[发明专利]一种薄壁钢管高速焊接生产工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢管的焊接生产工艺及装置，特别是一种双TIG电弧的钢管新型焊接生产工艺，用该焊接方法能实现薄壁钢管的高速焊接以及厚壁钢管的打底焊。

背景技术

焊接技术是目前钢管生产的关键技术，其决定了钢管生产的质量和效率，各种不同焊接工艺方法焊接速度的限制成为提高钢管产量的主要难题。对于薄壁(壁厚≤3mm)钢管，直流TIG焊是其主要的焊接生产工艺之一。如对于工业用不锈钢管，既要求钢管焊缝完全焊透且内外表面成形美观，又要求焊缝具有较高的力学性能。因此，焊接速度成为不锈钢管焊接产量提高的瓶颈。在不考虑钨极烧损的条件下，采用大电流施焊，对于壁厚1.5mm不锈钢管焊接生产，焊接速度最高仅为1.8m/min，对于1.0mm厚的不锈钢管，其焊接生产速度最高可达2.5m/min。如果为了提高不锈钢管产量再进一步提高焊接速度，则会造成焊缝表面咬边、凹坑、驼峰焊道等表面成形缺陷并影响焊缝力学性能，从而造成钢管质量不达标。因此，在保证焊缝表面成形和力学性能达到标准要求的条件下，提高焊接速度成为薄壁钢管生产企业提高产量共同面对的难题。

尽管高频电阻焊可以达到很高的焊接速度，但由于管内壁的飞边难于清除，不能满足对焊缝内表面成形的要求，限制了其在对管内壁焊缝成形有一定要求的工业钢管生产中的应用。作为一种高能量密度的焊接工艺方法，等离子弧焊也可以实现较高速度的焊接，但是在速度超过2～3m/min之后，其焊缝表面成形与TIG焊一样也会出现诸如咬边、凹坑、驼峰等成形缺陷。另外，高频电阻焊和等离子弧焊相对TIG焊来说，其焊接设备的成本要高的多。

对于不锈钢等钢铁材料来说，由于液态金属的粘度大，在高速TIG焊接条件下，在电弧力的排斥作用和运动惯性作用下，熔池金属主要向熔池后方堆积。由于焊接速度快，熔池冷却速度也快，堆积到熔池后方的液态金属还未来得及回流填充塌陷的熔池时便凝固成形，从而造成咬边、凹坑以及驼峰焊道等表面成形缺陷，有这些缺陷存在的焊缝一方面表面成形不达标，另一方面也严重降低了焊缝的力学性能。根据焊缝表面成形缺陷形成的原因，采用附加热源来延长液态金属存在的时间，以便可以使其能够回流填充熔池的凹陷，形成平、表面平整连续的焊缝。

发明内容

本发明目的是提供一种薄壁钢管高速焊接生产工艺及装置，该工艺不仅可以实现薄壁钢管的高速、高效焊接生产，还可以实现厚壁钢管多层焊接生产中的高速打底焊，解决了薄壁钢管焊接生产产量低的技术难题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种薄壁钢管高速焊接生产工艺，将不锈钢带经过整形卷成钢管形连续输送至焊接位置，焊接位置处设置前后两个TIG焊接电源，先经第一TIG电弧焊接使焊缝完全焊透并保证钢管内表面的焊缝成形，随后经第二TIG电弧对第一TIG电弧形成的熔池后部进行加热，保证钢管外表面焊缝平整连续。

所述的焊接速度为1.0-8.0m/min，钢管壁厚范围0.5-6mm。

所述的第一TIG电弧由第一TIG焊枪产生，第二TIG电弧由第二TIG焊枪产生。

所述的第二TIG焊枪与第一TIG焊枪之间距离为0-60mm。

所述的第一TIG焊枪在钢管对接坡口平面内与钢管的水平对接焊缝成40-90°夹角的姿态，第一TIG电弧的焊接电流在30-400A、电弧电压在10-40V之间，钨极尖端到对接边上表面的距离为0.1-5mm。

所述的第二TIG焊枪与第一TIG焊枪在同一平面内，在钢管对接坡口平面内与钢管的水平对接焊缝成60-90°夹角，第二TIG电弧的焊接电流为30-350A、电弧电压为10-40V，钨极尖端到对接边上表面的距离为0.1-5mm。

所述的钢管为圆形管或方形管或椭圆形管及其他异型管。

一种薄壁钢管高速焊接生产装置，包括钢管输送装置、平焊焊接装置，平焊焊接装置包括在焊接位置设置的前后两个独立的TIG焊接电源，两个TIG焊接电源分别产生第一TIG电弧和第二TIG电弧，第二TIG焊枪与第一TIG焊枪在同一个平面内，且位于其后面，两焊枪之间距离为0-60mm，成0-90°夹角。