立式圆筒形钢制储罐双丝埋弧横焊技术开发及应用.pdf

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b很设
2013年2月
立式圆筒形钢制储罐
双丝埋弧横焊技术开发及应用
张田利12,德隃12,冯徐12,秾建护12,龙12,李春润12
(1.中国石油集团工程技术研究院,天津300451;2.中国石油集团海洋工程重点实验室,天津300451)
摘要:为提高储罐琢縫自动焊效率,提升我国大型储罐建设施工水平,开展了双电源单熔池织列双
丝埋弧横焊技术的研究,开发了适用于大型立式圆简形钢制储罐环缝自动焊的双丝埋孤横焊设备及配
套エ艺。工程应用表明,双丝埋孤横焊技术的应用可显著提高大型儲罐环鏠自动焊效率,环鏠焊接金
属熔敷速度提高50%以上,对现有的储經单丝埋孤横焊设备及工艺有良好的兼容性,便于推广应用,
具有良好的实用性
关键词:立式园筒形钢制储罐;双丝双孤:埋孤横焊
doi:10.3969/jisn.1001-2206.2013.01.014
0引言
会造成咬边;同时会使焊缝成形系数减小而易出现
在我国储罐罐体施工中,焊接作为施工中的热裂纹四;且横焊时,因其熔池在自由状态下成形,
主要工序对保证质量和进度起决定性作用。目前,铁水受重力作用下淌,焊接规范参数稍大,则成形
罐壁的环鏠和纵鏠、罐底和罐顶的平缝以及鑵壁闲难,焊接熔敷效率难于进一步提高。
板和罐底板连接处的大角缝等连续焊缝的焊接已
应用双电源单熔池纵列双丝双弧埋弧焊技术焊
普遍采用自动焊焊接施工方法。更高质高效的自接时,前后纵列排列形成单嫆池的双电弧,通过两
劲化焊接技术的应用,是提高储罐焊接质量和效个电弧间的相互作用,后行电弧可阻止熔池金属向
卒的重要保证,也是施工企业降低工程建造成本,尾部运动(见图1(b),既可避免产生大而深的弧
提高经济效益和企业竞争力的重要措施和手段
坑,后行焊丝乂可提供更多的熔敷金属,可避免高
罐壁板环鏠是储罐焊接τ作量最大的部分,速焊接时产生咬边缺陷;而且通过双电孤和熔池的
般是纵缝的3倍左右,且随着罐容积的增加而控制,获得理想的焊缝成形系数,可避免热裂纹缺
增大,但其自动焊施工至今仍在采用单丝埋弧横陷,从而皃服单丝埋弧焊高速焊接时焊接质量不能
焊技术,已不能满足当前储罐施工需求,成为提保证的问题,实现高速焊接,提高埋弧横焊效率。
高储罐自动焊效率的瓶颈。为进一步提高储罐环
焊接方向
缝的焊接效率,继续推进储罐自动焊技术的发展,
提出了采用双电源单熔池纵列双丝埋弧横焊技术
进行储罐环缝自动焊的设想.并开展了相关的技
术研究,取得了多项具有实用价值的成果
1基本原理及可行性分析
(a)单丝
11双丝埋孤機焊原理
焊接方向
单丝埋弧焊时,随着焊接电流和速度的提高,
电弧对熔池金属的后排作用加剧,熔池金属在电
弧力的作用下迅速向熔池尾部运动(见图1(a)),
使弧坑加深,当冷却时无足够的液体金属补充
b)双丝
图1单、双丝埋弧焊焊弧及熔池特点
第39卷第1期
张田利等:立式圆筒形钢制储罐双丝埋弧横焊技术开发及应用
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该技术用于储罐横焊时,由于形成长条状熔控制方式进行双丝埋弧横焊试验。经反复试焊,获
池,在熔敷率显著提高的同时,焊接线能量增加有得了成形良好的横焊道,且可通过两焊丝的焊接参
限,焊缝的力学性能能够得到保证;且采用双电源方数的单独调整,以及与高焊车速度的匹配,控制焊
式,前后电弧参数相对独立可调,可提高焊缝成形及道成形和熔敷金属量,证明了用双电源单熔池纵列
其成形系数的可控性,能满足横焊对电弧和熔池的控双丝双弧埋弧焊技术进行横焊的可行性。
制要求,因此用于儲罐横焊在原理上是可行的。
2系统设备的构成
1.2可行性试验分析
鉴于国内外5万m3以上大型储罐建设大多采
利用林肯DC1000直流埋弧焊系统和 MILLER用正装施工工艺,研制了基于 LMDHWS双电源单
SUMMIT ARC1250交流方波埋弧焊系统组成双丝熔池纵列双丝双弧埋弧横焊电源和配套送丝调节
埋弧焊系统;将两系统的埋弧焊机头固定于机构的SAGW-1型大型正装储罐双丝埋弧横焊设
AGW-1型正装储罐埋弧横焊焊车上,使两焊丝前备。其构成如图2所示,由双丝焊接电源、焊车
后排列;前丝和后丝分别接直流和交流系统,通过以及连接两者的电缆等3部分构成,焊车由8个
调整前后焊丝间距,形成单熔池;在试板上以手动子系统组成。
5.焊制循环焊车部分
2.行走驱动系统
6.
双
焊接电源
连接电缆i
丝
部分
部分
设
控制系统
系
控制电货
备
NA-3S控制
1.焊车车架
米勒交/直流
制
林肯直流埋
两用埋弧焊
0o系
控制系统「统
弧焊电源
电源
IDEALARG
SUMMIT ARC 1
1000
1250
控制电缆
3.双丝埋横焊机及其调节系统
4.焊机头开降系纪
焊接电缆(
焊车顶轮系统
焊接电缆
图2SAGW-1型双丝埋弧横焊设备构成框图
2.1焊接电源
制系统3个子系统构成的模块化结构。
双电源单熔池纵列双丝双弧埋弧横焊电源用于
该系统的技术特点如下:
提供满足储罐横焊特性要求的稳定、可靠和可控的
(1)采用前丝直流后丝交流配置方式,可使焊
双电弧,是本技术研究的基础。
丝间的磁偏吹减到最小,双电弧的稳定性和可控性
为保证焊缝成形和质量,以及电弧的稳定性,最高即。且从弧采用交流方波电源,进一步提高了
与单丝埋弧横焊相同,双丝埋弧横焊电源采用细从弧的可控性和稳定性,从而保证双电弧能最大地
丝、平电源特性、等速送丝方式,因此双丝横焊需满足储罐双丝埋弧横焊的工艺要求。
利用电弧自身的调节系统加专用的协调控制实现。
(2)PLC双丝协调控制系统基于PC技术,
LMIHWS焊接系统是由林肯直流埋弧焊接系其协调控制包括双电弧间和双电弧与焊车行走系统
统、米勒交流方波埋弧焊系统和PIC双丝协调控间2个层次;双电弧间又按控制要求不同分为引