懸臂式自動焊機技術(shù)改進及應(yīng)用

曾靜森 李代濤 周建普

中國化學(xué)工程第六建設(shè)有限公司 湖北襄陽 441000

在石油化工、新能源等施工項目中需要焊接大量不同材質(zhì)、各類管徑和壁厚的工藝管道，具有效率快、合格率高、焊縫成形美觀等特點的自動焊成為焊接領(lǐng)域的排頭兵。加強管道自動焊預(yù)制水平和預(yù)制深度，是提高管道預(yù)制速度和質(zhì)量、降低施工成本、保障項目順利完成的重要途徑之一。根據(jù)現(xiàn)階段各個項目自動焊設(shè)備的實踐應(yīng)用，結(jié)合不同項目的特點和施工現(xiàn)場的自動焊接需要，中國化學(xué)工程第六建設(shè)有限公司（以下簡稱六化建）摸索出一整套管道自動焊技術(shù)改進及應(yīng)用的實踐經(jīng)驗。

1 部分懸臂式自動焊機的焊接局限性

無論是懸臂式還是壓緊式，不同廠家不同型號的自動焊機焊接管徑的大小范圍均受限于產(chǎn)品設(shè)計，也可以說受限于產(chǎn)品價格。如何在利弊間選擇性價比更高、更為合適的產(chǎn)品，避免造成單臺焊機的使用局限性？當(dāng)然，在當(dāng)前管道自動焊預(yù)制的生產(chǎn)加工過程中，可根據(jù)價位選擇機具設(shè)備。而通過技術(shù)革新改變機具設(shè)備的各種限制，為施工現(xiàn)場真正的降本增效，以最低的成本獲得更大的效益，尤為關(guān)鍵。

目前，懸臂式自動焊機常選用的機型為加工DN200～800mm 范圍內(nèi)管件的設(shè)備，基本可以滿足施工現(xiàn)場管道自動焊的需要。但遇到DN1000mm 以上的大口徑中長管件，則無能為力。如果通過自動焊接進行加工，必須采購能夠覆蓋≥1000mm 范圍管件的機型，這又將是一大筆支出。在當(dāng)前大力推廣和應(yīng)用自動焊的同時，盲目為了單一的管徑預(yù)制購置新設(shè)備，必將帶來某一型號設(shè)備的閑置和使用局限性的突出問題。

為了改變這種現(xiàn)狀、節(jié)約成本，六化建通過大量的試驗和測試，以及上機操作和數(shù)據(jù)統(tǒng)計等工作，結(jié)合自動焊焊工的實際操作過程，在原有機具設(shè)備基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)相關(guān)的技術(shù)參數(shù)；通過改進懸臂式自動焊機焊臂、焊接卡盤及底座，合理搭配滾胎、壓緊鏈條固定工裝，解決了大口徑中長管件的自動焊接問題。不僅使現(xiàn)有機具設(shè)備焊接的管件范圍擴大，減少新機具設(shè)備的購置，而且解決了預(yù)制場地的占用問題，以及機具設(shè)備轉(zhuǎn)運過程中的物流費用和保養(yǎng)等一系列開銷?？梢哉f，應(yīng)用小功能創(chuàng)造出了大效能。

2 改進懸臂式自動焊機技術(shù)要點

2.1 技術(shù)措施

（1）改變自動焊機原有的焊臂長度、高度，增加配重；

（2）加寬、加高焊機底座；

（3）增大卡盤、卡爪夾具的可調(diào)節(jié)尺寸；

（4）改裝托架小車；

（5）管道直徑≥DN1200 自動焊接時加裝滾胎；

（6）利用壓緊鏈條固定工裝。

懸臂式自動焊機各部件改進參數(shù)如表1 所示。

表1 懸臂式自動焊機各部件改進參數(shù)

2.2 改進后的焊接范圍

改進后的懸臂式自動焊機焊接范圍擴大，可以焊接DN800～1900mm 的大口徑中長管件，包括管件+ 彎頭/法蘭/ 三通、管件+ 三通/ 法蘭+ 彎頭和大型罐體等。焊接參數(shù)和焊機配置根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行相應(yīng)調(diào)整，通過不同的搭配方式進行自動焊接，在保證焊接安全的前提下，焊接質(zhì)量和焊接速度可與原機型媲美。

2.3 懸臂式自動焊機各部件改進方法

2.3.1 增加配重

關(guān)于焊臂的改裝和配重問題，采用加工制作標(biāo)準(zhǔn)件長臂和機械液壓桿來解決原有設(shè)計不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}，做好安全文明施工。設(shè)計改裝的方案便于安裝和拆卸，也便于使用和維修保養(yǎng)。這樣有利于其他項目的統(tǒng)一改裝，并且提供標(biāo)準(zhǔn)化的圖紙，使改裝成本更低，提高經(jīng)濟效益。焊臂加長、加高焊接實景如圖1 所示。

圖1 焊臂加長、加高焊接實景

2.3.2 改進焊機底座

底座部分是整個升降頭架的支撐部件，設(shè)備中的升降驅(qū)動裝置安裝在該部件上。安裝在溜板上的驅(qū)動旋轉(zhuǎn)部分采用回轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪+ 回轉(zhuǎn)支撐到連接卡盤的結(jié)構(gòu)形式，承載能力較大，傳動效率高，可以在惡劣的環(huán)境下工作；夾持定位部分改裝為手動六爪卡盤夾緊，此結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)工件自動定心，并具有定心精度高、操作簡單迅速的特點。底座加高、加寬實景如圖2 所示。

圖2 底座加高、加寬實景圖

2.3.3 增大卡盤、卡爪夾具

卡盤示意如圖3 所示，增大卡盤可調(diào)節(jié)尺寸如表2 所示。采用6 個L 型卡爪，通過螺栓與卡盤進行固定。前期使用的卡爪是自行設(shè)計定制的，需要單獨開孔進行安裝，調(diào)節(jié)夾具大小的過程也相對比較麻煩。需要拆卸之后重新固定卡爪伸出的長度，并且卡盤的改動也對原有的機具設(shè)備造成了一定的影響。后期為了提高對機具設(shè)備的保護，采用齒輪式，并且可以加長、加高；通過螺栓加裝固定的卡槽，不用再單獨開孔，調(diào)節(jié)夾具的大小也更為靈活。改進后卡盤卡爪實景如圖4 所示。

表2 增大卡盤可調(diào)節(jié)尺寸表

圖3 卡盤示意圖

圖4 改進后卡盤卡爪實景圖

2.3.4 改進托架小車

托架小車之前是用直接焊接的三角支撐架和安裝滾輪組成的，后期在原有機具設(shè)備上以開孔的方式，通過螺栓進行連接固定。這樣不僅不會損壞機具設(shè)備，加大了對固定資產(chǎn)的保護，而且機具設(shè)備在搬運過程中的拆卸更為方便。

2.3.5 其他改進

直徑≥DN1200mm 的管道自動焊不再適合用卡盤夾具，改為滾胎配合焊接。利用滾胎焊接實景如圖5 和圖6所示。另外，壓緊鏈條固定工裝如圖7 所示。

圖5 改裝后焊機利用滾胎焊接長管兩端接彎頭

圖6 改裝后焊機利用滾胎焊接大口徑管件

圖7 壓緊鏈條固定工裝圖

3 懸臂式自動焊機改進初步成效

利用改裝后的懸臂式自動焊機固定好需要焊接的大直徑中長管件，按照正確的焊接操作規(guī)程進行焊接，大口徑中長管件必須特別注意轉(zhuǎn)動過程中的穩(wěn)定性，以確保安全。如果搭配滾胎進行焊接，轉(zhuǎn)速和相應(yīng)參數(shù)要進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，上機前要認(rèn)真檢查需要焊接的管徑大小，調(diào)節(jié)好之后再做好焊接前的各項準(zhǔn)備工作。準(zhǔn)備工作包括不起弧空轉(zhuǎn)確認(rèn)轉(zhuǎn)速、管件的水平度和平穩(wěn)程度，以及達到管件焊接過程中焊接參數(shù)的最佳匹配等。

經(jīng)過大量測試件的反復(fù)應(yīng)用與實踐，六化建掌握了一整套的焊接參數(shù)，并順利完成了各類大口徑中長管件的焊接，簡單易操作且高效快捷。改裝后的機具設(shè)備提高了工效≈50%，初步達到降本增效的目的。截至目前，焊接量初步統(tǒng)計已突破15000DIN。具體如表3 所示。

表3 大直徑中長管件焊接量 DIN

4 結(jié)語

經(jīng)過多個項目施工現(xiàn)場的自動焊實踐，改裝的懸臂式自動焊機有效解決了大口徑中長管件的自動焊難題。自動焊工在經(jīng)過培訓(xùn)和上機操作后，能夠適應(yīng)不同機型，具備應(yīng)用新技術(shù)的能力，并可保障焊接質(zhì)量和進度。