一种1G平焊位置的容器纵缝或环缝复合钨极惰性气体保护焊焊接工艺的制作方法

本发明涉及一种1G平焊位置的容器纵缝或环缝复合钨极惰性气体保护焊焊接工艺，具体涉及一种利用新型高效率深熔氩弧焊自动焊接系统对化工容器纵缝或环缝进行不填丝打底并复合钨极惰性气体保护焊填充盖面焊接的工艺方法。

背景技术：

目前国内化工容器纵环缝焊接坡口设计一般为单V型，并采用埋弧焊施焊。虽然埋弧焊工作效率较高，但由于背面成型差，无法做到单面焊双面成型，因此必须采取背面清根，并使用焊条电弧焊补焊的方法完成产品纵缝或环缝焊接工作，从而影响了焊接的整体效率，并且焊条电弧焊受焊工技能水平影响，焊接质量时有波动。对采用奥氏体钢薄壁板设计的化工容器来说，埋弧焊施焊过程中热输入量大巨大，工件不但容易变形，并且必须严格控制层间温度才能避免热裂纹的产生，这不仅影响了生产效率，焊接质量也无法保证。当采用水冷冷却时，又必须采用去氯离子水，使得焊剂无法回收二次利用，不仅增加了生产成本，而且影响车间生产的5S管理。

为了达到单面焊双面成型的质量，对于薄壁容器板的打底焊行业内也有采用等离子焊或激光焊进行施焊，但这类焊接工艺不仅对坡口加工精度提出了非常高的要求，而且对装配精度的要求十分苛刻。通常对于激光焊来说，工件坡口组对的间隙必须小于0.5mm，错边小于0.5mm；对于等离子焊，间隙及错边的容忍量仍然低于1mm。这需要容器制造企业购买精加工设备满足要求。

因此对于化工容器纵缝及环缝的焊接工作，特别是奥氏体钢化工容器薄壁板的纵缝及环缝焊接，需要寻找到一种不仅高效稳定，焊接质量可靠，并且对加工及装配精度的要求与传统埋弧焊相仿的焊接工艺。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是提供一种能对工件根部实施大熔深不填丝打底并复合钨极惰性气体保护焊焊接的工艺方法，用以提高容器板打底焊背面成型质量，大幅降低打底焊焊缝金属熔敷量，节约焊材，改善填充盖面层焊接质量。

为了解决上述问题，本发明的技术方案提供了一种1G平焊位置的容器纵缝或环缝复合钨极惰性气体保护焊焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：组装高效率自动焊接系统；

步骤2、加工坡口；当容器板壁厚d≤12mm时，采用I字型坡口面放间隙即可；当12＜d≤50mm时，采用Y字型坡口或截面为由上下对称连接的Y字型连接而成的类X型坡口，Y字型坡口钝边为10mm，单边坡口角度随壁厚增加而增加；类X型坡口中间直线部分的钝边为10mm；

步骤3)：点焊装配工件；

步骤4)：打开焊接电源，移动到适当焊接位置；

步骤5)：根据坡口选择相应的钨棒；

步骤6)：调节钨棒对准坡口间隙；

步骤7)：打开冷却水及氩气；

步骤8)：输入焊接参数；

步骤9)：高频引弧，完成打底焊；

步骤10)：根据坡口设计完成焊接或者填丝盖面焊。

优选地，所述焊接工艺的焊接位置适用范围均为1G平焊位置，包括纵缝及环缝。

优选地，所述容器板坡口点焊后的间隙最大允许量为2mm，最大错边允许量为2mm。

优选地，当采用所述I字型坡口时，焊接完成时焊缝为单层单道焊，不填丝；当采用Y字型或类X型坡口时，打底焊为单层单道焊，不填丝。

优选地，所述容器板的坡口焊接时采用深熔焊自动焊接系统，其包括可移动的托架机构，托架机构上设有在水平面上可前后位移的水平悬臂；水平悬臂的一侧的上方设有送丝机构，另一侧端面为焊接机头悬挂面；焊接机头悬挂面的中部设有摆动器，摆动器上固定有卡环，卡环内固定有焊接机头，焊接机头内部与冷却水输入回路、冷却水输出回路及氩气保护气输入通路连通，冷却水输入回路、冷却水输出回路与冷却水箱连接；焊接机头的端部设有钨棒作为负极引弧；摆动器的后侧设有弧长自动调节装置，弧长调节装置的控制系统集成在焊接遥控盒上；焊接机头中部设有用于调整导电嘴送丝角度与位置的焊枪调整装置；水平悬臂上设有为焊接机头提供焊丝的送丝机构；焊接机头由焊接电源驱动，托架机构由焊机托架机构电源驱动。

更优选地，所述托架机构包括设于水平悬臂中部的平衡支架，平衡支架的底部与托架支承座连接，托架支承座底部与导轨相配合；平衡支架上设有竖直方向布置的链条二，其与水平悬臂连接，水平悬臂内设有水平布置的链条一，其与平衡支架连接。

更优选地，所述焊接机头包括焊枪本体，焊枪本体中心轴设有保护气通路，钨棒通过钨棒装夹固定于保护气通路下方，通过锁紧螺母固定于焊接机头下方；保护气罩固定于焊接机头的下部。

更优选地，所述焊枪调整装置包括夹柄装置，导电嘴通过夹柄装置固定于左右调节基座上，左右调节基座固定于所述焊接机头上；左右调节基座上设有用于调节夹柄装置及导电嘴左右位置的左右调节螺母；夹柄装置上设有用于调节导电嘴上下位置的竖直调节螺丝。

更优选地，所述焊接机头上设有焊缝自动跟踪系统，其通过焊接机头悬挂面固定于焊接机头上，并位于导电嘴的对侧，焊缝自动跟踪系统上设有激光传感器；焊接机头底部的两侧布置有限高小车；焊接机头底部的焊枪对侧布置有氩气外保护罩。

更优选地，所述焊接电源包括主控制电路模块、人机界面、焊接电源控制模块、控制开关模块、高频起弧模块、电流平衡模块、双路驱动模块及双路IGBT模块。通过焊接电源可实现匙孔效应的高效率大熔深不填丝氩弧焊。

更优选地，所述摆动器设于带步进电机的执行机构上，通过反馈的信号由步进电机26对执行机构27驱动从而实现对焊矩的修正。

托架支承座通过布置在地面的导轨进行左右位移；悬臂的一端与焊接机头悬挂面连接，悬臂带动焊接机头悬挂面沿平衡支架前后位移；通过这些位移定位，使得焊接机头可调整到适当位置对工件进行施焊。所述焊接机头悬挂面可灵活组装，并不局限于所述T型托架机构。摆动器用于焊枪焊前定位时左右微调，并在送丝盖面时上下摆动，调整焊缝金属熔池因两侧工件因加工公差或焊接变形造成的工件两侧表面不平整的熔敷成型。弧长自动控制装置能够通过弧压反馈来调整弧长。焊缝自动跟踪系统通过激光传感器及执行机构实时跟踪焊缝形状，根据焊道及坡口状况实时修正焊炬所在位置，形成标准焊道。限高小车在填丝盖面时可以控制焊丝熔敷量，当熔敷金属与母材齐平时，自动结束施焊过程，无需人工干预。

本发明实现了化工容器板的纵环缝焊接的单面焊双面成型，降低生产成本，大幅度提高劳动生产率和焊接质量。

附图说明

图1为实施例1-2中使用的深熔自动焊焊接系统的结构示意图；

图2为焊接机头的结构示意图；

图3为摆动器位置结构的示意图；

图4为冷却水箱的示意图；

图5为焊接电源的示意图；

图6为I字型坡口的示意图；

图7为Y字型坡口的示意图；

图8为类X型坡口的示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图1-3所示，为实施例1-2采用的高效率深熔自动焊焊接系统，所述容器板的坡口焊接时采用深熔焊自动焊接系统，其包括可移动的托架机构，托架机构上设有在水平面上可前后位移的水平悬臂1；水平悬臂1的一侧的上方设有送丝机构8，另一侧端面为焊接机头悬挂面14；焊接机头悬挂面14的中部设有摆动器15，摆动器15上固定有卡环17，卡环17内固定有焊接机头7，焊接机头7内部与冷却水输入回路18、冷却水输出回路19及氩气保护气输入通路20连通，冷却水输入回路18、冷却水输出回路19与冷却水箱32连接；焊接机头7的端部设有钨棒22作为负极引弧；摆动器15的后侧设有弧长自动调节装置16，弧长调节装置16的控制系统集成在焊接遥控盒34上；焊接机头7中部设有用于调整导电嘴9送丝角度与位置的焊枪调整装置；水平悬臂1上设有为焊接机头提供焊丝的送丝机构8；焊接机头7由焊接电源29驱动，托架机构由焊机托架机构电源30驱动。

所述托架机构包括设于水平悬臂1中部的平衡支架2，平衡支架2的底部与托架支承座3连接，托架支承座3底部与导轨4相配合；平衡支架2上设有竖直方向布置的链条二6，其与水平悬臂1连接，水平悬臂1内设有水平布置的链条一5，其与平衡支架2连接。摆动器15设于带步进电机26的执行机构27上。通过反馈的信号由步进电机26对执行机构27驱动从而实现对焊矩的修正。其中步进电机26与摆动器15及弧长自动控制装置16的电机合用，执行机构27与摆动器15及弧长自动控制装置16本体合用。焊接电源29包括主控制电路模块、人机界面31、焊接电源控制模块、控制开关模块、高频起弧模块、电流平衡模块、双路驱动模块及双路IGBT模块。

所述焊接机头7包括焊枪本体，焊枪本体中心轴21设有保护气通路，钨棒22通过钨棒装夹23固定于保护气通路下方，通过锁紧螺母24固定于焊接机头7下方；保护气罩35固定于焊接机头7的下部。焊接机头7上设有焊缝自动跟踪系统，其通过焊接机头悬挂面14固定于焊接机头7上，并位于导电嘴9的对侧，焊缝自动跟踪系统上设有激光传感器25；焊接机头7底部的两侧布置有限高小车28，起到控制焊接金属熔敷量的作用；焊接机头7底部的焊枪对侧布置有氩气外保护罩33。

所述焊枪调整装置包括夹柄装置10，导电嘴9通过夹柄装置10固定于左右调节基座12上，左右调节基座12固定于所述焊接机头上；左右调节基座12上设有用于调节夹柄装置10及导电嘴9左右位置的左右调节螺母13；夹柄装置10上设有用于调节导电嘴9上下位置的竖直调节螺丝11。

焊接电源29与托架机构电源30分开布置，焊工可在焊接电源29的人机界面31上方便输入焊接参数，主要输入电流、焊接速度、送丝速度、摆动宽度。焊工也可通过遥控盒34对焊机参数进行微调。冷却水箱32采用工业纯水进行内循环冷却。

实施例1

一种容器板纵缝复合钨极惰性气体保护焊焊接工艺：

步骤1：采用刨边机对不锈钢容器板进行坡口加工，如图7所示，当12＜d≤50mm时，采用Y字型坡口，Y字型坡口钝边的厚度1为10mm，单边坡口角度α随壁厚增加而增加，容器板坡口点焊后的间隙最大允许量a为2mm，最大错边允许量b为2mm；

步骤2：手工氩弧焊点焊组对工件，并采用工装固定工件，放适当间隙；

步骤3：将如权利要求1所述的高效率深熔焊焊接系统在托架机构的带动下运行至适当的焊接位置；

步骤4：打开焊接电源29，并在人机界面31上输入焊接参数；

步骤5：将焊接机头7的钨棒22对准待焊接工件组的间隙中央，并通过左右摆动器15微调；根据工件厚度调整钨棒22伸出长度；

步骤6：打开冷却水箱32，打开氩气保护气阀门；使焊接机头7及外保护气罩33内充满冷却水及保护气；

步骤7：通过焊接电源29内的高频引弧模块开始引弧，进行打底层的焊接；打底层焊接焊为单层单道焊，不填丝；

步骤8：打底焊完成后，送丝机构8对导电嘴9送丝，并通过焊枪调整装置调整焊丝至坡口面角度；

步骤9：引弧，进行多层多道填丝盖面焊焊接至满足设计图纸要求。

实施例2

一种用于小直径薄壁容器环缝复合钨极惰性气体保护焊焊接工艺：

步骤1)：采用锯床锯切薄壁容器，即容器壁厚d≤12mm时，如图6所示，采用I字型坡口面放间隙即可；容器组对点焊后的间隙最大允许量a为2mm，最大错边允许量b为2mm；

步骤2)：手工氩弧焊点焊组对工件，将组对的工件放置在合适的滚轮架上，用三角卡盘固定两侧，放适当间隙；

步骤3)：将高效率深熔焊焊接系统在托架机构的带动下运行至适当的焊接位置；

步骤4)：打开焊接电源29，并在人机界面31上输入焊接参数；

步骤5)：将焊接机头7的钨棒22对准待焊接工件组的间隙中央，并通过左右摆动器15微调。钨棒22末端在工件上方；

步骤6)：设定滚轮架转速，并使滚轮架与焊接电源匹配；

步骤7)：通过焊接电源29内的高频引弧模块开始引弧，进行焊接，不填丝。滚轮架旋转一周后，焊接完成。