直缝埋弧焊管焊缝跟踪方法与焊偏分析.doc

直缝埋弧焊管焊缝跟踪方法与焊偏分析 摘要:介绍了直缝埋弧焊管生产中内外焊焊缝跟踪设备和方法，分析了当前焊管生产线焊 缝跟踪方法的优缺点，给岀了内外焊跟踪系统使用中需重点注意的问题结合大量生产 数据的统计结果，分析了直缝埋弧焊管生产中产生焊偏现象的原因,提出了有针对性的解 决措施实际使用结果表明,给岀的控制措施能有效降低焊偏量，提高直缝埋弧焊管的焊 接质量内外焊道偏移是直缝埋弧焊管生产中的常见缺陷，焊偏容易造成钢管焊缝未焊透等缺 陷，内外焊道中心存在空隙，在管道服役过程中大大降低焊接接头的承载强度，存在严重 的安全隐患，因此在各管道工程的直缝埋弧焊管技术规范中都对内外焊道偏移量（以下简 称焊偏量）有严格要求，多数要求焊偏量控制在3.0mm以内在目前的直缝埋弧焊管生产中，主要依靠焊缝自动跟踪系统实时调整焊接方向，保证 内外焊缝处于同一中心线上笔者在介绍内外焊焊缝跟踪设备和工作原理的基础上，利 用生产中的统计数据，对焊缝焊偏的各种原因进行了初步的探讨1内焊跟踪装置常用的内焊跟踪方式主要有机械式导轮跟踪和激光跟踪两种目前国内生产线使用的机械式跟踪装置主要以导轮跟踪为主，即在机头下方安装与焊 丝位于同一条直线上的两个导轮。

内焊时导轮由压力传感器控制,以一定的压力压入坡 口内，保证焊丝处于合适的焊接位置当焊接方向出现偏移时通过滑板带动机头实时进 行跟踪，保证焊接方向与坡口纵向一致，起到防止焊偏的作用内焊导轮跟踪装置4 ■ K LL —t I内焊导轮跟踪装置照片见图1,这种跟踪方式结构简单、价格较低，但有一定的局限性n首先导轮跟踪装置在使用中被压入坡口之内，当坡口内有预焊或焊缝修补留下的焊 瘤时，导轮会带动机头发生震颤，容易出现焊接缺陷特别是钢管壁厚较小、内坡口较浅 时，导轮容易在焊接过程中跳出坡口，形成焊偏其次，这种跟踪方式要求导轮必须安装在焊丝前方在焊至钢管末端时导轮先离开 管体，此时如果导轮仍带有压力，或由于滑板行程不足导致悬臂受力，导轮在离开钢管的 同时会伴有强烈的振动，严重影响管端焊接质量另外，这种跟踪方式对机头机械结构的灵活性要求较高,特别是滑板移动时要足够灵 活，才能保证出现问题时及时响应，从而保证对焊缝的实时跟踪2外焊跟踪装置由于外焊设备的结构特点激光跟踪在外焊跟踪中得到了广泛应用其工作原理是： 通过摄像头对坡口进行扫描，确定坡口边缘位置，在焊接过程中不断扫描激光指向的下一 位置焊缝坡口形状并对边缘进行定位。

激光跟踪系统的工作状态如图2所示3)照片(b)照片二图2激光跟踪系统扫描坡口照片焊接过程中,通过不断比较坡口边缘位置的变化，计算差值带动机头左右运动操作 者通过图3所示的操作界面可以随时观察坡口跟踪状况并读取当前坡口宽度等参数，在坡口形状稳定的情况下，保证内外焊缝中心重合图3激光跟踪系统操作界面激光跟踪方式精度高，调节灵活,具有良好的使用效果，但也有一定的局限性激光跟 踪方式以坡口边缘为基准实时跟踪，在薄壁管生产中,当预焊缝及焊缝修补高度超岀坡口 后，跟踪系统就无法识别坡口边缘,使自动跟踪功能失效，此时如果未及时切换到手动跟 踪状态，就会造成长距离的焊偏缺陷总体而言，激光跟踪系统在正常焊接条件下具有良好的指向性和使用效果3焊偏现象分析3.1生产数据统计与分析为了找岀直缝埋弧焊管焊缝焊偏的原因，笔者随机收集了近年来生产的7种壁厚规格 共800余组数据，并对数据进行了统计分析处理不同壁厚条件下不同焊偏量占焊偏总 表1不同壁厚条件下不同焊偏呈占焊偏总数的比例不同焊偏量山焊偏总数的比例F/cnun0-0 5 mm0 6-1. 0 rn inL 1-L 5mmL 6~2 0 nin22 5 mm2 6~3 0 mtn9. 57516 678 3300011. 171. 152L 153 853 850012 75(1 9525 2412 867 61()951. 4315. 94& 9825 5116 33IL 222 0402157. 5815 1515 156 ()6()07? ?27. 142L 4318 5712 8612 867 1423. 82X 5714 2914 29042 860数的比例见表1。

根据表1的统计数据绘制了图4曲线，可以看岀:⑴随着壁厚的增加，焊偏量在0-0.5mm内的数据所占比例逐渐减少⑵随着壁厚的增加，焊偏量在1.1-2.5mm范围内的数据所占比例显著增加,即内夕卜焊道 的偏移量随着壁厚的增加而增加3)壁厚在21 mm以上时，焊偏量在1.6~ 2.5mm之间的数据已经有相当一部分比例;特 别是壁厚达23.8mm时，焊偏量在2.1-2.5mm之间的数据所占比例已经达到42.86%, 接近标准上限3.0mm的比例相当大• ■灯诧備0~0. 5mm —焊偏斤1). 6〜2. Onm3.2焊偏原因分析通过对焊偏数据的统计分析及对实际生产经验的总结，得出导致焊缝焊偏的主要因素 有：(1)焊丝矫直不够随着壁厚的增加，焊丝伸长量变长焊丝在使用中虽经过矫直但仍有 一定的弯度，伸长量增加时焊丝弯曲量增加，焊缝形貌出现倾斜，形成焊偏这是焊偏量随壁厚增加呈上升趋势的主要原因图5为这种情况下的焊缝宏观形貌,从图中可以看出外焊缝下部出现了明显的倾斜图5焊丝倾斜造成的焊偏（2）导电嘴磨损或安置不牢固焊丝在矫直过程中被轿直轮压出齿痕（如图6所示），从导电嘴伸岀时增加了导电嘴的磨损，造成导电嘴孔径增大。

焊接时焊丝在导电嘴内摆动，出 现焊偏，当导电嘴固定不牢时也会出现此问题图6焊丝被矫直轮压出的齿痕当壁厚增加时，在大规范焊接条件下焊丝熔化快，送丝速度显著增加，焊丝上的齿痕对 导电嘴的磨损加剧，是大壁厚钢管焊缝偏移量呈增加趋势的主要原因⑶激光跟踪装置无法识别坡口当坡口由于预焊缝或焊缝修补过高被填满时,激光跟踪 系统无法识别坡口边缘，此时如跟踪系统仍处于自动状态下,机头就会向焊缝一侧偏移， 造成长8巨离的焊偏4)机头调整不当，焊丝未对正坡口中心图7所示的内外焊缝形貌良好，均无明显倾斜 现象，但焊偏量为3.7mm,其原因在于外焊起弧时焊丝未对正坡口中心焊接时跟踪系 统虽然能准确识别坡口边缘并进行跟踪，但由于焊丝的固有偏移造成了整根钢管的焊图7焊丝未对正坡口造成的焊偏偏图7焊丝未对正坡口造成的焊偏3.3控制措施及实施效果综合以上分析，为防止焊偏，除增强操作人员责任心保证焊丝对正外，还应针对不同的 规格和焊接条件对关键因素进行重点控制1) 薄壁管生产中由于内外坡口较小,给焊缝的自动跟踪带来很大困难以笔者介绍的跟 踪方式为例，内焊应留出足够的深度保证导轮的平稳运行，以避免坡口过浅岀现振动时导 轮跳出;预焊及修补焊缝应尽量控制在外坡口以内,保证坡口边缘整齐，激光跟踪可以对 坡口进行识别;岀现问题时，及时切换到手动状态避免自动状态下长距离焊偏现象的出 现。

2) 厚壁管生产时要特别注意焊丝的矫直效果既要轿直焊丝，又要防止矫直轮过紧，在 焊丝表面造成深的压痕，加速导电嘴磨损交接班时应及时检查导电嘴的磨损和固定情 况,出现问题及时处理采取以上措施后，笔者对近期生产的22mm壁厚钢管焊缝焊偏的情况进行了统计，结 果如图8所示统计结果表明，内外焊缝偏移量得到了效控制与以往同类厚度相比有了6050403020(H0.5 0・6 〜1.() 1.175 1.6 〜2.0 2」~2角 2.6 -10 焊偏章血图8 22mm厚钢管焊偏数据统计结果明显改善4结语内外焊道偏移是直缝埋弧焊管生产中常见缺陷之一从焊缝跟踪原理和跟踪设备的 使用等方面分析了产生焊偏的原因，综合焊偏原因和生产经验，提岀了相应控制焊偏的措 施，实际使用结果表明，给出的控制措施能有效降低焊偏量,提高直缝埋弧焊管的焊接质 量。