一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法及系统，涉及焊接控制技术领域，针对目前焊接钢管埋弧焊接的控制调节过程存在调节效率差而导致焊接稳定性差和能耗高的问题，通过焊接经验值、热量转化效率、焊接实际参数及焊接外观齿轮及性能的特点进行有效的结合，确定焊接参数并在焊接过程中不断修正参数值，用于实际生产的指导及应用，提高焊接稳定性并降低焊接能耗。低焊接能耗。低焊接能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及焊接控制
，具体涉及一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法及系统。

技术介绍

[0002]防腐钢管作为输送渠道使用量较大，而在整个钢管产品序列中，涉及到口径DN300mm以上的管材则以螺旋钢管为主。螺旋钢管是以钢带或钢板为原材料通过螺旋机组的卷至成型再通过在线焊接、水压检测、X射线检测或超声波检测，修补及平头倒棱等工序形成的管材。该类管材以成本低、安全系数高、生产效率高等优势，在行业内得到了广泛的推广及应用。
[0003]虽然目前螺旋钢管生产线升级速度较快、自动化程度越来越高，但是目前一直制约生产且难以解决的主要环节为埋弧焊接流程。采用埋弧焊接，在生产时需要依据焊接状态、原材料状态等进行实时的调节，但目前的调节方式多依赖于焊接人员的操作，受人为因素的不利影响较大，虽然现有技术中公开了一些相关的控制调节方法，但其修正过程中实时调节效率较差，存在焊接稳定性差和焊接能耗高的问题，严重制约生产效率及产品质量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法及系统，通过焊接经验值、热量转化效率、焊接实际参数及焊接外观齿轮及性能的特点进行有效的结合，确定焊接参数并在焊接过程中不断修正参数值，用于实际生产的指导及应用，提高焊接稳定性并降低焊接能耗。
[0005]本专利技术的第一目的是提供一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，采用以下方案：
[0006]依据焊缝形状计算焊缝截面积，并结合焊接速度和钢管参数计算焊缝融化所需的理论热量；
[0007]设定焊接电流和焊接电压，获取焊接能量，比对焊接能量和理论热量；
[0008]当焊接能量与理论热量的比值不在设定范围内时，调节焊接电流及焊接电压，直至焊接能量与理论热量的布置在设定范围。
[0009]进一步地，依据焊接钢管的壁厚、原材料规格确定焊缝的宽度和深度，从而确定焊缝形状以计算焊缝截面积。
[0010]进一步地，焊缝深度为焊接时熔池的熔深，其尺寸小于钢管的壁厚以避免烧穿，且大于等于0.6倍的钢管壁厚以保证其焊接强度。
[0011]进一步地，计算焊缝融化所需的理论热量包括以下步骤：
[0012]获取钢管由初始温度加热至焊接融化温度的温差；
[0013]基于焊缝截面积、焊接速度和焊丝密度计算单位长度内的焊缝区域重量；
[0014]结合温差和焊缝区域重量计算焊缝融化所需的理论热量。
[0015]进一步地，焊丝的密度与钢管的密度一致。
[0016]进一步地，设定焊接功率的有效系数，有效系数的取值范围为0.75
‑
0.85。
[0017]进一步地，在调节焊接电流时，从获取的修正范围的最小值依次向上选取，直至满足焊接能量需求。
[0018]进一步地，所述焊接电流值依据钢管壁厚、焊丝直径并结合经验值来确定。
[0019]进一步地，所述焊接电压值依据焊接电流和焊丝直径系数来确定。
[0020]本专利技术的第二目的是提供一种螺旋焊接钢管成型焊接控制系统，包括：
[0021]理论数据获取模块，被配置为：依据焊缝形状计算焊缝截面积，并结合焊接速度和钢管参数计算焊缝融化所需的理论热量；
[0022]比对模块，被配置为：设定焊接电流和焊接电压，获取焊接能量，比对焊接能量和理论热量；
[0023]调节模块，被配置为：当焊接能量与理论热量的比值不在设定范围内时，调节焊接电流及焊接电压，直至焊接能量与理论热量的布置在设定范围。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0025](1)针对目前焊接钢管埋弧焊接的控制调节过程存在调节效率差而导致焊接稳定性差和能耗高的问题，通过焊接经验值、热量转化效率、焊接实际参数及焊接外观齿轮及性能的特点进行有效的结合，确定焊接参数并在焊接过程中不断修正参数值，用于实际生产的指导及应用，提高焊接稳定性并降低焊接能耗。
[0026](2)将焊接参数值带入该公式进行修正，焊接电流从最小值依次向上选取，直至满足该要求，既能够满足焊接时熔池的熔深和熔宽要求，形成满足符合强度和形态需求的焊缝，又能够通过降低焊接电流以降低焊接能耗。
附图说明
[0027]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0028]图1为本专利技术实施例1中埋弧焊接的焊缝截面示意图。
具体实施方式
[0029]实施例1
[0030]本专利技术的一个典型实施例中，如图1所示，给出一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法。
[0031]目前螺旋钢管生产线中，以钢带或钢板为原材料通过螺旋机组卷制成型后进行焊接，采用埋弧焊接，并需要依据焊接状态、原材料状态等进行实时的调节，但目前的调节方式多依赖于焊接人员的操作，受人为因素的不利影响较大，虽然现有技术中公开了一些相关的控制调节方法，但其修正过程中实时调节效率较差，存在焊接稳定性差和焊接能耗高的问题。
[0032]基于此，本实施例提供一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，通过焊接经验值、热量转化效率、焊接实际参数及焊接外观齿轮及性能的特点进行有效的结合，确定焊接参数并在焊接过程中不断修正参数值，用于实际生产的指导及应用，提高焊接稳定性并降低焊接能耗。
[0033]下面，结合附图对上述螺旋焊接钢管成型焊接控制方法进行详细说明。
[0034]参见图1，基于螺旋钢管的成型原理，将成型速度与焊缝焊接速度进行数据化关联；将焊接原理与焊缝的几何尺寸进行结合，并根据质量守恒原理计算出焊接填充量；在质量守恒的基础上与实际能量转化的效率进行结合，利用钢管的比热容计算出总体能量需求；根据实际焊接经验及焊接要求，固定焊接需要的形态，通过传感器进行数据测量，并能够将测量的数据进行传输。
[0035]通过以上数据进行结合，建立焊接参数计算的模型，实现螺旋焊接钢管成型焊接过程参数自动控制的目的。达到焊接参数自动化、焊接质量稳定化。
[0036]在螺旋焊接钢管成型焊接的过程中，焊接工艺的重要参数包括焊接电流和焊接电压，其中焊接电流用I1表示、焊接电压用V1表示；影响成型焊接工艺的直接因素主要为成型速度、钢板厚度、坡口角度、焊丝直径等。
[0037]实际生产中已知的工艺参数包括：钢管外径(D0)、钢管壁厚(t)、钢管密度(ρ1)、钢管初始温度(T1)、钢板递进速度(v3)、焊丝直径(d1)、焊丝密度(ρ2)、焊缝需求宽度(B1)、焊缝余高(h1)、焊接融化温度(T2)。
[0038]其中，焊缝需求宽度B1取值为10mm，焊缝余高h1取值为2.5mm。
[0039]实际生产中未知的工艺参数包括：焊接电流(I1)、焊接电压(V1)、焊缝截面积(S 1)、焊接速度(v2)、焊接功率(P)、焊接功率有效系数(η)、焊接需求理论热量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，其特征在于，包括：依据焊缝形状计算焊缝截面积，并结合焊接速度和钢管参数计算焊缝融化所需的理论热量；设定焊接电流和焊接电压，获取焊接能量，比对焊接能量和理论热量；当焊接能量与理论热量的比值不在设定范围内时，调节焊接电流及焊接电压，直至焊接能量与理论热量的布置在设定范围。2.如权利要求1所述的螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，其特征在于，依据焊接钢管的壁厚、原材料规格确定焊缝的宽度和深度，从而确定焊缝形状以计算焊缝截面积。3.如权利要求2所述的螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，其特征在于，焊缝深度为焊接时熔池的熔深，其尺寸小于钢管的壁厚以避免烧穿，且大于等于0.6倍的钢管壁厚以保证其焊接强度。4.如权利要求1所述的螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，其特征在于，计算焊缝融化所需的理论热量包括以下步骤：获取钢管由初始温度加热至焊接融化温度的温差；基于焊缝截面积、焊接速度和焊丝密度计算单位长度内的焊缝区域重量；结合温差和焊缝区域重量计算焊缝融化所需的理论热量。5.如权利要求1所述的螺旋焊接钢管成型焊接控制方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪奉尧，刘建军，孔令国，徐海金，孔伟川，刘伯胜，卓昌著，陈俊，
申请(专利权)人：山东东宏管业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：