大型低合金高强钢球罐全位置自适应焊接工艺的制作方法

本发明涉及一种大型低合金高强钢球罐全位置自适应焊接工艺。
背景技术：
：受运输等条件的限制，大型压力容器如球形储罐等一般都需要在现场进行焊接组装。我国从上世纪九十年代开始就开展球罐现场自动焊的研究，但前期开发的现场自动焊设备自动化水平较低，不能自动感知焊接位置，不同位置的焊接工艺参数需要操作人员实时进行调节，装置对现场的适应能力差，产品焊接质量受人为因素的影响较大，难以保证焊缝成形和焊接质量，无法满足现代高参数压力容器对焊接质量的要求。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供了一种大型低合金高强钢球罐全位置自适应焊接工艺，本焊接工艺能够实现不同焊接部位的焊接工艺参数的自动调整，从而自动化水平较高，不但大大提高了工作效率，而且有效地确保了球罐纵缝的焊接质量。为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：一种大型低合金高强钢球罐全位置自适应焊接工艺，包括如下步骤：S1，在球罐施焊前，按照球罐纵缝上的不同区域设定不同的焊接工艺参数，并将此不同的焊接工艺参数按焊接区域分别输入到焊接小车的中央控制单元中；S2，在球罐上预置轨道，所述轨道沿着球罐的纵缝方向设置，所述焊接小车设置在所述轨道上，且所述焊接小车上设置有位置检测装置；S3，现场焊接过程中，所述位置检测装置实时检测焊接小车所处的焊接区域，位置检测装置并将检测到的焊接小车的焊接区域发送至所述中央控制单元；所述中央控制单元根据接收到的焊接小车的焊接区域，实时调整焊接小车的焊接工艺参数，直至焊接结束。优选的，步骤S1中，球罐上的每条纵缝按照其长度均分为若干焊接区域，每个焊接区域对应不同的焊接工艺参数。优选的，所述焊接工艺参数包括焊接电流值、焊接的电弧电压值以及焊接小车的行走速度值。优选的，所述位置检测装置为倾角传感器。更为优选的，步骤S1中，每条所述纵缝处于球罐外壁上的部分为外壁纵缝，处于球罐内壁上的部分为内壁纵缝；所述外壁纵缝自球罐的底部至球罐的顶部均分为八个焊接区域，分别为外壁纵缝第一焊段、外壁纵缝第二焊段、外壁纵缝第三焊段、外壁纵缝第四焊段、外壁纵缝第五焊段、外壁纵缝第六焊段、外壁纵缝第七焊段、外壁纵缝第八焊段；所述内壁纵缝自球罐的顶部至球罐的底部均分为八个焊接区域，分别为内壁纵缝第一焊段、内壁纵缝第二焊段、内壁纵缝第三焊段、内壁纵缝第四焊段、内壁纵缝第五焊段、内壁纵缝第六焊段、内壁纵缝第七焊段、内壁纵缝第八焊段；所述外壁纵缝第一焊段和内壁纵缝第一焊段的焊接工艺参数如下：焊接电流值为170A，焊接的电弧电压值为20V,焊接小车的行走速度值为180mm/min；所述外壁纵缝第二焊段和内壁纵缝第二焊段的焊接工艺参数如下：焊接电流值为180A，焊接的电弧电压值为20.5V,焊接小车的行走速度值为170mm/min；所述外壁纵缝第三焊段和内壁纵缝第三焊段的焊接工艺参数如下：焊接电流值为185A，焊接的电弧电压值为21V,焊接小车的行走速度值为160mm/min；所述外壁纵缝第四焊段和内壁纵缝第四焊段的焊接工艺参数如下：焊接电流值为190A，焊接的电弧电压值为21V,焊接小车的行走速度值为160mm/min；所述外壁纵缝第五焊段和内壁纵缝第五焊段的焊接工艺参数如下：焊接电流值为190A，焊接的电弧电压值为21V,焊接小车的行走速度值为160mm/min；所述外壁纵缝第六焊段和内壁纵缝第六焊段的焊接工艺参数如下：焊接电流值为200A，焊接的电弧电压值为22V,焊接小车的行走速度值为155mm/min；所述外壁纵缝第七焊段和内壁纵缝第七焊段的焊接工艺参数如下：焊接电流值为210A，焊接的电弧电压值为22.5V,焊接小车的行走速度值为155mm/min；所述外壁纵缝第八焊段和内壁纵缝第八焊段的焊接工艺参数如下：焊接电流值为220A，焊接的电弧电压值为23V,焊接小车的行走速度值为150mm/min。本发明的有益效果在于：本发明中的焊接小车具有感知能力，能够自动识别焊接位置，中央控制单元根据焊接小车的焊接位置查询与焊接位置相对应的工艺参数，在根据预先输入的工艺参数实时调整焊接小车的技术参数，不但极大的提高了工作效率，也有效地确保了大型球罐的整体焊接质量。附图说明图1为球罐自动焊接系统的结构示意图。图2为球罐表面某一条纵缝的焊接区域的分割示意图。图3为焊接小车在球罐的下半球内壁以及上半球外壁时的工作示意图。图4为焊接小车在球罐的下半球外壁以及上半球内壁时的工作示意图。图5为倾角传感器检测所得到的球罐表面某一条纵缝的焊接区域的分区图。图6为球罐自动焊控制实施过程示意图。图5、图6中的所标数据，括号前的数字为外壁纵缝焊接时的角度分区，括号内的数字为在内壁纵缝焊接时的角度分区。图中标记的含义如下：10-焊接小车11-送丝机12-倾角传感器20-轨道30-焊接电源40-中央控制柜50-球罐51-外壁纵缝511-外壁纵缝第一焊段512-外壁纵缝第二焊段513-外壁纵缝第三焊段514-外壁纵缝第四焊段515-外壁纵缝第五焊段516-外壁纵缝第二焊段517-外壁纵缝第二焊段518-外壁纵缝第二焊段52-内壁纵缝521-内壁纵缝第一焊段522-内壁纵缝第二焊段523-内壁纵缝第三焊段524-内壁纵缝第四焊段525-内壁纵缝第五焊段526-内壁纵缝第二焊段527-内壁纵缝第二焊段528-内壁纵缝第二焊段具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示，球罐自动焊接系统由焊接小车10、送丝机11、倾角传感器12、预置的柔性轨道20、焊接电源30以及内置有中央控制单元的中央控制柜40等构成；所述送丝机11以及倾角传感器12安装在焊接小车10即焊机上，所述柔性轨道20则沿着球罐纵缝的走向预置安装在球罐50上。下面结合附图，对本发明的焊接过程进行详细说明。S1，球罐施焊前，对球罐50上的每一条纵缝，均按照纵缝的不同区域的位置进行相应的焊接工艺评定，确定各焊接区域的焊接工艺参数。如图2所示，每条所述纵缝处于球罐外壁上的部分为外壁纵缝51，处于球罐内壁上的部分为内壁纵缝52；所述外壁纵缝51自球罐的底部至球罐的顶部均分为八个焊接区域(即沿着球罐的经线方向自下而上依次分为八段)，分别为外壁纵缝第一焊段511、外壁纵缝第二焊段512、外壁纵缝第三焊段513、外壁纵缝第四焊段514、外壁纵缝第五焊段515、外壁纵缝第六焊段516、外壁纵缝第七焊段517、外壁纵缝第八焊段518；所述内壁纵缝52自球罐的顶部至球罐的底部均分为八个焊接区域(即沿着球罐的经线方向自上而下依次分为八段)，分别为内壁纵缝第一焊段521、内壁纵缝第二焊段522、内壁纵缝第三焊段523、内壁纵缝第四焊段524、内壁纵缝第五焊段525、内壁纵缝第六焊段526、内壁纵缝第七焊段527、内壁纵缝第八焊段528。再将不同的焊接工艺参数按焊接区域分别输入到焊接小车的中央控制单元中；具体的，可以通过倾角传感器12测出焊接小车10所处的焊接区域。如图3所示，图3为焊接小车10在球罐50的下半球内壁纵缝以及上半球外壁纵缝工作时的工作示意图，此时倾角传感器12所测得的角度α为焊接小车10的前进方向与铅垂钱之间夹角的那个较大的角度；图4为焊接小车10在球罐50的下半球外壁纵缝以及上半球内壁纵缝工作时的工作示意图，此时倾角传感器12所测得的角度α为焊接小车10的前进方向与铅垂钱之间夹角的那个较小的角度。即倾角传感器12是通过铅垂线与焊接小车10前进方向的夹角来判断当前焊接位置的。如图5所示，一般球罐50的现场焊接均采用由下向上焊接的方式，所以倾角传感器12所测得的角度α没有焊接角度小于90°和大于270°的焊接位置。结合图5，由倾角传感,12测量的角度与焊接位置分区的关系见表1。表1.球罐焊接位置分区表焊接角度α90-112.5112.5-135135-157.5157.5-202.5202.5-225225-247.5247.5-270位置代号ABCDEFG焊接工艺仰焊立仰2立仰1立焊立平1立平2平焊本发明所采用的焊接工艺将球罐50的每一条纵缝均分成8个区域，对应焊接位置代号为A、B、C、D、E、F、G(其中D区为两个，两个D区的焊接工艺参数相同)，如图5所示，分别对应7个不同的焊接工艺，球罐的所有纵缝的焊接位置均可归入这7个区域。焊接过程中焊接小车在某焊接区域内的焊接工艺参数保持不变，变更区域时焊接工艺参数需要实时调整，以满足不同焊接区域的焊缝成形和焊接质量要求。球罐施焊前，按纵缝上各焊接区域的位置进行相应的焊接工艺评定，确定各焊接区域对应的焊接工艺参数，如表2所示。表2.各焊接区域的焊接工艺参数焊接角度代号ABCDEFG焊接位置仰焊立仰2立仰1立焊立平1立平2平焊焊接电流A170180185190200210220电弧电压V2020.521212222.523行走速度mm/min180170160160155155150将各焊接区域的焊接工艺参数通过中央控制柜40的人机界面按焊接区域分别输入到中央控制单元中。S2，在球罐50上预置轨道，所述轨道沿着球罐50的纵缝方向设置，所述焊接小车10按照图3、4所示方式设置在所述轨道20上，且所述焊接小车10上设置有倾角传感器12。S3，现场焊接过程中，倾角传感器12实时检测焊接小车10所处的焊接区域，如运行到图6所示的P点位置时，倾角传感器12检测到的焊接角度α为210°，按表1的规定判断当前焊接位置代号为“E”，即“立平1”，系统将此信息传递给中央控制柜40中的中央控制单元；中央控制单元不断扫描倾角传感器12输入的信息，根据当前得到的焊接位置代号“E”，从存储系统中查询当前位置对应的焊接参数，即入表2中所记载的，分别为：焊接电流＝200A，电弧电压＝22V，焊接速度＝155cm/min。中央控制单元将焊接电流和电弧电压信息传递给焊接电源30和送丝机11以实时调整焊接电流为200A和电弧电压为22V；中央控制单元将焊接速度信息传递给焊接小车10的行走控制器，实时控制焊接小车10的行走速度为155cm/min。本发明施焊前将经过焊接工艺评定合格的焊接工艺按各焊接位置输入到中央控制系统中，施焊过程中，在焊接机头即焊接小车上安装的倾角传感器将焊接位置信息传送到中央控制单元，系统根据表1预先设置的区域参数判断当前位置所对应的焊接分区号，然后根据各区域预先设置的焊接工艺参数，输出控制信号给焊接电源和焊接小车的行走机构，实时调整焊接工艺参数，实现球罐全位置自动焊接工艺的正确实施，从而保证球罐各位置焊缝的成形和焊接质量。当前第1页1 2 3