摘要：本文结合移动式管道焊接工作站在中海油惠炼二期项目施工中的应用，阐述了移动式管道焊接工作站的设备组成结构和操作流程及焊接工艺方法。在石油化工建设项目中，移动式管道焊接工作站有效解决了管道预制阶段手工焊接劳动强度大而生产率较低的问题。
关键词：移动式管道焊接工作站；自动化；操作方法；焊接工艺；质量控制。
一 前言
2016年3月，我公司承建的中海石油炼化有限责任公司惠州炼化二期项目之2×12 万吨／年硫磺回收（II）装置的施工进入工艺管道预制阶段，为提高管道预制焊接效率和保障业主对焊接质量的高要求，项目部决定对DN100且壁厚10mm以上的工艺管道采取手工钨极氩弧焊打底埋弧自动焊填充盖面的焊接工艺，利用带锯机、坡口机和自动焊机组成的移动式管道焊接工作站，采取流程化作业方式，降低了管道预制焊接成本，为确保工程质量和加快工程进度起到了非常重要的作用。
二 移动式管道焊接工作站的组成
本工作站由数控型移动式管道高速切断/坡口工作站（AUTO MPCBS 630-B）与移动式管道组对/焊接工作站（AUTOMPFS+MPWS630P-B）组成。
三 设备介绍与操作流程方法
1 数控型移动式管道高速切断/坡口工作站（AUTO MPCBS 630-B）
1.1工作站描述
移动式切割坡口工作站：是南京奥特电气股份有限公司生产，该带锯机主要用于锯切各种黑色金属和有色金属，管道高速坡口机主要适用于各种管道的坡口机械加工。其采用物流式的模块化设计，方便了设备的使用，从而大大提高了设备的工作效率。而切割加工合金钢坡口可以避免火焰加工带来的合金元素损失和加工裂纹的产生，可以省去坡口的无损检测，节约施工成本。而机械加工出的标准坡口更是焊接质量的保障。
1.2.工作站组成
主要由一台管道高速带锯机，一台管道数控端面高速坡口机，特制加高集装箱 1套、带锯机管子输入辊道 1 套，带锯机长管输送支撑 4 套，带锯机管子输出辊道小车1 套，管子升降回转辊道小车 1 套，生产线转运安全防护装置 1 套等组成。
1.3工作流程
先打开设备电源检查设备有无异常，将原材料管子吊入带锯床输入辊道，然后将锯架的高度上升至最高位置及虎钳的张开到最大位置。由输入辊道输送管子进入带锯机，虎钳自动夹紧。
操作带锯机上的操作按钮,进行手动或自动的方式将管件切断，并将锯条上升到最高位置。
待切断完后，输送至输出辊道。然后通过过渡料架输送到坡口机前移动升降回转台车。操作坡口机面板上“工件紧/松”开关调整液压夹紧卡盘的张开宽度。操作“回转台车升降”开关将管件升降，使得管件的中心对准卡盘的中心。输送管件至卡盘处,将管件端头超过卡盘一定的长度,使坡口机能够对管端坡口。操作“工件紧/松”开关将管件夹紧。在触摸屏上设定好坡口的参数。在手动方式将主机移动使刀头距管端 2-3mm。在触摸屏上将坡口方式设定为自动方式。按下启动按钮开关则自动进给。在进给到刀刚碰到管端时按一下零点预制按钮则开始自动计数。坡口完成后主机自动后退。在触摸屏上设定成手动方式，操作“工件紧/松”开关将管件松开。 将管件回退使得管件的重心在升降回转台车的中间部位。转动升降回转台车,使管件掉头或将管件送回到台车上吊走。 若停止工作则切断各设备电源。
1.4主要设备参数
1.4.1管道高速带锯机：
适用管子直径范围：Φ60-Φ630；对中定位方式：液压自动对中夹紧定位；夹紧动力：液压； 锯条驱动方式：电动；最大锯切圆直径：Φ630mm； 带锯条线速度：0-70m/min(变频调速)；带锯尺寸：6750x41x1.3；液压系统压力：3-4.5Mpa；设备最大加工效率：60 ㎝2 /min；主电机功率：5.5 kW；液压电机功率：2.2 kW；冷却泵功率：0.12 kW；机床外型尺寸（宽×高×长）：3155 mm ×1500 mm ×2100 mm
1.4.2管道数控端面高速坡口机：
适用管子直径范围：Φ60-Φ630；驱动方式：电动；进给方式：PLC 控制，自动；夹紧方式：液压；主轴转速：6-60rpm；坡口角度：30°/ 37.5°；坡口宽度：24/48 mm
1.4.3管子输送回转辊道小车：
适用管子直径范围：Φ60-Φ630；升降行程：350mm
1.4.4管道支撑：
最大行程：200mm；额定载荷：2t
1.5操作规程
1.5.1 管道高速带锯机操作规程
1.5.1.1 检查油箱是否已注入了足够的液压油(油的性能不低于 30#液压油)，一般用 32#液压油。液压系统压力的调整为 3.5MPa。
1.5.1.2.检查冷却液箱内是否已注入了足够的高性能冷却液。
1.5.1.3根据材料的硬度,调整好带锯条的切削线速度和工进速度，带锯条的线速度不宜高
于 59m/min。对于较硬的材质应选低线速、慢工进；较软的材质应选高线速、快工进；碳钢选中速。
1.5.1.4锯切之前必须首先检查工件是否夹紧，确保工件在整个锯削过程中处于夹紧状态。
1.5.1.5锯条安装先上主动轮-导向架-被动轮（涨紧约 30kg 力），锯条不可装反，锯条的齿部（刃口）必须面朝主动轮，旋转手动换向阀实现锯带涨紧、停止、放松。
1.5.1.6按“快升”按钮，使锯架上升到最高度；然后按下“工进”按钮，使锯架下降（锯
条离工件 15mm），检查锯架升降是否正常；按“弓架停”锯架在任意位置停止；工件进料前按“快升”按钮使锯架升起。
1.5.1.7每次锯切之前，应先检查一下“工进调速”旋钮位置是否处于锯架下降的适当速度
位置，谨防按下“带锯启动”按钮后，锯架下降速度过快致操作者措手不及而将锯条折断。
1.5.1.8 按“油泵启动”油泵电机开始工作。
1.5.1.9 旋转“钳口”旋钮在“紧”位置，使工件处于夹紧状态；导向架离工件 30mm。
1.5.1.10按下“带锯启动”按钮，主电机开始运转，调节变频器操作面板旋钮，使带锯线
速度到所需的速度。
1.5.1.11.按下“工进”按钮，弓架快速向下到位，进入工作状态，缓慢调整“工进调速”旋钮，使锯架下降（进刀）速度适合工件锯切的要求，新的锯条前 15 分钟应调慢工进速度(减半)。
1.5.1.12.锯切完毕，锯架和行程开关相撞后自动上升。如果不再继续锯切，务必松开锯条，并使锯架下降到最低位置，并在前轮箱的下边放上一块挡块。
1.5.1.13机床在锯切过程中出现异常情况时，应立即按下“急停”按钮。
1.5.1.14.要经常清除后轮箱中的锯屑，防止锯屑轧进锯条与带盘之间造成锯条被折断。
1.5.1.15在冬季和寒冷地区使用，工作后放空冷却液或采取防冻措施。
1.5.2 管道数控端面高速坡口机操作规程
1.5.2.1.检查冷却液箱内是否已注入了足够的高性能冷却液。
1.5.2.2坡口加工前通电检查刀盘的转向是否正确、检查主机箱的前后限位开关调整是否
准确。
1.5.2.3根据管道直径调整管道托架高度，使管道中心与坡口机管道钳口中心一致。
1.5.2.4坡口工作时，应确保工件必须处于夹紧状态，避免工件未夹紧而造成对坡口刀具
和机床的损伤。严禁拆卸安全防护装置。
1.5.2.5打开设备的电源,按下坡口机复位按钮。
1.5.2.6操作“工件紧/松”开关调整管道钳口的张开宽度，夹紧管道。
1.5.2.7根据管道直径调整刀具在刀盘的定位并锁紧。
1.5.2.8手动模式缓慢进刀，使刀具接近管道最前端。
1.5.2.9在触摸屏上设定好坡口的参数和切削参数，在触摸屏上将坡口方式设定为“自动” 方式，按下启动按钮。
1.5.2.10当刀具接近管道端面，按下“置零”自动进刀，坡口完成后自动退刀。
1.5.2.11打开冷却液阀，调整冷却管位置，关好防溅视窗门。
1.5.2.12操作“工件紧/松”开关将管道松开，管道后退掉头、再送入夹紧后进行另一端坡口。
1.5.2.13坡口结束及时清理切削斗内的铁削。
1.5.2.14结束工作后关闭电控箱的电源，再关闭设备的供电电源。
1.5.2.15擦洗设备上的冷却液，清理工作现场的杂物，将坡口刀具拆下保养。
1.5.2.16在冬季和寒冷地区使用，工作后放空冷却液或采取防冻措施。
2 移动式管道组对/焊接工作站（AUTOMPFS+MPWS630P-B）
2.1工作站描述
移动式管道组对/焊接工作站：主要由1个6米特制集装箱、法兰组对机、轨道模块、弯管焊接机、630管道支撑、630多功能组对机以及控制系统等组成，可实现管与管、管与管件等不同管件组合的自动化填充和盖面焊接。整个工作站可根据工作需要流动于各个工作现场，具有操作容易、焊接成型美观、焊接效率高劳动强度较低、焊接质量受人为因素影响较小合格率高、能节约焊丝焊材降低焊接成本等特点。
2.2埋弧自动焊填充盖面工作流程与操作规程
1）打开设备电源检查设备有无异常（列如：驱动轮转向是否正常，伸缩臂是否反向等）。
2）将完成坡口的管件运送到多功能组对工位或法兰组对工位进行组对和进行手工氩弧焊打底。按要求标记氩弧打底焊工钢印。
3）将压紧臂上升至足够高度，将手工氩弧焊打底完成的管件通过管道支撑同时在集装箱内的电动葫芦配合下运送到焊接工位弯管焊接机的驱动滚轮架上，使弯头焊道在焊接伸缩臂伸缩行程内的适当位置。
4）通过调整驱动滚轮架两个滚轮的中心距方式，调整管件与两个滚轮之间的包角，大约80度左右为宜。通过630管道支撑对管件水平进行调整。
5将管件用压缩臂的压紧轮压紧，调节压紧头上的
限位开关确保压紧管件又不至于压坏。
6）试运转，确认管件装夹牢固后方可开始焊接。
7)正确选择焊枪、导电嘴、焊丝（埋弧专用焊枪，导电嘴跟焊丝要配套，如2.0焊丝配2.0导电嘴），使焊枪对准焊接起弧点，埋弧焊在12点钟位置。
8)按下操作面板上的MIG/SAW送丝按钮，送出焊丝，焊丝端头离导电嘴10-15mm，调整焊枪，使焊丝对准焊缝中心。
9)调整焊丝与母材的间隔到0.1mm左右（似接似不接）。
10)确认一下焊机上的焊接档位是否正确，如有误，请调到埋弧焊接模式。
11)检查焊机上的焊把，地线，极性是否正确，埋弧反接（地线接负极，焊把接正极）。
12)在操作面板上预先设定好焊接参数（如电压、送丝速度、焊接速度）。
13)打开焊剂漏斗开关，然后按下操作手柄上的启弧按钮，开始焊接，焊接过程中，如有异常应立刻按下停弧按钮，故障排除方可重新焊接。
14)焊接过程中，根据焊缝的宽窄，深浅适当的调节手柄上的电压、送丝速度、焊接速度。焊接时及时观察打磨焊接封口处接头，避免焊接缺陷产生。
15) 使用控制按钮可以实现管件的正传、反转、停止功能。
16)当改变工件转动方向时，必须待电机完全停止后再按反向按钮，否则容易烧坏电机或变频器。工作结束后要将调速旋钮旋到最小后再关掉调速器开关，关掉电源开关。
17) 焊接完成后，先让焊件冷却一定时间避免烫伤或意外火灾发生，然后将压紧臂上升，通过管道支撑同时在集装箱内的电动葫芦配合下转运出焊接工位。
18)在焊件上按要求标记埋弧焊工钢印。
19) 焊接工作停止后应及时切断设备电源，对设备进行保养和清洁工作。
2.3 移动式管道组对/焊接工作站设备总体技术指标
适应管道材质：碳钢、不锈钢、合金钢、耐热钢、高强高、钛钢（氩弧）。适用供电条件：三相380V、60HZ。适应管径范围：φ50-630mm。
四、焊接质量控制
1焊接人员资格及控制
1.1建立焊接质量管理体系对焊接活动全过程进行控制，配备齐全相应的人员：焊接技术人员、焊接质检员、焊材烘烤管理人员、合格资质的焊工、无损检测人员、热处理人员等。
1.2检查和确认焊工技能资格。也就是考试合格项目与焊接工作的一致性，包括焊接方法、焊接材料及工件规格等。
1.3监督和控制焊工证件资格期限的有效性，也就是说是否在有效期内。
1.4组织入场前操作技能考试，考试合格的焊工才能在相应资质范围内上岗。
1.5施焊过程中，焊工不能有超出资格证件范围的焊接工作。
1.6施焊过程中，焊工实际操作水平是否能满足产品焊接的要求。本项目采取周合格率低于90%，月合格率低于低于96%的焊工及时调整焊接岗位降级使用或直接下岗。
2焊接设备及控制
2.1所用焊材烘烤、焊接、热处理、检测设备、仪表和工装要符合工艺的要求。
2.2焊材烘烤、焊接、热处理、检测设备要安全可靠，处于良好的工作状态。
2.3计量器具、检测试验设备要定期检定或校准。
3材料控制
3.1 母材的质量控制
3.1.1使用前应核对和确认母材牌号及规格是否符合图样和技术文件的要求。不一致时是否办理了材料代用或更改手续。
3.1.2焊接工程用的母材应有制造厂的质量证明文并符合国家现行标准和设计文件的规定。
3.1.3使用前，应按相关规定进行检查和验收，材料标识应清晰完整，并应能使追溯到产品质量证明文件。材料表面不应有裂纹、分层及超出标准允许的缺陷。
3.1.4按相关标准要求进行材料的成分分析或性能试验。
3.1.5 所有焊接母材必须经报验程序批准后才能使用。
3.2 焊接材料的质量控制
3.2.1焊材的选用：严格按照本项目经报验通过的焊接工艺评定确定和使用相关焊材。
3.2.2 焊材的采购：选择品牌厂家与合格经销商。本项目选用大西洋焊丝、焊剂。
3.2.3 焊材的验收与复验：质量证书检查、包装检查、外观检查、成分及性能试验检查，经报验程序通过后才能入库。
3.2.4 加强焊材的保管、烘烤、发放与回收控制管理，满足规范与业主要求。
3.2.5 核对现场使用的焊材牌号和规格是否与工艺一致，检查施焊过程中是否有焊材用错现象。焊材领用必须凭借有技术员确认签字的焊材发放票。
3.3 焊接工艺控制
3.3.1焊接工艺评定：焊接施工中每种材质和焊接方法的焊接工艺评定覆盖率达到100%，本文焊接方法为手工氩弧焊+埋弧自动焊的组合评定，工艺评定在焊接前完成报验程序。
3.3.2焊接作业指导书：根据焊接工艺评定编制相应材质与焊接方法的作业指导书，经报验通过后指导现场作业。
3.3.3 焊接过程中的工艺控制：检查坡口制备、坡口内外表面附近20mm范围是否清理干净、
组对定位是否符合要求等，全部合格时检查人员在焊口信息标识表内，签字确认后才能开始焊接。焊口信息标识表画在管线焊口附近。
3.3.4 有焊前预热和层间温度要求的必须严格按要求执行。
3.3.5焊接完成后在焊口信息标识表与距离焊缝10mm之间打上焊工钢印（不锈钢刻钢印）。
3.3.6 焊后检验检测、返修与焊后热处理：严格按照规范要求与焊接工艺执行。
4 焊接环境及控制
4.1 对在下列任何一种焊接环境，若不采取有效的防护措施，不得进行施焊：
下雨天；埋弧焊时，风速超过 8m/秒，氩弧焊时，风速超过 2.0m/秒；大气相对湿度超过 90%时； 环境温度低于零度；
4.2不锈钢、有色金属应有与钢制产品隔离的专用焊接场地。地面应铺设橡胶、木板等软垫，保持环境清洁。
5 质量控制成效
运用移动式管道焊接工作站设备流程作业，采取手工钨极氩弧焊打底埋弧自动焊填充盖面的焊接方法，焊接合格率达到98%以上，且返修都是根部未熔合，埋弧焊填充盖面部分没有发生一起无损检测返修缺陷。
五 结论
移动式管道焊接工作站在石油化工建设项目的管道预制阶段可以大幅减轻焊接工人的劳动强度、大幅提高焊接生产效率和焊接合格率，更好的保证了焊接质量、降低了焊接施工成本，值得在项目施工中大力推广应用。
参考文献：
【1】《工业金属管道工程施工规范》GB50235—2010