本發(fā)明屬于螺旋縫鋼管預(yù)精焊工藝制造領(lǐng)域，具體涉及一種螺旋縫鋼管一個半螺距精焊機(jī)構(gòu)及其焊接新方法。

背景技術(shù)：

目前，螺旋縫鋼管的生產(chǎn)工藝包括一步法生產(chǎn)螺旋縫鋼管的方法和預(yù)精焊法。

一步法生產(chǎn)螺旋縫鋼管的方法是鋼帶在三輥成型機(jī)上成形的同時，同步進(jìn)行內(nèi)焊2絲和外焊2絲埋弧焊接，該生產(chǎn)方法被稱為一步法。該生產(chǎn)方法由于埋弧焊接和鋼管成形同步進(jìn)行，機(jī)組振動會影響焊接質(zhì)量，焊縫易出現(xiàn)熱裂紋、夾渣等缺陷，因此國際油氣管線標(biāo)準(zhǔn)均禁止采用該方法生產(chǎn)油氣鋼管。此外，由于鋼管成形速度會受埋弧焊接速度的束縛，該工藝方法生產(chǎn)效率相對較低。

預(yù)精焊法是針對傳統(tǒng)一步法焊接質(zhì)量不穩(wěn)定和效率低的缺點(diǎn)而形成的先進(jìn)的螺旋縫鋼管生產(chǎn)工藝方法。該工藝方法是鋼帶在三輥成型機(jī)上成形的同時，先進(jìn)行高速M(fèi)AG預(yù)焊，在焊接進(jìn)行的同時用等離子切割機(jī)切割成規(guī)定長度，輸送到多條精焊生產(chǎn)線進(jìn)行內(nèi)外同步多絲埋弧焊接，該工藝方法被稱為二步法。該方法成功地將鋼管成形和埋弧精焊分開進(jìn)行，內(nèi)焊(2～3絲)和外焊(2～3絲)多絲埋弧焊接時鋼管坡口兩側(cè)相對靜止，焊接質(zhì)量可以得到保障。同時，由于高速M(fèi)AG預(yù)焊速度可以達(dá)到埋弧焊接速度的4倍以上，成型機(jī)的能力得到充分釋放，生產(chǎn)效率成倍提高。預(yù)精焊工藝方法因其高效率和高質(zhì)量被國際公認(rèn)為螺旋縫鋼管最先進(jìn)的生產(chǎn)工藝方法。

但現(xiàn)有螺旋縫鋼管精焊裝備生產(chǎn)工藝方法為多絲(2～3絲)埋弧內(nèi)焊(鋼管6點(diǎn)左右位置)半個螺距后，在鋼管12點(diǎn)左右位置進(jìn)行多絲(2～3絲)埋弧外焊。該工藝方法在焊接高鋼級厚壁油氣鋼管時，內(nèi)焊后鋼管來不及充分冷卻便進(jìn)行埋弧外焊，內(nèi)焊余熱和外焊電弧熱量綜合作用，會對焊縫的微觀組織和性能產(chǎn)生許多不利影響。在內(nèi)焊余熱作用下，焊縫及熱影響區(qū)(HAZ)夏比沖擊功均有明顯降低，韌性呈現(xiàn)衰減趨勢；而微觀組織則有不同程度的長大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決螺旋縫鋼管精焊裝備多絲埋弧內(nèi)焊半個螺距后進(jìn)行外焊所存在的內(nèi)焊余熱影響的難題，本發(fā)明提供了一種可以用于螺旋縫鋼管一個半螺距精焊的機(jī)構(gòu)及使用該精焊機(jī)構(gòu)進(jìn)行焊接的新方法。

本發(fā)明提供的用于螺旋縫鋼管預(yù)精焊的精焊機(jī)構(gòu)包括固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)、外焊機(jī)構(gòu)、內(nèi)焊機(jī)構(gòu)和移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)安裝于移動機(jī)構(gòu)軸向移動電動滑軌上，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)在所述移動軸向移動電動滑軌上進(jìn)行軸向的整體移動；所述外焊機(jī)構(gòu)安裝在外焊機(jī)構(gòu)軸向移動電動滑軌上，所述外焊機(jī)構(gòu)在外焊機(jī)構(gòu)軸向移動電動滑軌上進(jìn)行軸向整體移動。

優(yōu)選的，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上設(shè)置有轉(zhuǎn)角驅(qū)動機(jī)構(gòu)、驅(qū)動輥和驅(qū)動輥提升機(jī)構(gòu)，螺旋縫鋼管在轉(zhuǎn)角驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下，驅(qū)動輥根據(jù)鋼管螺旋角度進(jìn)行0～90°無級精確設(shè)定。所述驅(qū)動輥提升機(jī)構(gòu)用于控制驅(qū)動輥和螺旋縫鋼管接觸或脫離接觸。

優(yōu)選的，所述精焊機(jī)構(gòu)包括多組正交輥機(jī)構(gòu)，所述正交輥機(jī)構(gòu)包含十字交叉的兩個球輥，鋼管在正交輥機(jī)構(gòu)上由驅(qū)動輥驅(qū)動可以進(jìn)行周向、水平和螺旋線方向運(yùn)動。所述正交輥是一個獨(dú)立的部件，其作用是支撐鋼管，輔助鋼管運(yùn)動，降低鋼管的運(yùn)行阻力。

在本發(fā)明的一個實(shí)施例內(nèi)，鋼管在正交輥機(jī)構(gòu)支撐下，通過移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上已設(shè)定為需要角度的驅(qū)動輥交替驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)鋼管的直線送進(jìn)、周向?qū)ふ覇⒑更c(diǎn)和螺旋線焊接等運(yùn)動。

優(yōu)選的，所述精焊機(jī)構(gòu)還包括鎖緊機(jī)構(gòu)，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過鎖緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鎖緊。

本發(fā)明還提供了利用上述精焊機(jī)構(gòu)進(jìn)行一個半螺距同步焊接的方法，包括：

焊接開始前，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)在移動機(jī)構(gòu)電動滑軌上軸向移動，使移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥避開焊縫與鋼管接觸，且所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和所述外焊機(jī)構(gòu)不干涉；所述外焊機(jī)構(gòu)在外焊機(jī)構(gòu)的軸向電動滑軌上移動，使外焊機(jī)構(gòu)的焊槍移動至焊縫位置，內(nèi)焊機(jī)構(gòu)的焊槍所處焊縫位置和外焊機(jī)構(gòu)的焊槍所處焊縫位置相差一個半螺距，通過固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥和移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥驅(qū)動螺旋縫鋼管，進(jìn)行一個半螺距同步焊接。

所述螺旋縫鋼管通過移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥聯(lián)合驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)鋼管螺旋線或直線方向的連續(xù)運(yùn)動。

作為上述技術(shù)方案的一個優(yōu)選，移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥和鋼管在焊縫外的位置接觸。

作為上述技術(shù)方案的一個優(yōu)選，正交輥機(jī)構(gòu)和鋼管在焊縫外的位置接觸。

在本發(fā)明的實(shí)施例內(nèi)，移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上均設(shè)置有驅(qū)動輥和正交輥，移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥和鋼管在焊縫外的位置接觸，正交輥機(jī)構(gòu)和鋼管在焊縫外的位置接觸。

優(yōu)選的，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)軸向調(diào)節(jié)完成后位置被鎖緊。

優(yōu)選的，所述固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥在焊接開始后、鋼管被穩(wěn)定驅(qū)動后上升，由移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥單獨(dú)驅(qū)動鋼管。

本發(fā)明還提供了利用上述裝置進(jìn)行半個螺距同步焊接的方法，包括：

焊接開始前，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)在移動機(jī)構(gòu)電動滑軌上軸向移動，使移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)上避開焊縫與鋼管接觸，且所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和所述外焊機(jī)構(gòu)不干涉；所述外焊機(jī)構(gòu)在外焊機(jī)構(gòu)的軸向電動滑軌上移動，使外焊機(jī)構(gòu)的焊槍移動至焊縫位置，內(nèi)焊機(jī)構(gòu)的焊槍所處焊縫位置和外焊機(jī)構(gòu)的焊槍所處焊縫位置相差半個螺距，通過移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥驅(qū)動鋼管，進(jìn)行半個螺距同步焊接。

作為上述技術(shù)方案的一個優(yōu)選，移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和/或固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥和鋼管在焊縫外的位置接觸。

作為上述技術(shù)方案的一個優(yōu)選，正交輥機(jī)構(gòu)和鋼管在焊縫外的位置接觸。

在本發(fā)明的實(shí)施例內(nèi)，移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上均設(shè)置有驅(qū)動輥移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥和鋼管在焊縫外的位置接觸。

優(yōu)選的，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)完成后位置被鎖緊。

優(yōu)選的，所述固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥在焊接開始后、鋼管被穩(wěn)定驅(qū)動后上升，由移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥單獨(dú)驅(qū)動鋼管。

本發(fā)明的一個半螺距精焊機(jī)構(gòu)及焊接新方法能實(shí)現(xiàn)螺旋管鋼管精焊機(jī)組半個螺距或一個半螺距多絲埋弧焊焊接，可以解決高質(zhì)量油氣螺旋縫鋼管精焊時內(nèi)焊余熱對焊縫組織和性能產(chǎn)生不利影響的難題，適用于預(yù)精焊法螺旋縫鋼管生產(chǎn)過程中的精焊生產(chǎn)工序。

本發(fā)明針對螺旋縫鋼管精焊裝備多絲埋弧內(nèi)焊半個螺距后進(jìn)行外焊所存在的內(nèi)焊余熱影響的難題，采用電動滑軌結(jié)構(gòu)，使移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和外焊機(jī)構(gòu)可以整體長距離移動，根據(jù)產(chǎn)品需要可以選擇進(jìn)行半個或一個半螺距焊接。本發(fā)明的一個半螺距精焊新方法，可以成功地消除了內(nèi)焊余熱的影響，更好地滿足高質(zhì)量螺旋縫鋼管的生產(chǎn)要求，取得了良好的效果。

采用本發(fā)明的精焊機(jī)構(gòu)及一個半螺距焊接新方法，內(nèi)焊后的焊縫得到充分冷卻，有效分離了內(nèi)焊和外焊熱循環(huán)之間的聯(lián)系，從而有效地解決了內(nèi)焊余熱帶來的不利影響。相比原有精焊方法，焊縫及HAZ組織：晶粒細(xì)小、夏比沖擊功明顯升高、焊縫韌性較好，鋼管的最終服役性能優(yōu)良。

附圖說明

圖1、本發(fā)明的螺旋縫鋼管精焊機(jī)構(gòu)進(jìn)行1.5倍螺距焊接示意圖。

圖2、本發(fā)明的螺旋縫鋼管精焊機(jī)構(gòu)進(jìn)行0.5倍螺距焊接示意圖。

圖3、本發(fā)明的螺旋縫鋼管精焊機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖。

附圖標(biāo)識：

1、移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)；2、外焊機(jī)構(gòu)；3、固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)；4、移動驅(qū)動軸向移動電動滑軌；5、鎖緊機(jī)構(gòu)；6、正交輥機(jī)構(gòu)；7、外焊機(jī)構(gòu)軸向移動電動滑軌；8、內(nèi)焊機(jī)構(gòu)；10、驅(qū)動輥提升機(jī)構(gòu)；11、驅(qū)動輥；12、轉(zhuǎn)角驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

如下為本發(fā)明的具體實(shí)施例，其僅用作對本發(fā)明的解釋而并非限制。

請參見圖1-2，一種用于螺旋縫鋼管預(yù)精焊的精焊機(jī)構(gòu)，包括固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)3、外焊機(jī)構(gòu)2、內(nèi)焊機(jī)構(gòu)8和移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)1，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)1安裝于移動機(jī)構(gòu)電動滑軌4上，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)1在所述移動電動滑軌4上進(jìn)行軸向的整體移動；所述外焊機(jī)構(gòu)2安裝在外焊機(jī)構(gòu)軸向移動電動滑軌7上，所述外焊機(jī)構(gòu)2在外焊機(jī)構(gòu)軸向移動電動滑軌7上進(jìn)行軸向整體移動。

請參見圖3，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上均設(shè)置有轉(zhuǎn)角驅(qū)動機(jī)構(gòu)12、驅(qū)動輥11和驅(qū)動輥提升機(jī)構(gòu)10，螺旋縫鋼管在轉(zhuǎn)角驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下，驅(qū)動輥根據(jù)鋼管螺旋角度進(jìn)行0～90°無級精確設(shè)定。所述驅(qū)動輥提升機(jī)構(gòu)用于控制驅(qū)動輥和螺旋縫鋼管接觸或脫離接觸。焊接過程中根據(jù)需要移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥可以單獨(dú)驅(qū)動或聯(lián)合驅(qū)動，保證鋼管整個過程的平穩(wěn)可靠運(yùn)行。

所述精焊機(jī)構(gòu)包括若干組正交輥機(jī)構(gòu)，所述正交輥結(jié)構(gòu)包括十字交叉的兩個球輥，鋼管在正交輥機(jī)構(gòu)的的支持下由驅(qū)動輥驅(qū)動可以進(jìn)行周向、軸向及螺旋線運(yùn)動。根據(jù)鋼管長度正交輥的數(shù)量可以設(shè)置多組。鋼管在正交輥機(jī)構(gòu)支撐下，根據(jù)已設(shè)定的角度由驅(qū)動輥單獨(dú)或聯(lián)合驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)鋼管的直線送進(jìn)、周向?qū)ふ覇⒑更c(diǎn)和螺旋線焊接等運(yùn)動。

所述精焊機(jī)構(gòu)還包括鎖緊機(jī)構(gòu)，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過鎖緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鎖緊。

參見圖1，如下為利用上述精焊機(jī)構(gòu)進(jìn)行一個半螺距同步焊接的方法：

焊接開始前，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)在移動機(jī)構(gòu)電動滑軌上軸向移動，使移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)上避開焊縫與鋼管接觸，且所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和所述外焊機(jī)構(gòu)不干涉；所述外焊機(jī)構(gòu)在外焊機(jī)構(gòu)的軸向電動滑軌上移動，使外焊機(jī)構(gòu)的焊槍移動至焊縫位置，內(nèi)焊機(jī)構(gòu)的焊槍所處焊縫位置和外焊機(jī)構(gòu)的焊槍所處焊縫位置相差一個半螺距，通過移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動鋼管，進(jìn)行一個半螺距同步焊接。

為了避免離焊縫過近對驅(qū)動輥-產(chǎn)生不利的影響，移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥和鋼管可以在焊縫外的位置接觸。

為了避免離焊縫過近對正交輥可能產(chǎn)生不利的影響，正交輥機(jī)構(gòu)和鋼管可以在焊縫外的位置接觸。

為了保證移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)自身的穩(wěn)定性，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)完成后位置被鎖緊，如通過鎖緊裝置實(shí)現(xiàn)對于移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的鎖緊。

利用上述的方法可以實(shí)現(xiàn)一個半螺距的焊接。

可選的，所述固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥在焊接開始后、鋼管被穩(wěn)定驅(qū)動后上升，由移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥單獨(dú)驅(qū)動鋼管。

參見圖2，如下為利用上述裝置進(jìn)行半個螺距同步焊接的方法：

焊接開始前，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)在移動機(jī)構(gòu)電動滑軌上軸向移動，使移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥避開焊縫與鋼管接觸，且所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和所述外焊機(jī)構(gòu)不干涉；所述外焊機(jī)構(gòu)在外焊機(jī)構(gòu)的軸向電動滑軌上移動，使外焊機(jī)構(gòu)的焊槍移動至焊縫位置，內(nèi)焊機(jī)構(gòu)的焊槍所處焊縫位置和外焊機(jī)構(gòu)的焊槍所處焊縫位置相差半個螺距，通過移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動鋼管，進(jìn)行半個螺距同步焊接。

為了避免離焊縫過近對驅(qū)動輥可能產(chǎn)生不利的影響，移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥和鋼管在焊縫外的位置接觸。

為了避免離焊縫過緊對正交輥可能產(chǎn)生不利的影響，正交輥機(jī)構(gòu)和鋼管在焊縫外的位置接觸。

為了提高移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)自身的穩(wěn)定性，所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)完成后后位置被鎖緊，如通過鎖緊裝置實(shí)現(xiàn)對于移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的鎖緊。

可選的，所述固定驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥在焊接開始后、鋼管被穩(wěn)定驅(qū)動后上升，由移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動輥單獨(dú)驅(qū)動鋼管。

在內(nèi)外焊點(diǎn)相距1.5個螺距時，外焊縫中心處針狀鐵素體數(shù)量明顯增加，珠光體含量降低，焊縫塑性、韌性提高，焊縫性能有較大程度提高。

本發(fā)明的螺旋縫鋼管一個半螺距精焊機(jī)構(gòu)及其焊接新方法在螺旋縫鋼管車間精焊工序中使用，成功地解決了內(nèi)焊余熱對焊縫的微觀組織和性能產(chǎn)生的不利影響，使鋼管品質(zhì)得到可靠保障和提升。

本發(fā)明的方法在φ711×14.3mm規(guī)格鋼管上實(shí)施焊接時，內(nèi)焊單絲焊點(diǎn)相距1.5個螺距相比內(nèi)焊雙絲焊點(diǎn)相距0.5個螺距，焊縫沖擊功提高約10％～20％。

需要強(qiáng)調(diào)的是：以上僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對實(shí)例及其方法所作的任何簡單變形或修改均在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。