。
    (2)采用了角度编码空间位置检测系统,能够精确地确定焊接小车的角度位置。从而使焊接小车能够在任意位置,以该位置的焊接参数起弧焊接。
    (3)摆动系统采用步进电机细分驱动控制,进一步提高了摆动控制的精度及系统的可靠性。
    (4)开发研制了焊枪高度传感检测装置,在计算机的控制下,能够在焊接过程中,对焊丝干伸长进行自动调节控制。进一步减轻了焊工的劳动强度。
     2.2经济适用型国产化管道自动封底焊机
    西气东输。应用实践中发现,根部焊道的焊接己成为自动焊技术充分发挥其技术优势的瓶颈环节,在无内焊机和P町自动焊设备的施工单位,一般采用S丌半自动进行根部焊道的焊接,焊接速度远不能适应自动焊流水作业的需要。故加快开发高效率的自动封底焊技术,己成为各施工单位的迫切需求。
    工程技术研究院结合各施工单位的实际情况,开发完成了具有自主知识产权的低成本型的全位置自动封底焊机及其配套的焊接工艺技术,并定型为APW—R—l型管道全位置自动封底焊设备。
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[责任编辑:小陌]