[发明专利]一种管道柔性装配及自动化焊接复合型工作方法

说明书

本发明提出的是一种管道柔性装配及自动化焊接复合型工作方法。在柔性平台上进行管道内场校制，配备柔性平台自制夹具用以固定校制管道，实现管道的半自动机械装配；采用R型变位机及变位机自制对中夹具用以固定待焊管道并使之对中旋转，实现管件的快速装卡，带动管件360°旋转，并能和管机器人焊接系统进行联动；应用自动焊机器人完成焊接，将柔性装配及自动化焊接进行复合。最终实现焊接收缩量得到可控，从而满足高精度管道的制作。本发明管道内壁余高均匀一致，可控制在1mm以内，同时又能降低焊后变形，焊后整体变形角度误差在0.5°以内，保证后续整体装配精度可控。适宜作为一种管道柔性装配及自动化焊接复合型工作方法应用。

技术领域

本发明涉及焊接领域的管道内场加工方法，特别是涉及一种管道柔性装配及自动化焊接复合型工作方法。

背景技术

船舶系统管道制作具有形式多样、材料种类多、生产品种多、批量小、精度高、任务重的特点，属于典型的离散制造，但无法进行大规模批量化制造。管道制作所涉及材质种类繁多，包括奥氏体不锈钢、铁白铜、超低碳双相不锈钢以及碳钢等，焊缝类型差异性大，焊接收缩量难以预估。同时系统工作时管道压力大，对焊接质量要求非常严格。

结合以上特点，目前大部分管道预制只能采取传统的手工校制的方式，此装配方式效率低、精度低、返工量大，经常出现管道焊接后变形超差的现象。传统的管道焊接方式采用手工焊，手工焊接也存在部分缺点：焊工劳动强度大、焊接质量不易保证、焊接变形量大、焊缝返修率高。同时管道预制采用的制作工艺为“管道整体装配、整体焊接”。受装配精度、焊接收缩和焊接变形的影响，采用此工艺制作的管道在制作过程中，其形态和尺寸变化很大，难以满足装配精度设计要求。

目前国外很多厂家已经实现了系统管道的自动化、智能化焊接，在平面及空间管系制造方向，当前国内外有相关成熟设备推向市场。尽管功能上能够满足基础功能的需要，但就其功能上仅停留于单一行为尺寸批量化制造，整体上自动化、智能化水平较低。同时，由于焊接加热产生不均匀温度场而引起的残余应力，往往导致后期管道使用中的应力腐蚀、应力释放缺陷，基本无法满足装配精度及焊后成品质量需要。

发明内容

为了能够提高船舶管道内场制作及焊接质量，本发明提供了一种管道柔性装配及自动化焊接复合型工作方法。该方法通过柔性平台用于校制管道尺寸，变位机自制对中夹具工装用于将管道在柔性平台上限位，R型变位机用于带动管道旋转，焊接机器人沿管道轴向往复式运动，以此实现自动焊接；改变传统手工制作工艺流程，大幅度提高工作效率，解决管道内场预制制作的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种管道柔性装配及自动化焊接复合型工作方法，在柔性平台上进行管道内场校制，配备柔性平台自制夹具用以固定校制管道，实现管道的半自动机械装配；采用R型变位机及变位机自制对中夹具工装用以固定待焊管道并使之对中旋转，实现管件的快速装卡，带动管件360°旋转，并能和管机器人焊接系统进行联动；应用自动焊机器人完成焊接，将柔性装配及自动化焊接进行复合，包括如下步骤：

1、施工人员识别管子制作图纸，将管道进行分段；先装配法兰A与管道A即焊缝1，再装配管道B与法兰B即焊缝2，最后将两端管道合拢焊接形成焊缝3；

2、将分段管道分别放置在柔性平台上进行管道与法兰校制，按照图纸确定法兰转角和曲角装配信息，法兰与管道坡口按照双V型无间隙坡口制作，并使用柔性平台自制夹具将其固定；双V型无间隙坡口，坡口倾角分别为15°和45°，单边焊缝宽度为4⁺¹mm；

3、分别将组对完成的焊缝1、焊缝2进行点焊；

4、将已装配完成法兰的管道A和管道B分别置于R型变位机中，再通过变位机自制对中夹具工装将焊缝置于自动焊机器人施焊位置，并在管内充入保护气体；采用氩氦1:1配比的氩氦混合气时焊接效果为最佳，接熔深足够，且焊接过程足够稳定；

5、驱动自动焊机器人及R型变位机，完成焊缝1及焊缝2的焊接任务；