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海洋管道全自动焊 接系统[上]
发布日期: 2013-7-26 17:15:59  阅读:

美国CRC公司生产海洋管道 施工过程中管道对口器、焊接卡具、自动焊机等相关产品,该公司于1964年率先将全位置熔 化极气体保护焊接技术应用于管道施工[1]。
    美国CRC公司的P系列焊机适宜焊接 壁厚9mm 以下管线, P100焊机智能化较低, 每套焊机只能完成一道焊缝,因此热焊、填充焊、盖面焊需要不同的焊机完成。P200焊机是P100的升级版,一个焊 机可完成一道焊缝的完整工作。M 系列焊机适宜焊接 任意壁厚的管道。
    早期的全位置熔化 极气体保护自动焊是单炬单丝焊接,美国CRC公司的P260、法国Serimax (即原来的 SERIMER DASA)公司的Saturnax等都有成熟的单丝 单炬焊接设备。美国CRC Evans 的P260管道全自动焊机如 图1所示,该机型已经 被用于J-Lay施工作业,目前该 型焊机已经从单炬单丝发展到了单炬双丝[2]。
    随着海底管道铺设 工程量的增加,能提高铺设效率的双炬管道铺设焊接机器人得到了发展。在海管铺设施工作业时,每个焊接工作站配备两套双炬焊接机器人,以管道为轴心分左右舷对称放置,以“0”点位置开始起弧 ,按照顺时针及逆时针方向完成下向焊接。每个焊接机器人可独立控制也可协同操作,双头双炬焊接机器人系统能提高焊接效率,并且后焊炬对前焊炬的焊道有回火作用,能改善前焊炬焊道的韧性并降低接头硬度。
    生产双炬焊接机器 人商业化产品的公司主要有美国CRC、法国Serimax、荷兰Vermaat Technics 以及意大利 Saipem等。美国CRC公司的产品在自动 控制水平以及陆地管线铺设应用方面处于世界最前沿。CRC公司的P700和P625双焊枪全位置自动 焊机,专为海洋铺管设计,带有电弧跟踪, 焊接参数可以通过 蓝牙进行无线传输。法国Se-rimax公司生产的 Saturnax Bug双焊炬管道全位置 自动焊机如图2所示,采用了风冷 式焊枪、外挂推丝式送丝机构和专用的脉冲焊接电源,计算机焊接编程控制单元和焊车运动控制单元分置, 可进行在线编程, 能够完成根焊、窄间隙叠焊或宽间隙排焊,具有远程监控、参数设置及焊接过程参数存储功能,机器人本体采用双电机驱动方式带动齿轮与轨道啮合,完成环缝焊接所需要的周向运动,整机结构紧凑、重量轻便、海上作业历史悠 久、施工经验丰富,在海洋石油工程领域处于绝对霸主地位。法国Serimax全位置焊接系统如 图3所示[3]。
    对于铺设直径≥ 24寸的近海油气管线 ,法国Serimax公司开发了四头双 炬全自动焊接系统, 如图4所示,该系统驱动 四个焊头同时工作,全部焊头以管道顶点为起点分布在左右两侧,焊接时左侧与右侧的两个焊炬进行向下焊作业。四头焊炬同时焊接在程序控制上需要解决协同问题,工艺上则同一层之间要考虑各个机头之间的时间错开、不同层 之间要考虑引弧位置错开。同时打底焊采用了带铜衬垫的内对口器背面强制成形技术,使整套设备具备很好的柔性。
    1993年美国J.Ray Mcdermott公司将JAWS焊接系统升级为 6焊炬系统,如图 5所示,该系统采用 先进的伺服控制以及计算机控制,每个JAWS 焊接系统有 14个伺服轴,主控单 元可完成焊接电源、运动控制及过程控制的实时协同控制及管理。系统可配备单炬激光跟踪器完成焊缝跟踪功能[4]。1996年,美国埃索石油 公司将该套系统用在马来西亚海管铺设工程中,铺管线配备5 个工作站, 6个均匀布局的焊炬 装卡在一个固定轨道上并同时焊接。创下日焊329道焊接接头( 762mm×20mm)的记录。


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