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1、(10)申请公布号 CN 103831509 A (43)申请公布日 2014.06.04 CN 103831509 A (21)申请号 201410100690.8 (22)申请日 2014.03.15 B23K 9/18(2006.01) B23K 9/127(2006.01) B23K 9/032(2006.01) (71)申请人 宝鸡石油钢管有限责任公司 地址 721008 陕西省宝鸡市姜谭路 10 号 (72)发明人 毕宗岳 张君 张锦刚 田小江 王勇 牛辉 宋红兵 李博锋 杨志孝 焦炜 王一岑 (74)专利代理机构 北京科亿知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 11350 代理人。
2、 汤东凤 (54) 发明名称 一种螺旋埋弧钢管焊接工艺评定方法 (57) 摘要 本发明公开了一种螺旋埋弧焊管工艺评定方 法 , 按照如下步骤 ： 使管材段沿圆周周向旋转并 沿管材段轴线方向平移， 通过周向旋转与轴线方 向平移合成螺旋线运动 ； 使焊枪在管材段螺旋线 上进行多自由度多丝埋弧内外焊 ； 采用激光跟踪 系统、 数字化焊接电源系统、 焊接参数实时采集与 记录系统、 交流伺服驱动系统， 实时检测与记录焊 缝的焊接位置、 焊接参数、 坡口尺寸及焊道形貌 的， 实现螺旋埋弧焊管工艺评定。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识。
3、产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书8页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103831509 A CN 103831509 A 1/1 页 2 1. 一种螺旋埋弧焊管工艺评定方法 , 其特征在于， 按照如下步骤 ： 使管材段沿圆周周向旋转并沿管材段轴线方向平移， 通过周向旋转与轴线方向平移合 成螺旋线运动 ； 使焊枪在管材段螺旋线上进行多自由度多丝埋弧内外焊 ； 采用激光跟踪系 统、 数字化焊接电源系统、 焊接参数实时采集与记录系统、 交流伺服驱动系统， 实时检测与 记录焊缝的焊接位置、 焊接参数、 坡口尺寸及焊道形貌的， 实现螺旋埋弧焊管工艺评定。 2. 如权利要求 1 。
4、所述螺旋埋弧焊管工艺评定方法 , 其特征在于 ： 所述的螺旋缝管段长 2000-2400mm, 管径为 508mm-1422mmm， 壁厚小于等于 25.4mm。 3. 如权利要求 1 所述螺旋埋弧焊管工艺评定方法 , 其特征在于 ： 所述的周向旋转速度 和轴向平移速度取决于螺旋线焊接速度与钢管的螺旋角度。 4. 如权利要求 1 所述螺旋埋弧焊管工艺评定方法 , 其特征在于 ： 所述的多自由度为水 平方向的直线运动、 水平面的旋转运动、 垂直方向的直线运动和垂直面的旋转运动。 5. 如权利要求 1 所述螺旋埋弧焊管工艺评定方法 , 其特征在于 ： 所述的多丝埋弧为外 焊双丝、 内焊 3 丝。 。
5、权 利 要 求 书 CN 103831509 A 2 1/8 页 3 一种螺旋埋弧钢管焊接工艺评定方法 技术领域 ： 0001 本发明属于螺旋埋弧钢管焊接工艺技术领域， 涉及一种螺旋埋弧焊管工艺评定方 法。 背景技术 ： 0002 油气输送用螺旋埋弧焊管是国内外管道建设主要产品之一。 根据石油输送用钢管 技术规格书及技术条件要求， 生产前必须在钢管上或采用相同合金系的平板进行焊接工艺 评定， 以确保焊缝质量。 0003 目前， 在钢管上进行焊接工艺评定需制管工厂进行预生产， 但由于实际生产线较 长， 完成焊接工艺评定需要大量的人力物力， 并在焊接参数调节过程造成大量管材的浪费 等。 采用平板对。
6、接进行焊接工艺评定， 其无法模拟现场焊接时管材真实受力状态、 焊接温度 场及焊枪在螺旋缝上的空间位置， 其参数调整量和焊缝形貌的控制与实际生产存在一定的 差异。这就需要一种可在实验室进行螺旋埋弧焊管工艺评定方法， 确保与实际生产紧密结 合， 焊接过程不但可以真实代表管材真实状态， 同时根据焊管规格可在螺旋线上的空间调 节焊枪位置， 最终通过焊接工艺评定， 可优化焊道形貌确保焊缝质量， 而且可以节约大量人 力财力， 减少管材的消耗等。 发明内容 ： 0004 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点， 提供一种螺旋埋弧焊管工艺评定方 法 , 克服了生产线上采用钢管或实验室采用平板进行焊接工艺评定的。
7、缺点。 0005 本发明的目的是通过以下技术方案来解决的 ： 0006 采用约 2 米的螺旋缝管段， 通过管段的周向旋转与轴向平移合成螺旋线， 同时通 过调节焊枪在螺旋线上的空间位置， 可完成不同规格螺旋埋弧焊钢管的工艺评定。由于该 焊接工艺评定方法完全模拟了管材在实际生产焊接过程中的应力状态、 焊接温度场及焊枪 位置， 其焊接参数的调整与实际生产线基本一致， 所以其结果用于实际螺旋管生产中， 具有 较好的吻合性。 最终通过评定的焊接工艺， 能够确保实际生产的螺旋缝管材的焊缝质量， 而 且可节约大量人力物力， 减少管材的消耗等。 0007 本发明采用的技术方案 ： 0008 使管材段沿圆周周向。
8、旋转并沿管材段轴线方向平移， 通过周向旋转与轴线方向平 移合成螺旋线运动 ； 使焊枪在管材段螺旋线上进行多自由度多丝埋弧内外焊 ； 采用激光跟 踪系统、 数字化焊接电源系统、 焊接参数实时采集与记录系统、 交流伺服驱动系统， 实时检 测与记录焊缝的焊接位置、 焊接参数、 坡口尺寸及焊道形貌的， 实现螺旋埋弧焊管工艺评 定。 0009 本发明的螺旋埋弧焊管工艺评定方法使焊接时管材应力状态及焊接温度场与实 际情况基本一致 ； 采用管材段沿周向旋转与轴向平移， 实现螺旋运动 ； 采用多自由度多丝 埋弧内外焊机头， 实现焊枪在螺旋线上空间位置的调整 ； 采用激光跟踪系统、 数字化焊接电 说 明 书 C。
9、N 103831509 A 3 2/8 页 4 源系统、 焊接参数实时采集与记录系统及交流伺服驱动系统， 实现焊缝自动跟踪以及焊接 位置、 焊接参数、 坡口尺寸及焊道形貌的实时检测与记录。 0010 所述的螺旋缝管段长 2000-2400mm, 管径为 508mm-1422mmm， 壁厚小于等于 25.4mm。 0011 所述的周向旋转与轴向平移是指管段在焊接台车上进行周向旋转的同时与台车 一起在轨道上沿管段轴线方向进行平移运动， 其周向旋转速度和轴向平移速度取决于螺旋 线焊接速度与钢管的螺旋角度。 0012 所述的焊接台车主要由钢管支撑旋转辊机构、 钢管防窜压紧机构、 焊接电刷组、 台 车驱。
10、动机构、 旋转驱动机构、 防窜压紧驱动气缸组、 电刷驱动气缸组成。焊接过程台车在轨 道上直线匀速运动的同时， 其钢管支撑旋转辊进行周向旋转。 0013 所述的多自由度为机头可在水平 - 垂直方向直线运动， 同时可在水平面与垂直面 旋转， 并且调节焊枪可单独调节焊丝的间距、 高度、 前后倾角及左右位置。 0014 所述的多丝埋弧为外焊双丝， 内焊 3 丝。 0015 所述的焊枪在螺旋线上的空间位置的调节为焊枪螺旋线上调节水平旋转角度、 焊 枪侧倾旋转角度、 焊枪前后与上下位置、 焊丝前后倾角、 焊丝间距、 焊丝干伸长量及焊丝在 螺旋线上偏离钢管水平位置的距离或弧长 （外焊为偏离管体外上水平位置 。
11、, 内焊为偏离管 体内下水平位置） 。 0016 本发明具有的优点和效果 ： 0017 1、 本发明可在实验室采用螺旋管段代替平板进行焊接工艺评定焊。 0018 2、 本发明焊接过程管段的运动方式为周向旋转与轴向平移， 其驱动均采用交流伺 服驱动系统， 合成的螺旋运动速度精度高。 0019 3、 本发明激光跟踪系统、 数字化逆变焊接电源系统、 焊接参数实时采集与记录系 统及交流伺服驱动系统， 实验过程可实现焊缝自动跟踪以及焊接位置、 焊接参数、 坡口尺 寸、 焊道形貌的实时检测与记录。 附图说明 ： 0020 图 1 是多功能多丝埋弧焊接装置的整体结构示意图。 0021 图 2 是图 1 的俯。
12、视图。 0022 图 3 是外焊主机与多自由度 6 丝埋弧外焊与 MAG 外焊机头结构主视图。 0023 图 4 是图 3 的左视图。 0024 图 5 是图 3 的俯视图。 0025 图 6 是多自由度 6 丝埋弧外焊与 MAG 外焊机头水平旋转示意图。 0026 图 7 是多自由度 6 丝埋弧外焊与 MAG 外焊机头侧倾示意图。 0027 图 8 是内焊机构与 4 丝直缝埋弧内焊机头结构示意图。 0028 图 9 是图 8 的俯视图。 0029 图 10 是 3 丝螺旋埋弧内焊机头结构示意图。 0030 图 11 是 TIG/MIG 组合内焊机头结构示意图。 0031 图 12 是多功能台。
13、车机构主视图。 0032 图 13 是图 12 的俯视图。 说 明 书 CN 103831509 A 4 3/8 页 5 0033 附图说明 ： 1、 焊接辅助台架 ； 2、 外焊主机 ； 3、 多自由度 6 丝埋弧外焊与 MAG 外焊 机头 ； 4、 内焊升降立柱 ； 5、 内焊升降悬臂 ； 6、 内焊三维调节机构 ； 7、 4 丝直缝埋弧内焊机 头 ； 8、 3 丝螺旋埋弧内焊机头 ； 9、 TIG/MIG 组合内焊机头 ； 10、 多功能焊接台车 ； 11、 数字化 SAW 焊机 ； 12、 MAG 外焊焊机 ； 13、 TIG 内焊焊机 ； 14、 MIG 内焊焊机 ； 15、 MAG。
14、 外焊水冷箱 ； 16、 TIG/MIG 内焊水冷箱 ； 17、 MIG 内焊送丝机 ； 18、 SAW 内焊送丝机 ； 19、 外焊焊剂大料斗 ； 20、 外焊送丝盘 ； 21、 内焊焊丝盘 ； 22、 焊剂供给装置 ； 23、 焊剂回收装置 ； 24、 气保焊气体配比 柜 ； 25、 外焊控制台 ； 26、 内焊控制台 ； 27、 焊接轨道 ； 2-1、 外焊主机横移底座 ； 2-2、 外焊主机 立柱 ； 2-3、 外焊主机焊悬臂 ； 2-4、 外焊主机驱动机构 ； 2-5、 底座直线导轨 ； 2-6、 底座丝杠丝 母 ； 2-7、 立柱直线导轨 ； 2-8、 立柱丝杠丝母 ； 3-1、 。
15、外焊机头水平旋转机构 ； 3-2、 外焊机头侧 倾机构 ； 3-3、 外焊水平微调移动机构 ； 3-4 外焊垂直微调移动机构 ； 3-5、 外焊微调驱动伺服 电机 ； 3-6、 6 丝 SAW 外焊送丝机构弧形支架 ； 3-7、 6 丝 SAW 外焊送丝机安装固定机构 ； 3-8、 6 丝 SAW 外焊送丝机 ； 3-9、 MAG 外焊送丝机 ； 3-10、 6 丝 SAW 外焊丝矫直器 ； 3-11、 MAG 外焊 丝矫直器 ； 3-12、 6 丝 SAW 外焊送丝弹簧管 ； 3-13、 MAG 外焊送丝弹簧管 ； 3-14、 6 丝 SAW 外焊 焊枪 ； 3-15、 MAG 外焊水冷焊枪。
16、 ； 3-16、 6 丝 SAW 外焊机构拐型连接件 ； 3-17、 MAG 外焊机构连 接件 ； 3-18、 6 丝 SAW 外焊焊枪前后倾角及间距调整机构 ； 3-19、 MAG 外焊垂直位置调节机 构 ； 3-20、 埋弧焊激光跟踪监测系统 ； 3-21、 焊剂小料斗 ； 3-22、 焊剂回收嘴 ； 4-1、 内焊升降 立柱架 ； 4-2、 内焊立柱底座 ； 4-3、 内焊升降立柱驱动机构 ； 5-1、 内焊升降悬臂梁 ； 5-2、 内焊 升降悬臂左侧滑动机构 ； 5-3、 内焊升降悬臂右侧滑动机构 ； 6-1、 内焊三维调节机构 X 轴滑 架 ； 6-2、 内焊三维调节机构 Y 轴滑架。
17、 ； 6-3、 内焊三维调节机构 Z 轴滑架 ； 7-1、 4 丝直缝埋弧 内焊焊枪 ； 7-2、 4 丝直缝埋弧内焊焊枪前后倾角及间距调整机构 ； 7-3、 4 丝直缝埋弧内焊焊 枪随动机构 ； 7-4、 4 丝直缝埋弧内焊激光指示灯 ； 7-5、 4 丝直缝埋弧内焊视频器 ； 7-6、 4 丝 直缝埋弧内焊焊剂供给料斗 ； 7-7、 4 丝直缝埋弧内焊焊剂回收嘴 ； 7-8、 4 丝直缝埋弧内焊连 接板 ； 8-1、 3 丝螺旋埋弧内焊焊枪 ； 8-2、 3 丝螺旋埋弧内焊焊剂船 ； 8-3、 3 丝螺旋埋弧内焊 焊枪前后倾角及间距调整机构 ； 8-4、 3 丝螺旋埋弧内焊焊枪水平旋转机构。
18、 ； 8-5、 3 丝螺旋埋 弧内焊焊枪侧倾机构 ； 8-6、 3 丝螺旋埋弧内焊激光指示灯 ； 8-7、 3 丝螺旋埋弧内焊视频监视 器 ； 8-8、 3 丝螺旋埋弧内焊焊剂供给料斗 ； 8-9、 3 丝螺旋埋弧内焊焊剂回收嘴 ； 8-10、 3 丝螺 旋埋弧内焊连接板 ； 9-1、 MIG 水冷焊枪 ； 9-2、 MIG 焊枪升降机构 ； 9-3、 MIG 焊枪摆动机构 ； 9-4、 TIG 水冷焊枪 ； 9-5、 TIG 送丝管 ； 9-6、 TIG 焊送丝机 ； 9-7、 TIG 焊枪摆动机构 ； 9-8、 TIG 焊枪弧压调节机构 ； 9-9、 TIG/MIG 内焊连接板 ； 10-。
19、1、 平板焊接工作台 ； 10-2、 钢管支撑与旋 转辊机构 ； 10-3、 钢管防窜压紧机构 ； 10-4 焊接导电刷组 ； 10-5、 台车车架 ； 10-6、 台车驱动 机构 ； 10-7、 旋转辊驱动机构 ； 10-8、 气缸组 ； 10-9、 台车行走辊轮。 具体实施方式 ： 0034 实施例 1 ： 进行 142221.4mm 螺旋缝钢管实例 0035 如图 1 至图 13 所示， 一种多功能多丝埋弧焊接装置， 包括焊接辅助台架 1、 外焊主 机 2、 多自由度 6 丝埋弧外焊与 MAG 外焊机头 3、 内焊升降立柱 4、 内焊升降悬臂 5、 内焊三维 调节机构 6、 4 丝直缝埋。
20、弧内焊机头 7、 3 丝螺旋埋弧内焊机头 8、 TIG/MIG 组合内焊机头 9、 多功能焊接台车 10、 数字化 SAW 焊机 11、 MAG 外焊焊机 12、 TIG 内焊焊机 13、 MIG 内焊焊机 14、 MAG 外焊水冷箱 15、 TIG/MIG 内焊水冷箱 16、 MIG 内焊送丝机 17、 SAW 内焊送丝机 18、 外 说 明 书 CN 103831509 A 5 4/8 页 6 焊焊剂大料斗 19、 外焊送丝盘 20、 内焊焊丝盘 21、 焊剂供给装置 22、 焊剂回收装置 23、 气保 焊气体配比柜 24、 外焊控制台 25、 内焊控制台 26、 焊接轨道 27。 003。
21、6 所述数字化 SAW 焊机 11、 MAG 外焊焊机 12、 MAG 外焊水冷箱 15、 外焊焊剂大料斗 19、 外焊送丝盘 20、 焊剂供给装置 22 分别固定于焊接辅助台架 1 上方 ； 外焊主机 2 安装于 焊接辅助台架 1 的左下方 ； 多自由度 6 丝埋弧外焊与 MAG 外焊机头 3 通过外焊机头水平旋 转机构 3-1 与外焊主机 2 的外焊主机焊悬臂 2-3 联接， 每把焊枪可在空间位置前后、 左右及 上下移动， 同时还可在水平面与垂直面旋转 ； 内焊升降立柱4安装固定于焊接辅助台架1右 前方 ； 内焊升降悬臂 5 通过内焊升降悬臂左侧滑动机构 5-2 和内焊升降悬臂右侧滑动机构。
22、 5-3 与内焊升降立柱 4 相联接， 并伸向左方 ； 内焊三维调节机构 6、 4 丝直缝埋弧内焊机头 7 依次通过螺杆安装固定在内焊升降悬臂 5 左端 ； 3 丝螺旋埋弧内焊机头 8、 TIG/MIG 组合内 焊机头 9 分别通过 3 丝螺旋埋弧内焊连接板 （8-10） 和 TIG/MIG 内焊连接板 9-9 安装于内 焊三维调节机构 6 的左端 ； 焊接轨道 27 安装于多自由度 6 丝埋弧外焊与 MAG 外焊机头的正 下方， 并一直延伸到和内焊升降立柱4的正前方， 焊接轨道27由两条平行轨道组成 ； 多功能 焊接台车10放置于焊接轨道27之上， 可在导轨上无级变速直线运动 ； TIG内焊。
23、焊机13、 MIG 内焊焊机 14、 TIG/MIG 内焊水冷箱 16、 气保焊气体配比柜 24 分别固定于焊接辅助台架 1 后 下方 ； MIG 内焊送丝机 17 和 SAW 内焊送丝机 18 分别安装固定于内焊升降悬臂 5 内 ； 内焊焊 丝盘 21 安装固定于内焊升降立柱 4 右方 ； 焊剂回收装置 23 安装固定于焊接辅助台架 1 右 方 ； 外焊控制台 25 和内焊控制台 26 分别固定于多自由度 6 丝埋弧外焊与 MAG 外焊机头 3 以及 4 丝直缝埋弧内焊机头 7 外侧， 并与多功能焊接台车 10 保留 20-30mm 位置。 0037 所述外焊主机 2、 多自由度 6 丝埋弧。
24、外焊与 MAG 外焊机头 3、 多功能焊接台车 10、 数字化 SAW 焊机 11、 MAG 外焊焊机 12、 MAG 外焊水冷箱 15、 焊剂供给装置 22、 焊剂回收装置 23、 气保焊气体配比柜 24 分别与外焊控制台 25 相联接 ； 内焊升降立柱 4、 内焊升降悬臂 5、 内焊三维调节机构 6、 4 丝直缝埋弧内焊机头 7、 3 丝螺旋埋弧内焊机头 8、 TIG/MIG 组合内 焊机头 9、 多功能焊接台车 10、 TIG 内焊焊机 13、 MIG 内焊焊机 14、 TIG/MIG 内焊水冷箱 16、 MIG 内焊送丝机 17、 SAW 内焊送丝机 18、 焊剂供给装置 22、 焊剂。
25、回收装置 23、 气保焊气体配 比柜 24 分别与内焊控制台 26 相联接。 0038 如图 3 至图 5 所示， 外焊主机 2 主要包括外焊主机横移底座 2-1、 外焊主机立柱 2-2、 外焊主机焊悬臂2-3、 外焊主机驱动机构2-4、 底座直线导轨2-5、 底座丝杠丝母2-6、 立 柱直线导轨 2-7、 立柱丝杠丝母 2-8 等构造。其中， 外焊主机立柱 2-2 安装于外焊主机横移 底座 2-1 上方， 并与底座直线导轨 2-5 和底座丝杠丝母 2-6 联接， 外焊主机立柱 2-2 可在外 焊主机横移底座2-1上方前后移动 ； 外焊主机焊悬臂2-3安装于外焊主机立柱2-2前方， 并 与立柱。
26、直线导轨2-7和立柱丝杠丝母2-8联接， 外焊主机焊悬臂2-3可在外焊主机立柱2-2 前方上下移动 ； 外焊主机驱动机构 2-4 分别安装于外焊主机横移底座 2-1 后方和外焊主机 立柱 2-2 上方。所述外焊主机 2 用于连接支撑多自由度 6 丝埋弧外焊与 MAG 外焊机头 3， 并 可对焊接位置进行水平 - 垂直方向上的粗调。 0039 为可满足平板对接焊、 直缝 / 螺旋缝焊管外焊、 不锈钢复合焊管外焊机头的位置 参数、 焊枪位置参数及焊接工艺的调整要求， 本实施例提供的多功能多丝埋弧焊接装置包 含多自由度 6 丝埋弧外焊与 MAG 外焊机头 3。 0040 如图3至图7所示， 所述多自。
27、由度6丝埋弧外焊与MAG外焊机头3包括外焊机头水 说 明 书 CN 103831509 A 6 5/8 页 7 平旋转机构 3-1、 外焊机头侧倾机构 3-2、 外焊水平微调移动机构 3-3、 外焊垂直微调移动机 构3-4、 外焊微调驱动伺服电机3-5、 6丝SAW外焊送丝机构弧形支架3-6、 6丝SAW外焊送丝 机安装固定机构 3-7、 6 丝 SAW 外焊送丝机 3-8、 MAG 外焊送丝机 3-9、 6 丝 SAW 外焊丝矫直器 3-10、 MAG 外焊丝矫直器 3-11、 6 丝 SAW 外焊送丝弹簧管 3-12、 MAG 外焊送丝弹簧管 3-13、 6 丝 SAW 外焊焊枪 3-14。
28、、 MAG 外焊水冷焊枪 3-15、 6 丝 SAW 外焊机构拐型连接件 3-16、 MAG 外 焊机构连接件 3-17、 6 丝 SAW 外焊焊枪前后倾角及间距调整机构 3-18、 MAG 外焊垂直位置调 节机构 3-19、 埋弧焊激光跟踪监测系统 3-20、 焊剂小料斗 3-21、 焊剂回收嘴 3-22。 0041 其中， 外焊水平微调移动机构3-3安装固定于外焊机头水平旋转机构3-1上方 ； 外 焊垂直微调移动机构 3-4 安装固定于外焊水平微调移动机构 3-3 上方 ； 外焊微调驱动伺服 电机 3-5 分别安装固定于外焊水平微调移动机构 3-3 的后方和外焊垂直微调移动机构 3-4 的。
29、上方 ； 外焊机头侧倾机构 3-2 安装固定于外焊垂直微调移动机构 3-4 的前方 ； 6 丝 SAW 外 焊送丝机构弧形支架3-6通过6丝SAW外焊机构拐型连接件3-16与外焊机头侧倾机构3-2 相联接 ； 6 丝 SAW 外焊送丝机 3-8 通过 6 丝 SAW 外焊送丝机安装固定机构 3-7 与 6 丝 SAW 外 焊送丝机构弧形支架 3-6 相联接 ； 6 丝 SAW 外焊焊枪前后倾角及间距调整机构 3-18 安装固 定于 6 丝 SAW 外焊机构拐型连接件 3-16 的下方 ； 6 丝 SAW 外焊丝矫直器 3-10、 6 丝 SAW 外焊 送丝弹簧管 3-12 依次安装固定于 6 。
30、丝 SAW 外焊送丝机 3-8 与 6 丝 SAW 外焊焊枪前后倾角 及间距调整机构3-18之间 ； 6丝SAW外焊焊枪3-14安装在6丝SAW外焊焊枪前后倾角及间 距调整机构 3-18 前方， 并与 6 丝 SAW 外焊送丝弹簧管 3-12 相联接 ； 焊剂小料斗 3-21 安装 固定在埋弧焊激光跟踪监测系统 3-20 的左前侧 ； 焊剂回收嘴 3-22 安装固定于 6 丝 SAW 外 焊焊枪前后倾角及间距调整机构 3-18 的右前侧 ； MAG 外焊送丝机 3-9 通过 MAG 外焊机构连 接件 3-17 安装固定于 6 丝 SAW 外焊机构拐型连接件 3-16 的左侧 ； MAG 外焊丝。
31、矫直器 3-11 安装固定于 MAG 外焊送丝机 3-9 上方 ； MAG 外焊送丝弹簧管 3-13、 MAG 外焊水冷焊枪 3-15 依次安装在 MAG 外焊送丝机 3-9 下方， 并通过 MAG 外焊垂直位置调节机构 3-19 与 6 丝 SAW 外焊机构拐型连接件 3-16 左侧相联接。 0042 如图 8 和图 9 所示， 所述内焊升降立柱 4 包括内焊升降立柱架 4-1、 内焊立柱底座 4-2、 内焊升降立柱驱动机构 4-3。其中， 内焊升降立柱架 4-1 安装固定在内焊立柱底座 4-2 上方 ； 内焊升降立柱驱动机构4-3分别安装于内焊升降立柱架4-1的左上方和右上方位置。 004。
32、3 如图 8 和图 9 所示， 所述内焊升降悬臂 5 包括内焊升降悬臂梁 5-1、 内焊升降悬臂 左侧滑动机构 5-2、 内焊升降悬臂右侧滑动机构 5-3。其中， 内焊升降悬臂梁 5-1 通过内焊 升降悬臂左侧滑动机构5-2和内焊升降悬臂右侧滑动机构5-3安装固定在内焊升降立柱架 4-1 上。 0044 如图8和图9所示， 所述内焊三维调节机构6包括内焊三维调节机构X轴滑架6-1、 内焊三维调节机构 Y 轴滑架 6-2、 内焊三维调节机构 Z 轴滑架 6-3。其中， 内焊三维调节机 构 X 轴滑架 6-1、 内焊三维调节机构 Y 轴滑架 6-2、 内焊三维调节机构 Z 轴滑架 6-3 依次安 。
33、装固定在内焊升降悬臂梁 5-1 的左侧。 0045 为满足直缝焊管内焊机头的位置参数、 焊枪位置参数及焊接工艺调整的要求， 本 实施例公开的多功能多丝埋弧焊接装置安装有 4 丝直缝埋弧内焊机头 7。如图 8 和图 9 所 示， 所述 4 丝直缝埋弧内焊机头 7 包括 4 丝直缝埋弧内焊焊枪 7-1、 4 丝直缝埋弧内焊焊枪 前后倾角及间距调整机构7-2、 4丝直缝埋弧内焊焊枪随动机构7-3、 4丝直缝埋弧内焊激光 说 明 书 CN 103831509 A 7 6/8 页 8 指示灯 7-4、 4 丝直缝埋弧内焊视频器 7-5、 4 丝直缝埋弧内焊焊剂供给料斗 7-6、 4 丝直缝埋 弧内焊焊剂。
34、回收嘴 7-7、 4 丝直缝埋弧内焊连接板 7-8。 0046 其中， 4丝直缝埋弧内焊焊枪7-1安装在4丝直缝埋弧内焊焊枪前后倾角及间距调 整机构 7-2 上 ； 4 丝直缝埋弧内焊焊枪随动机构 7-3 安装于 4 丝直缝埋弧内焊焊枪前后倾 角及间距调整机构 7-2 后方 ； 4 丝直缝埋弧内焊焊剂回收嘴 7-7 安装固定在 4 丝直缝埋弧 内焊焊枪前后倾角及间距调整机构 7-2 的前方 ； 4 丝直缝埋弧内焊激光指示灯 7-4、 4 丝直 缝埋弧内焊视频器 7-5、 4 丝直缝埋弧内焊焊剂供给料斗 7-6 安装固定在 4 丝直缝埋弧内焊 焊枪前后倾角及间距调整机构 7-2 与 4 丝直缝埋。
35、弧内焊焊枪随动机构 7-3 之间 ； 4 丝直缝 埋弧内焊连接板 7-8 安装固定在 4 丝直缝埋弧内焊机头 7 后方， 用于联接 4 丝直缝埋弧内 焊机头 7 与内焊三维调节机构 6。 0047 本实施例的多功能多丝埋弧焊接装置设置有 3 丝螺旋埋弧内焊机头 8， 可以满足 螺旋埋弧焊管内焊机头位置参数、 焊枪位置参数及焊接工艺的调整要求。如图 10 所示， 所 述3丝螺旋埋弧内焊机头8包括3丝螺旋埋弧内焊焊枪8-1、 3丝螺旋埋弧内焊焊剂船8-2、 3 丝螺旋埋弧内焊焊枪前后倾角及间距调整机构 8-3、 3 丝螺旋埋弧内焊焊枪水平旋转机构 8-4、 3 丝螺旋埋弧内焊焊枪侧倾机构 8-5、。
36、 3 丝螺旋埋弧内焊激光指示灯 8-6、 3 丝螺旋埋弧 内焊视频监视器 8-7、 3 丝螺旋埋弧内焊焊剂供给料斗 8-8、 3 丝螺旋埋弧内焊焊剂回收嘴 8-9、 3 丝螺旋埋弧内焊连接板 8-10。 0048 其中， 3丝螺旋埋弧内焊焊枪8-1安装在3丝螺旋埋弧内焊焊枪前后倾角及间距调 整机构 8-3 上 ； 3 丝螺旋埋弧内焊焊剂船 8-2 安装固定在 3 丝螺旋埋弧内焊焊枪 8-1 外侧 ； 3 丝螺旋埋弧内焊焊枪前后倾角及间距调整机构 8-3 通过 3 丝螺旋埋弧内焊焊枪侧倾机构 8-5 与 3 丝螺旋埋弧内焊焊枪水平旋转机构 8-4 相联接 ； 3 丝螺旋埋弧内焊焊剂回收嘴 8-9。
37、 安装在 3 丝螺旋埋弧内焊焊枪前后倾角及间距调整机构 8-3 的前方 ； 3 丝螺旋埋弧内焊激 光指示灯 8-6、 3 丝螺旋埋弧内焊视频监视器 8-7、 3 丝螺旋埋弧内焊焊剂供给料斗 8-8 安装 依次安装在 3 丝螺旋埋弧内焊焊枪前后倾角及间距调整机构 8-3 与 3 丝螺旋埋弧内焊悬臂 连接板 8-10 之间 ； 3 丝螺旋埋弧内焊连接板 8-10 安装固定在 3 丝螺旋埋弧内焊机头 8 后 方， 用于联接 3 丝螺旋埋弧内焊机头 8 与内焊三维调节机构 6。 0049 如图 11 所示， 所述 TIG/MIG 组合内焊机头 9 包括 MIG 水冷焊枪 9-1、 MIG 焊枪升 降机。
38、构 9-2、 MIG 焊枪摆动机构 9-3、 TIG 水冷焊枪 9-4、 TIG 送丝管 9-5、 TIG 焊送丝机 9-6、 TIG 焊枪摆动机构 9-7、 TIG 焊枪弧压调节机构 9-8、 TIG/MIG 内焊连接板 9-9。 0050 其中， MIG 水冷焊枪 9-1 通过 MIG 焊枪升降机构 9-2 与 MIG 焊枪摆动机构 9-3 相 联接 ； TIG 水冷焊枪 9-4 通过 TIG 焊枪弧压调节机构 9-8 与 TIG 焊枪摆动机构 9-7 相联接 ； TIG 焊送丝机 9-6 安装在 TIG 水冷焊枪 9-4 后方 ； TIG 送丝管 9-5 安装在 TIG 焊送丝机 9-6。
39、 与 TIG 水冷焊枪 9-4 之间， 并与 TIG 焊送丝机 9-6 前端相联接 ； TIG/MIG 内焊连接板 9-9 在 TIG/MIG 组合内焊机头 9 后方， 用于联接 TIG/MIG 组合内焊机头 9 与内焊三维调节机构 6。 0051 如图 12 和图 13 所示， 所述多功能焊接台车 10 包括平板焊接工作台 10-1、 钢管支 撑与旋转辊机构10-2、 钢管防窜压紧机构10-3、 焊接导电刷组10-4、 台车车架10-5、 台车驱 动机构 10-6、 旋转辊驱动机构 10-7、 气缸组 10-8、 台车行走辊轮 10-9。 0052 其中， 钢管防窜压紧机构 10-3 安装固。
40、定在台车车架 10-5 的左右两端 ； 焊接导电 刷组 10-4 安装在台车车架 10-5 中间区域位置 ； 气缸组 10-8 分别安装在钢管防窜压紧机 说 明 书 CN 103831509 A 8 7/8 页 9 构 10-3 左右侧与焊接导电刷组 10-4 的下方， 可驱动钢管防窜压紧机构 10-3 和焊接导电刷 组10-4运动 ； 钢管支撑与旋转辊机构10-2安装在钢管防窜压紧机构10-3与焊接导电刷组 10-4 之间 ； 旋转辊驱动机构 10-7 与钢管支撑与旋转辊机构 10-2 相联接， 可驱动钢管支撑 与旋转辊机构 10-2 周向旋转 ； 台车驱动机构 10-6 安装固定在台车车架。
41、 10-5 的右后方， 可 驱动多功能焊接台车10在焊接轨道27上运动 ； 平板焊接工作台10-1安装在台车车架10-5 中间区域和焊接导电刷组10-4上方， 进行钢管焊接时可将平板焊接工作台10-1吊走 ； 台车 行走辊轮 10-9 安装在台车车架 10-5 下方。 0053 本实施例提供的多功能多丝埋弧焊接装置， 可实现螺旋缝钢管的粗丝 MAG/MIG 预 焊， 外缝单丝、 双丝及3丝-6丝埋弧焊工艺， 内缝单丝、 双丝及3丝埋弧焊工艺 ； 以上所有的 焊接工艺都可在该焊接装置上完成， 该焊接装置双面焊一次焊接的板 / 壁厚可达到 50mm， 焊接工艺过程可节约大量人力财力、 耗时短、 效。
42、率高。 此外， 在焊接的同时， 可实现焊接坡口 尺寸、 焊接参数及焊接位置的实时检测与记录， 以及焊接参数可随焊接坡口尺寸自动调整。 0054 实施例 2 ： 0055 采用实施例 1 所述的多功能多丝埋弧焊接装置进行 142221.4mm 螺旋缝管内 焊。 0056 将已成型好的螺旋缝管材段放于钢管支撑与旋转锟机构 10-2 上， 在钢管两端的 端面和内壁采用钢管防窜压紧机构 10-3 将待焊钢管压紧， 调控钢管支撑与旋转锟机构 10-2将螺旋钢管焊接坡口旋转到钢管内下平面中心位置。 并在内焊三维调节机构Z轴滑架 6-3 的左端安装 3 丝螺旋埋弧内焊机头 8。 0057 调控多功能焊接台车。
43、 10、 内焊升降立柱 4 及内焊升降悬臂 5 将 3 丝螺旋埋弧内焊 机头 8 伸到钢管内部坡口中心线上， 并使枪头距管体内表面水平位置约 30-50mm。 0058 根据焊接工艺设计要求调节 3 丝螺旋埋弧内焊焊枪水平旋转机构 8-4 和 3 丝螺旋 埋弧内焊焊枪侧倾机构 8-5， 将 3 丝螺旋埋弧内焊机头 8 水平旋转约 69.9， 垂直侧倾旋转 约 5.5， 确保 3 丝螺旋埋弧内焊焊枪 8-1 每把焊枪都在坡口钝边平面内。同时， 调控内焊 三维调节机构 Y 轴滑架 6-2、 内焊三维调节机构 Z 轴滑架 6-3 及 3 丝直缝埋弧内焊焊枪前 后倾角及间距调整机构 8-3， 将焊丝调。
44、整到坡口中心， 并按照焊接工艺设计要求将焊丝偏心 距、 倾角、 伸长量及焊丝间距调到规定范围。 0059 启动数字化SAW焊机11， 通过操作内焊控制台26的人机界面设置好焊接电流和电 压， 选择多功能焊接台车10的运行为直线行走的同时， 钢管支撑与旋转锟机构10-2带动钢 管周向旋转合成螺旋缝方式行走。 0060 开启焊剂供给装置22、 焊剂回收装置23、 3丝螺旋埋弧内焊激光指示灯8-6、 3丝螺 旋埋弧内焊视频监视器 8-7， 启动焊接按钮进行焊接， 焊接过程自动检测并记录焊接参数的 实时变化及焊接位置， 并通过视 3 丝螺旋埋弧内焊视频监视器 8-7 观测 3 丝螺旋埋弧内焊 激光指示。
45、灯 8-6 的位置， 同时可控制内焊三维调节机构 X 轴滑架 6-1 调整焊接位置。 0061 实施例 3 ： 0062 采用实施例 1 所述的多功能多丝埋弧焊接装置进行 142221.4mm 螺旋缝管外 焊。 0063 内焊完成后， 控制多功能焊接台车 10 将钢管运输到多自由度 6 丝埋弧外焊与 MAG 外焊机头 3 下方， 并调节钢管支撑与旋转锟机构 10-2 将焊接坡口旋转到钢管上平面。 说 明 书 CN 103831509 A 9 8/8 页 10 0064 调控外焊主机 2 的外焊主机横移底座 2-1、 外焊主机立柱 2-2、 外焊主机焊悬臂 2-3， 将多自由度 6 丝埋弧外焊与。
46、 MAG 外焊机头 3 调接到坡口中心位置附近， 并使 6 丝 SAW 外焊焊枪 3-14 的枪头距螺旋缝管约 30mm 50mm。 0065 根据焊接工艺设计要求调节外焊机头水平旋转机构 3-1 与外焊机头侧倾机构 3-2， 将多自由度 6 丝埋弧外焊与 MAG 外焊机头 3 水平旋转约 69.9， 垂直侧倾旋转约 5.5， 确保确保 6 丝 SAW 外焊焊枪 3-14 的每把焊枪都在坡口钝边平面内。同时， 调控外焊 水平微调移动机构3-3、 外焊垂直微调移动机构3-4及6丝SAW外焊焊枪前后倾角与间距调 整机构 3-18， 将焊丝调整到坡口中心， 并按照焊接工艺设计要求将焊丝偏心距、 倾角。
47、、 伸长 量及焊丝间距调到规定范围。 0066 启动数字化SAW焊机11， 通过操作外焊控制台25的人机界面设置好焊接电流和电 压， 选择多功能焊接台车10的运行为直线行走的同时， 钢管支撑与旋转锟机构10-2带动钢 管周向旋转合成螺旋缝方式行走。 0067 开启焊剂供给装置22、 焊剂回收装置23及埋弧焊激光跟踪监测系统3-20， 启动外 焊控制台 25 的焊接按钮进行焊接。焊接过程中， 外焊控制台 25 及埋弧焊激光跟踪监测系 统 3-20 可自动检测并记录焊接坡口尺寸、 焊接参数的实时变化及焊接位置。 0068 焊接参数见下表 ： 0069 0070 以上内容是结合具体的优选实施方式对本。
48、发明所作的进一步详细说明， 不能认定 本发明的具体实施方式仅限于此， 对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说， 在不脱 离本发明构思的前提下， 还可以做出若干简单的推演或替换， 都应当视为属于本发明由所 提交的权利要求书确定专利保护范围。 说 明 书 CN 103831509 A 10 1/6 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103831509 A 11 2/6 页 12 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103831509 A 12 3/6 页 13 图 5 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103831509 A 13 4/6 页 14 图 8 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 103831509 A 14 5/6 页 15 图 11 图 12 说 明 书 附 图 CN 103831509 A 15 6/6 页 16 图 13 说 明 书 附 图 CN 103831509 A 16 。