管道自動焊是一種借助于機械電氣等方法,使整個焊接過程實現自動化、程序化的焊接施工技術,該技術相對簡單且便于控制,具有焊接質量高、焊縫成形美觀、焊接速度快、勞動強度低,焊接過程受人為因素影響小等優點,對于大口徑厚壁鋼管以及惡劣的氣候條件下的管道建設具有很大的優勢,必將逐漸成為我國管道施工的主要焊接方法.
隨著對清潔能源需求的不斷增大,我國擁有的長輸油氣管道里程逐年增長,同時,管道建設用鋼管的強度等級、管徑、壁厚和輸送壓力也在逐步提高。這對管道環焊縫質量和焊接施工技術提出了更高要求,目前,我國管道建設中傳統的手工焊(SMAW)方法已連漸被自保護藥芯焊絲半自動焊(FCAWS)和熔化極氣保護自動焊(GMAW)所取代,其中,自保護藥芯焊絲半自動焊方法的應用發展最為迅速,然而,管道自動焊方法可提高焊接效率、降低勞動強度,且焊接接頭的綜合性能更為優良,安全可靠性更高,將在未來管道建設中得到越來越多的應用。
熔化極氣體保護電弧焊(GMAW),采用可熔化的焊絲與被焊接金屬之間的電弧為熱源來熔化焊絲和鋼管母材金屬,在焊接時向焊接區輸送保護氣體,使電弧、熔化的焊絲、熔池及附近的母材金屬免受周圍空氣的有害作用,焊接時通過連續送進焊絲金屬的不斷熔化并過渡到熔池,與熔化母材金屬熔合形成焊縫金屬,從而完成鋼管的焊接。
由于金屬焊絲氣體保護焊對焊接區域的保護簡單,焊接區域便于觀察,生產效率高,爆接工藝相對簡單和便于控制,而且容易實現全位置焊接,因此目前西方國家對于管道現場環焊縫的自動焊接多采用金屬焊絲氣體保護焊的方式,并已開發出多種氣體保護焊自動化焊接系統。
目前,用于現場且比較成熟的自動焊接技術主要是以美國CRC公司為代表的“實心焊絲十氣體保護”管道環縫自動電弧焊技術和設備
(1)GMAW自動焊設備“實心焊絲+氣體保護”管道環縫自動電弧焊設備主要包括供電設備、坡口機、對口器和弧焊裝置、其中弧焊裝置是實現管段對接的關鍵,由軌道、弧焊電源、焊接小車、送絲機構、擺動機構、供氣系統及過程控制器等組成。CRC自動焊接系統采用不同焊機焊接不同的焊道。
(2)GMAW自動焊工藝氣體保護自動焊技術采用CO或CO:與Ar的混合氣為保護氣體,每道焊縫包括根焊、熱焊、填充焊和蓋面焊。所有焊道的焊接普遍采用全位置下向焊,以提高熔敷速度。
對于不同的管材、管徑、壁厚及不同焊道,其焊接參數是各不相同的。實際應用的焊接參數是經焊接工藝評定后預置到過程控制器中的。焊接過程中過程控制器控制和調節的主要參數有焊接電壓、送絲速度、焊接速度、擺動速度、擺動寬度、擺動延遲時間等。
(3)GMAW自動焊工序氣體保護自動焊可在現場采用流水作業進行管道對接,工序分別為吊管、坡口加工、軌道安裝、對口及根焊、熱焊、填充和蓋面等。