直縫埋弧焊管生產(chǎn)線焊接車輸送系統(tǒng)的改進(jìn)

施俊杰，耿 亮，王占理，徐 剛，劉增強(qiáng)，李建忠

（渤海裝備巨龍鋼管公司，河北 青縣062658）

0 前 言

渤海裝備巨龍鋼管公司制管一廠的內(nèi)外焊機(jī)組已經(jīng)使用10余年。自2012年以來，該機(jī)組在使用過程中出現(xiàn)的斷弧燒穿缺陷率明顯升高，雖然這些焊接缺陷可以通過補(bǔ)焊或切除的方法進(jìn)行修復(fù)和去除，但卻增加了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)成本，降低了關(guān)聯(lián)產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量[1]。因此，如何降低斷弧燒穿缺陷率成為企業(yè)技術(shù)質(zhì)量活動(dòng)的一個(gè)課題。

1 斷弧燒穿缺陷統(tǒng)計(jì)和分析

1.1 斷弧燒穿缺陷統(tǒng)計(jì)和原因分類

對(duì)2012年6月—12月出現(xiàn)的斷弧燒穿缺陷進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并分析了產(chǎn)生缺陷的原因。統(tǒng)計(jì)的斷弧燒穿缺陷率為2.68%，主要原因分為7種：①焊接車卡阻爬行，占28%；②預(yù)焊及預(yù)焊修補(bǔ)焊縫淺，占21%；③電氣故障，占16%；④焊接崗位操作人為原因，占10%；⑤焊絲卡阻，占13%；⑥鋼管成型質(zhì)量，占7%；⑦其他原因，占5%。

可見，焊接車卡阻爬行造成的熔池線能量瞬間過高而產(chǎn)生的斷弧燒穿缺陷是產(chǎn)生該缺陷的主要原因。預(yù)焊和預(yù)焊修補(bǔ)后局部焊縫淺，造成斷弧燒穿缺陷占21%，這是由于焊接車行進(jìn)過程中出現(xiàn)卡阻爬行現(xiàn)象，且焊點(diǎn)又處在較淺焊縫時(shí)，容易造成斷弧燒穿缺陷。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，造成斷弧燒穿缺陷的最主要原因是焊接車行進(jìn)時(shí)卡阻爬行，因此，亟需解決。

1.2 焊接車行進(jìn)卡阻爬行原因

（1）原設(shè)計(jì)焊接車道軌與運(yùn)管橫移車道軌為同水平標(biāo)高的交叉道軌，為了保證焊接車和橫移車的車輪輪緣能夠通過，必須將焊接車和橫移車的道軌在交叉處各留160 mm的斷口[2]。焊接車在經(jīng)過道軌交叉斷口處時(shí)卡阻爬行現(xiàn)象較為嚴(yán)重，焊接電流會(huì)出現(xiàn)較大的提升和波動(dòng)，容易產(chǎn)生斷弧燒穿。

（2）焊接車共有兩節(jié)車體，通過連桿連接。由于每節(jié)車體需要經(jīng)過焊接車道軌斷口，按原設(shè)計(jì)每節(jié)車體一側(cè)設(shè)置4個(gè)導(dǎo)向輪，另一側(cè)設(shè)置4個(gè)平輪，共8個(gè)車輪。這種設(shè)計(jì)車輪數(shù)量過多，當(dāng)一側(cè)的4個(gè)導(dǎo)向輪出現(xiàn)不同程度的磨損時(shí)，容易產(chǎn)生咬軌，表現(xiàn)為行進(jìn)速度時(shí)快時(shí)慢，位置隨機(jī)，而且連續(xù)發(fā)生，焊接電流就會(huì)產(chǎn)生明顯的波動(dòng)。此現(xiàn)象可以通過道軌側(cè)端面和導(dǎo)向槽輪輪緣的磨損情況觀察出來。

（3）焊接車采用鏈條傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，為保證鏈條與鏈輪的間隙，需經(jīng)常調(diào)節(jié)鏈條的松緊度，鏈條過松過緊都會(huì)影響焊接車行進(jìn)的平穩(wěn)性。

2 改造方案

2.1 軌道的改造

針對(duì)上述問題，經(jīng)過反復(fù)論證，最終確定采用將焊接車道軌與橫移車道軌水平高度錯(cuò)開的改造方案。即保留原焊接車道軌標(biāo)高，并將原焊接車帶斷口的道軌更換為通直道軌，同時(shí)使用一組墊板將橫移車道軌墊高，根據(jù)橫移車車輪的輪緣高度為18 mm，將橫移車道軌升高23 mm，這樣就可保證橫移車車輪經(jīng)過焊接車道軌時(shí)有5 mm的間隙，具體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 橫移車道軌墊高

2.2 焊接車的改造

焊接車道軌通直無斷口后，可將焊接車每個(gè)車體的車輪減半，保留車體四角的車輪，并全部換新。同時(shí)去除鏈條傳動(dòng)，整個(gè)焊接車只有一組驅(qū)動(dòng)輪。這樣就增加了單個(gè)車輪的摩擦力，使得焊接車行進(jìn)定位更加理想，改造前后車體結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖2所示。

圖2 焊接車車體結(jié)構(gòu)改造前后對(duì)比

由于橫移車道軌增加23 mm的高度，焊接車車體在經(jīng)過橫移車道軌時(shí)會(huì)產(chǎn)生位置干涉，所以在焊接車車輪輪組與車體之間增加30 mm厚的過渡墊板，將車體整體升高，消除位置干涉。焊接車車體升高后，設(shè)置在車體上的行走編碼器與車輪的垂直高度增加，更換型號(hào)為316XL037的加長(zhǎng)齒形帶，改造后的結(jié)構(gòu)如圖3所示。同時(shí)將原焊接車行走減速機(jī)固定板重新打安裝孔，使減速機(jī)降低30 mm與原先位置吻合，這樣可繼續(xù)使用原零部件。

圖3 焊接車車體改造

2.3 橫移車的改造

原設(shè)計(jì)的橫移車行走減速機(jī)下端面與焊接車道軌位置干涉，所以焊接車道軌開出400 mm的斷口使得橫移車能夠正常通過焊接車道軌。若將焊接車道軌改為通直道軌，即使橫移車道軌升高，此位置依然干涉，因此要將橫移車減速機(jī)的位置升高。根據(jù)橫移車尺寸選擇型號(hào)SWC150BH的十字萬向聯(lián)軸器，重新制作車輪軸和減速機(jī)軸，通過在原有安裝孔位上增加過渡墊板，將減速機(jī)提升80 mm，消除與焊接車道軌的位置干涉，改造前后比對(duì)如圖4所示。

圖4 橫移車減速機(jī)改造后對(duì)比

3 改造后效果和統(tǒng)計(jì)

利用年度設(shè)備維修和生產(chǎn)間隙對(duì)上述內(nèi)容實(shí)施改造。改造后通過目視觀察和焊接電流波動(dòng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，焊接車行進(jìn)中卡阻爬行現(xiàn)象得以明顯改善。改造后對(duì)2013年1月—9月的斷弧燒穿缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，成因比例有所變化，具體為：①預(yù)焊及預(yù)焊修補(bǔ)焊縫淺，占21%；②電氣故障，占20%；③焊絲卡阻，占16%；④焊接崗位操作人為原因，占13%；⑤鋼管成型質(zhì)量，占12%；⑥其他原因，占10%；⑦焊接車卡阻爬行，占8%。

2013年1月—9月的斷弧燒穿缺陷率為1.31%，較2012年6月—12月的2.68%降低了1.37%，同比降低了51.12%，缺陷率的變化趨勢(shì)如圖5所示。

圖5 2013年1月—9月斷弧燒穿缺陷率走勢(shì)圖

4 分 析

2013年1月—3月斷弧燒穿缺陷率依然較高，考慮到新?lián)Q車輪和道軌之間需要一個(gè)磨合的過程，并且當(dāng)時(shí)焊管工藝要求的焊速較慢，焊接車行走減速機(jī)變頻電機(jī)的頻率只有5 Hz，焊接車行走的穩(wěn)定性相對(duì)于高焊速時(shí)有較大的差異。

這個(gè)現(xiàn)象可以通過比對(duì)焊接電流和變頻電機(jī)電流的波動(dòng)頻率多少得出：當(dāng)發(fā)生卡阻爬行時(shí)，變頻電機(jī)電流和焊接電源電流幾乎同時(shí)升高。而焊速提高后，變頻電機(jī)工作頻率提高，焊接車行走更為平穩(wěn)，發(fā)生卡阻爬行的幾率下降，斷弧燒穿缺陷概率就降低了。

現(xiàn)在焊接車從快速移動(dòng)到最慢焊速之間的速度范圍較大，行走變頻電機(jī)工作頻率也較寬，快速移動(dòng)時(shí)頻率達(dá)到了40 Hz，而慢速焊接時(shí)只有幾赫茲。對(duì)于這個(gè)問題，如果可以通過適當(dāng)降低焊接車快速移動(dòng)的速度，同時(shí)增加行走減速的減速比，使焊接車在慢速焊接時(shí)，增加變頻電機(jī)的頻率，理論上可以提高焊接車行走速度的分辨率。

5 結(jié) 語

焊接車輸送系統(tǒng)經(jīng)過改造后對(duì)焊接質(zhì)量的促進(jìn)作用是明顯的，直接減少了斷弧燒穿的概率，并且由于焊速更為穩(wěn)定，也減少了咬邊、夾渣等缺陷的出現(xiàn)幾率，達(dá)到了改造目的。

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