[發明專利]一種薄壁鋼管高速焊接生產工藝及裝置

有效

• 申請號: 201110055346.8
• 申請日: 2011-03-09
• 公開（公告）號: CN102151959A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 秦國梁
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/02;B23K9/095;B23K101/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王立曉

技術領域

本發明涉及一種鋼管的焊接生產工藝及裝置，特別是一種雙TIG電弧的鋼管新型焊接生產工藝，用該焊接方法能實現薄壁鋼管的高速焊接以及厚壁鋼管的打底焊。

背景技術

焊接技術是目前鋼管生產的關鍵技術，其決定了鋼管生產的質量和效率，各種不同焊接工藝方法焊接速度的限制成為提高鋼管產量的主要難題。對于薄壁(壁厚≤3mm)鋼管，直流TIG焊是其主要的焊接生產工藝之一。如對于工業用不銹鋼管，既要求鋼管焊縫完全焊透且內外表面成形美觀，又要求焊縫具有較高的力學性能。因此，焊接速度成為不銹鋼管焊接產量提高的瓶頸。在不考慮鎢極燒損的條件下，采用大電流施焊，對于壁厚1.5mm不銹鋼管焊接生產，焊接速度最高僅為1.8m/min，對于1.0mm厚的不銹鋼管，其焊接生產速度最高可達2.5m/min。如果為了提高不銹鋼管產量再進一步提高焊接速度，則會造成焊縫表面咬邊、凹坑、駝峰焊道等表面成形缺陷并影響焊縫力學性能，從而造成鋼管質量不達標。因此，在保證焊縫表面成形和力學性能達到標準要求的條件下，提高焊接速度成為薄壁鋼管生產企業提高產量共同面對的難題。

盡管高頻電阻焊可以達到很高的焊接速度，但由于管內壁的飛邊難于清除，不能滿足對焊縫內表面成形的要求，限制了其在對管內壁焊縫成形有一定要求的工業鋼管生產中的應用。作為一種高能量密度的焊接工藝方法，等離子弧焊也可以實現較高速度的焊接，但是在速度超過2～3m/min之后，其焊縫表面成形與TIG焊一樣也會出現諸如咬邊、凹坑、駝峰等成形缺陷。另外，高頻電阻焊和等離子弧焊相對TIG焊來說，其焊接設備的成本要高的多。

對于不銹鋼等鋼鐵材料來說，由于液態金屬的粘度大，在高速TIG焊接條件下，在電弧力的排斥作用和運動慣性作用下，熔池金屬主要向熔池后方堆積。由于焊接速度快，熔池冷卻速度也快，堆積到熔池后方的液態金屬還未來得及回流填充塌陷的熔池時便凝固成形，從而造成咬邊、凹坑以及駝峰焊道等表面成形缺陷，有這些缺陷存在的焊縫一方面表面成形不達標，另一方面也嚴重降低了焊縫的力學性能。根據焊縫表面成形缺陷形成的原因，采用附加熱源來延長液態金屬存在的時間，以便可以使其能夠回流填充熔池的凹陷，形成平、表面平整連續的焊縫。

發明內容

本發明目的是提供一種薄壁鋼管高速焊接生產工藝及裝置，該工藝不僅可以實現薄壁鋼管的高速、高效焊接生產，還可以實現厚壁鋼管多層焊接生產中的高速打底焊，解決了薄壁鋼管焊接生產產量低的技術難題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：

一種薄壁鋼管高速焊接生產工藝，將不銹鋼帶經過整形卷成鋼管形連續輸送至焊接位置，焊接位置處設置前后兩個TIG焊接電源，先經第一TIG電弧焊接使焊縫完全焊透并保證鋼管內表面的焊縫成形，隨后經第二TIG電弧對第一TIG電弧形成的熔池后部進行加熱，保證鋼管外表面焊縫平整連續。

所述的焊接速度為1.0-8.0m/min，鋼管壁厚范圍0.5-6mm。

所述的第一TIG電弧由第一TIG焊槍產生，第二TIG電弧由第二TIG焊槍產生。

所述的第二TIG焊槍與第一TIG焊槍之間距離為0-60mm。

所述的第一TIG焊槍在鋼管對接坡口平面內與鋼管的水平對接焊縫成40-90°夾角的姿態，第一TIG電弧的焊接電流在30-400A、電弧電壓在10-40V之間，鎢極尖端到對接邊上表面的距離為0.1-5mm。

所述的第二TIG焊槍與第一TIG焊槍在同一平面內，在鋼管對接坡口平面內與鋼管的水平對接焊縫成60-90°夾角，第二TIG電弧的焊接電流為30-350A、電弧電壓為10-40V，鎢極尖端到對接邊上表面的距離為0.1-5mm。

所述的鋼管為圓形管或方形管或橢圓形管及其他異型管。

一種薄壁鋼管高速焊接生產裝置，包括鋼管輸送裝置、平焊焊接裝置，平焊焊接裝置包括在焊接位置設置的前后兩個獨立的TIG焊接電源，兩個TIG焊接電源分別產生第一TIG電弧和第二TIG電弧，第二TIG焊槍與第一TIG焊槍在同一個平面內，且位于其后面，兩焊槍之間距離為0-60mm，成0-90°夾角。