[发明专利]一种齿条与半弦管高效自动化焊接工艺

说明书

本发明涉及焊接工艺，尤其涉及一种齿条与半弦管高效自动化焊接工艺。适用于不同厚度半弦板与齿条板之间的连接，具体包含如下步骤：设计的窄坡口；在坡口组队之后在焊道起终两个位置连接与坡口形状一致的引弧板；选用保护气体；根据板材强度级别决定是否进行焊前预热与焊后热处理；采用两台窄间隙气保焊接机器人同时配合工作；选择焊接工艺参数；控制焊接过程中的层间温度；使用激光跟踪系统，对焊丝位置进行监控；双面焊接时焊接1～4道次时翻面焊接或者采用双机器人焊接系统实现双面同时焊接。焊接熔深增加，焊接质量优于传统焊接方法，焊接接头应力得到有效控制，产品稳定性得到很好地控制，焊接效率大幅提高，焊接成本大幅降低。

技术领域

本发明涉及焊接工艺，尤其涉及一种齿条与半弦管高效自动化焊接工艺。

背景技术

随着深海油气生产平台等重大技术装备的研发，板材厚度与板材强度也在不断提升，而作为最主要的连接方式的焊接，也面临越来越严苛的挑战，与此同时，焊接质量、焊接成本、焊接效率之间的矛盾日益显现。

自升式钻井平台是实施近海(水深200m以内)海洋油气勘探的主流海洋工程装备”。平台要做到“站得住、升得超、拔得出”，桩腿是关键，其结构设计与生产制造将直接影响到平台的作业安全和使用效果。齿条、半弦管作为桩腿的核心承载部件，除承受平台自身重量外，还要经受风浪、海流、流冰、海洋地震等恶劣海况所带来的侵蚀和破坏131。齿条板与半弦管焊接是以手工焊为主，其焊接工作量巨大，且焊接深度并未达到板厚，工人劳动在高强度工作下很难保证焊接质量的稳定性，制造周期长，当前的生产现状严重制约了平台的交付时间和企业的市场竞争力。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种齿条与半弦管高效自动化焊接工艺。焊接熔深增加，实现焊接质量优于传统焊接方法，焊接接头应力得到有效控制，产品稳定性得到很好地控制，工人工作强度与要求降低，焊接效率大幅提高，焊接成本大幅降低。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种齿条与半弦管高效自动化焊接工艺，适用于不同厚度半弦板与齿条板之间的连接，使用两个窄间隙横向气体保护焊接设备配合工作，具体包含如下步骤：

1)针对不同厚度半弦板与齿条板之间的连接，设计适当窄坡口，坡口低端钝边为0～2mm，底部直径为12～20mm，坡口角度为2～4°。

2)根据半弦板的强度级别和冲击性能等特殊特性，选择匹配的直径为0.8～1.6mm实芯或药芯气保焊丝。

3)焊前采用打磨、煤气加热等方式去除钢板表面的铁锈、油污、水分等杂质，以保证焊接质量。

4)进行焊接组对，点焊固定。

5)在坡口组对之后需在焊道起终两个位置连接与坡口形状一致的引弧板，避免在实际焊接区域形成气孔等缺陷。

6)选用以下几种保护气体，如80％氩气与20％二氧化碳的混合气体、90％氩气与10％二氧化碳气体的混合气体。

7)根据板材在690MPa强度级别以上时，进行焊前预热与焊后热处理。

8)采用两台窄间隙气保焊接设备同时配合工作，避免因应力变形造成坡口变化过大，产生未熔合等缺陷。

9)选取适合的焊接工艺参数(电流、电压、焊接速度)和摆动参数(摆动角度、侧壁停留时间)，线能量不超过20KJ，单层单道焊接时，焊接电流为100～240A，电压为18～30V，焊接速度为150～350mm/min，伴随摆动，摆动角度范围为0～180°，侧壁停留时间为0～0.8s。

10)控制焊接过程中的层间温度，不超过200℃；

11)焊接过程中，因坡口加工精度影响，使用激光跟踪系统，对焊丝位置进行监控，若出现异常，反馈到焊枪控制系统，进行自适应性调节，加大摆动角度或者停留时间；