一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法及系统与流程

本发明涉及焊接控制，具体涉及一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法及系统。

背景技术：

1、防腐钢管作为输送渠道使用量较大，而在整个钢管产品序列中，涉及到口径dn300mm以上的管材则以螺旋钢管为主。螺旋钢管是以钢带或钢板为原材料通过螺旋机组的卷至成型再通过在线焊接、水压检测、x射线检测或超声波检测，修补及平头倒棱等工序形成的管材。该类管材以成本低、安全系数高、生产效率高等优势，在行业内得到了广泛的推广及应用。

2、虽然目前螺旋钢管生产线升级速度较快、自动化程度越来越高，但是目前一直制约生产且难以解决的主要环节为埋弧焊接流程。采用埋弧焊接，在生产时需要依据焊接状态、原材料状态等进行实时的调节，但目前的调节方式多依赖于焊接人员的操作，受人为因素的不利影响较大，虽然现有技术中公开了一些相关的控制调节方法，但其修正过程中实时调节效率较差，存在焊接稳定性差和焊接能耗高的问题，严重制约生产效率及产品质量。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法及系统，通过焊接经验值、热量转化效率、焊接实际参数及焊接外观齿轮及性能的特点进行有效的结合，确定焊接参数并在焊接过程中不断修正参数值，用于实际生产的指导及应用，提高焊接稳定性并降低焊接能耗。

2、本发明的第一目的是提供一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，采用以下方案：

3、依据焊缝形状计算焊缝截面积，并结合焊接速度和钢管参数计算焊缝融化所需的理论热量；

4、设定焊接电流和焊接电压，获取焊接能量，比对焊接能量和理论热量；

5、当焊接能量与理论热量的比值不在设定范围内时，调节焊接电流及焊接电压，直至焊接能量与理论热量的布置在设定范围。

6、进一步地，依据焊接钢管的壁厚、原材料规格确定焊缝的宽度和深度，从而确定焊缝形状以计算焊缝截面积。

7、进一步地，焊缝深度为焊接时熔池的熔深，其尺寸小于钢管的壁厚以避免烧穿，且大于等于0.6倍的钢管壁厚以保证其焊接强度。

8、进一步地，计算焊缝融化所需的理论热量包括以下步骤：

9、获取钢管由初始温度加热至焊接融化温度的温差；

10、基于焊缝截面积、焊接速度和焊丝密度计算单位长度内的焊缝区域重量；

11、结合温差和焊缝区域重量计算焊缝融化所需的理论热量。

12、进一步地，焊丝的密度与钢管的密度一致。

13、进一步地，设定焊接功率的有效系数，有效系数的取值范围为0.75-0.85。

14、进一步地，在调节焊接电流时，从获取的修正范围的最小值依次向上选取，直至满足焊接能量需求。

15、进一步地，所述焊接电流值依据钢管壁厚、焊丝直径并结合经验值来确定。

16、进一步地，所述焊接电压值依据焊接电流和焊丝直径系数来确定。

17、本发明的第二目的是提供一种螺旋焊接钢管成型焊接控制系统，包括：

18、理论数据获取模块，被配置为：依据焊缝形状计算焊缝截面积，并结合焊接速度和钢管参数计算焊缝融化所需的理论热量；

19、比对模块，被配置为：设定焊接电流和焊接电压，获取焊接能量，比对焊接能量和理论热量；

20、调节模块，被配置为：当焊接能量与理论热量的比值不在设定范围内时，调节焊接电流及焊接电压，直至焊接能量与理论热量的布置在设定范围。

21、与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

22、(1)针对目前焊接钢管埋弧焊接的控制调节过程存在调节效率差而导致焊接稳定性差和能耗高的问题，通过焊接经验值、热量转化效率、焊接实际参数及焊接外观齿轮及性能的特点进行有效的结合，确定焊接参数并在焊接过程中不断修正参数值，用于实际生产的指导及应用，提高焊接稳定性并降低焊接能耗。

23、(2)将焊接参数值带入该公式进行修正，焊接电流从最小值依次向上选取，直至满足该要求，既能够满足焊接时熔池的熔深和熔宽要求，形成满足符合强度和形态需求的焊缝，又能够通过降低焊接电流以降低焊接能耗。

技术特征：

1.一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，其特征在于，依据焊接钢管的壁厚、原材料规格确定焊缝的宽度和深度，从而确定焊缝形状以计算焊缝截面积。

3.如权利要求2所述的螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，其特征在于，焊缝深度为焊接时熔池的熔深，其尺寸小于钢管的壁厚以避免烧穿，且大于等于0.6倍的钢管壁厚以保证其焊接强度。

4.如权利要求1所述的螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，其特征在于，计算焊缝融化所需的理论热量包括以下步骤：

5.如权利要求1所述的螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，其特征在于，焊丝的密度与钢管的密度一致。

6.如权利要求1所述的螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，其特征在于，设定焊接功率的有效系数，有效系数的取值范围为0.75-0.85。

7.如权利要求1所述的螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，其特征在于，在调节焊接电流时，从获取的修正范围的最小值依次向上选取，直至满足焊接能量需求。

8.如权利要求1所述的螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，其特征在于，所述焊接电流值依据钢管壁厚、焊丝直径并结合经验值来确定。

9.如权利要求8所述的螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，其特征在于，所述焊接电压值依据焊接电流和焊丝直径系数来确定。

10.一种螺旋焊接钢管成型焊接控制系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法及系统，涉及焊接控制技术领域，针对目前焊接钢管埋弧焊接的控制调节过程存在调节效率差而导致焊接稳定性差和能耗高的问题，通过焊接经验值、热量转化效率、焊接实际参数及焊接外观齿轮及性能的特点进行有效的结合，确定焊接参数并在焊接过程中不断修正参数值，用于实际生产的指导及应用，提高焊接稳定性并降低焊接能耗。

技术研发人员：倪奉尧,刘建军,孔令国,徐海金,孔伟川,刘伯胜,卓昌著,陈俊
受保护的技术使用者：山东东宏管业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12