浙江至德鋼業(yè)有限公司根據(jù)焊接機理和實際工作經(jīng)驗設(shè)計并開發(fā)了一款新式焊接用承載梁，主要解決了主梁超長后梁體強度的問題，以及焊接用氣體內(nèi)保護裝置與焊點精確同步運行的問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高和通用性好的特點，并成功完成了長12m、外徑219mm以上單支不銹鋼焊管的焊接工作，取得了良好的經(jīng)濟效益，值得推廣。

 工業(yè)上不銹鋼焊管的生產(chǎn)主要有兩種方式：一種是不銹鋼鋼帶卷料經(jīng)不銹鋼焊管連續(xù)生產(chǎn)線成型焊接而成，稱為不銹鋼焊接管連續(xù)成型生產(chǎn)方式；另一種是不銹鋼板材通過模具卷曲成型焊接制成，一般稱為不銹鋼焊接管單支成型生產(chǎn)方式。前者主要生產(chǎn)壁厚10mm以下、外徑711mm以下的不銹鋼焊管規(guī)格，具有成型好、質(zhì)量優(yōu)、效率高的特點。而單支成型的產(chǎn)品規(guī)格可覆蓋不銹鋼焊接管所有規(guī)格種類，是目前不銹鋼厚壁管主要的生產(chǎn)方式之一，其生產(chǎn)流程如圖所示。其中焊接為單支成型生產(chǎn)工藝中的特殊和主要工序之一，在國內(nèi)主要采用等離子焊接打底，氬弧焊或者埋弧焊蓋面的方式進行操作。

一、研發(fā)背景

 不銹鋼焊管的直縫焊接設(shè)備主要有兩類：一類是采用焊接滾輪架橫移小車，搭配十字臂內(nèi)保護橫梁和焊機及焊機附件組成，如圖所示，其中十字臂焊接橫梁和十字臂內(nèi)保護橫梁機械結(jié)構(gòu)一致；另一類由焊接承載梁，焊接主梁，焊機及焊機附件組成，如圖所示。

 前者考慮到十字臂內(nèi)保護橫梁是一端懸空狀態(tài)，設(shè)計時為保證懸空端的下垂擾度在可接受的范圍之內(nèi)，十字臂內(nèi)保護橫梁一般設(shè)計的較為粗壯，直徑在300mm以上，適用于大直徑不銹鋼焊管的直縫焊接。在后者的工裝系統(tǒng)中，焊接承載梁由承載梁主體，一端有固定立柱而另一端有可翻倒的支撐架以及氣體內(nèi)保護工裝組成。開始操作時，可翻倒的支撐架處于翻倒?fàn)顟B(tài)，待焊鋼管通過行車吊運至焊接承載梁主體后，可翻倒的支撐架豎直立起復(fù)位，這樣待焊鋼管便橫置于焊接承載梁上，啟動焊機和氣體內(nèi)保護工裝達(dá)到完成整個焊接工作。此種自動直縫焊機的特點是適用性廣，對于大、中、小規(guī)格的不銹鋼焊管直縫焊接均能使用，且與第一種結(jié)構(gòu)相比省去了因產(chǎn)品規(guī)格更換后需調(diào)整十字臂與焊槍的位置等工作，具有生產(chǎn)效率高，通用性廣的特點，是目前不銹鋼焊管直縫焊接中普遍采用的設(shè)備類型。

 鋼管焊接承載梁作為直縫自動焊機系統(tǒng)中一個主要工裝之一，由承載梁主體結(jié)構(gòu)和梁內(nèi)氣體內(nèi)保護裝置組成，起到承載和釋放惰性氣體將焊接區(qū)域與空氣隔離以防止空氣侵入熔滴和熔池，盡量減輕焊縫金屬的氧化作用。不銹鋼鋼管產(chǎn)品最大加工長度一般不超過6m，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大型項目的施工，比如阿曼石油公司的PDO項目以及唐山LNG項目等均要求單支鋼管長度為12m，為此超長單支成型不銹鋼鋼管焊接承載梁設(shè)計與開發(fā)需亟待解決，筆者就此介紹一種自主設(shè)計的焊接承載梁的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特點。

二、設(shè)計思路與機理

 依據(jù)焊接機理的需要，超長單支成型不銹鋼焊管焊接承載梁要達(dá)到承載待焊鋼管和提供與焊點同步運動的氣體內(nèi)保護。為此，主梁結(jié)構(gòu)采用槽鋼拼焊結(jié)構(gòu)，利于梁內(nèi)鋪設(shè)內(nèi)保護裝置的行走軌道。主梁的一端為可上下調(diào)節(jié)高低的固定支柱，另一端為可翻倒的支撐架，當(dāng)支撐架翻倒時吊運待焊鋼管至承載梁上，翻倒架豎立復(fù)位后完成待焊鋼管的上料工作，進入焊接工序。承載梁內(nèi)部裝有內(nèi)保護氣托，焊接工件時，工件套入承載梁，內(nèi)保護氣托跟隨焊接小車移動進行施焊。工藝要求焊接小車從80mm/min至3000mm/min均能運行平穩(wěn)、速度穩(wěn)定，內(nèi)保護氣托始終與焊接小車同步移動，承載梁結(jié)構(gòu)如圖所示。

三、主要部件

 焊接用內(nèi)保護裝置的氣托采用銅棒加工而成，設(shè)有惰性氣體噴射氣孔，由彈簧預(yù)壓和焊縫接觸。內(nèi)保護裝置氣托主體結(jié)構(gòu)如圖所示。傳動結(jié)構(gòu)采用鏈條配合承載梁內(nèi)鋪設(shè)的滑軌傳動，使用交流伺服電機在電氣上實現(xiàn)其與焊接小車的同步，利用伺服驅(qū)動器內(nèi)置的電子齒輪功能，精確調(diào)整同步精度而不用考慮機械減速箱的減速比等因素，并用伺服驅(qū)動器的模擬量輸出結(jié)合PLC監(jiān)視轉(zhuǎn)矩變化，在內(nèi)保護氣托出現(xiàn)卡死、脫離時發(fā)出報警信息，提醒操作者采取措施，有效避免在焊接過程中內(nèi)保護氣缺失，造成產(chǎn)品報廢。

四、結(jié)論

  超長單支成型不銹鋼焊管焊接承載梁的小型化、高強度以及氣體內(nèi)保護裝置的設(shè)計，已成為單支成型不銹鋼焊管焊接設(shè)備的主要“瓶頸”之一。根據(jù)筆者的設(shè)計對公司的一臺6m自動焊機進行了技術(shù)改造，成功完成了外徑219mm以上單支鋼管長12m的焊接工作，取得了良好的經(jīng)濟效益。