第6章　管道焊接设备

长输管道施工用设备主要有焊条电弧焊设备、熔化极气体保护焊设备、STT和RMD焊接设备、钨极氩弧焊设备、埋弧焊设备、自保护药芯焊丝焊接设备、管道全位置自动焊设备等。

6.1　焊条电弧焊设备

长输管道采用的焊条电弧焊设备主要是硅整流焊机和逆变焊机。

6.1.1　硅整流焊机

（1）硅整流焊接电源的特点　硅整流焊接电源具有长输管道工程对焊条电弧焊电源的各项要求，硅整流焊接电源与逆变焊接电源相比具有如下特点。

①焊接电源的稳定性好，故障率低。

②重量和体积大。

③效率及功率因数低。

（2）硅整流焊焊条电弧焊机的适用范围　硅整流焊条电弧焊机适用于各种焊条和各种规格长输管道工程的焊接。

6.1.2　逆变焊机

（1）逆变焊接电源的特点　逆变焊接电源具有长输管道工程对焊条电弧焊电源的各项要求，逆变焊接电源具有如下特点。

①动特性好，焊接工艺性优良。

②重量轻、体积小。

③效率及功率因数高。

④引弧性能好，可实现低飞溅焊接。

（2）逆变焊条电弧焊机的适用范围　逆变焊条电弧焊机适用于各种焊条和各种规格长输管道工程的焊接。

6.2　熔化极气体保护焊设备

用于长输管工工程的熔化极气体保护焊设备主要是CO2气体保护焊和混合气体保护焊设备，这两种气体保护焊又分为半自动焊和自动焊（管道自动焊设备在6.7节中介绍）。

6.2.1　CO2气体保护半自动焊

目前长输管道工程所采用的CO2气体保护焊主要是半自动焊，也采用CO2气体保护自动焊，但用量较小。

（1）CO2气体保护半自动焊的特点　CO2气体保护半自动焊机是一种技术非常成熟的焊接设备，可实现管道环焊缝全位置的焊接。目前的CO2气体保护半自动焊机焊接电弧稳定，熔池流动性好，具有较大的熔深等。它的主要缺点是焊缝金属的含氧量偏高，较混合气体保护焊焊接接头的力学性能稍差。

（2）CO2气体保护半自动焊的适用范围　CO2气体保护半自动焊可适用于各种长输管道工程的焊接，但对焊接接头性能要求高的输气管道通常不允许全部焊道采用CO2气体保护自动焊。

6.2.2　混合气体保护半自动焊

混合气体保护半自动焊设备与CO2气体保护半自动焊设备基本一致，大部分的气体保护半自动焊设备，既可采CO2气体作为保护介质，也可采用混合气体作为保护介质。

（1）混合气体保护半自动焊的特点　混合气体保护半自动焊可根据焊接要求采用不同的混合比例，以适用不同焊接接头的焊接。可通过调节混合气体成分和混合气体比例，来改善熔池的流动性及熔深。混合气体通常以Ar为基础气体，通过加入CO2气体（或O2）的比例不同来得到所需的熔池的流动性及熔深。混合气体电弧的稳定性好，所焊接的接头的力学性能也较CO2气体保护焊接头的力学性能要好。

（2）混合气体保护半自动焊的适用范围　混合气体保护半自动焊可焊接各种长输管道工程。

6.3　STT和RMD焊接设备

STT和RMD焊接设备实际上是熔化极气体保护焊设备，只是它采用了更严格和更完备的波形控制技术，使焊接过程更加稳定，熔滴和熔池更能精确控制。

6.3.1　STT和RMD的特点和适用范围

（1）STT和RMD的特点　STT和RMD焊接技术与常规的CO2气体保护焊的最大区别是基本消除了焊接时的飞溅，实现了电弧的稳定燃烧。

STT和RMD焊接可以采用CO2气体作为保护介质，也可采用Ar和CO2的混合气体作为保护介质。采用CO2气体作为保护介质焊接，熔池的流动性和熔透性较好，但焊缝的力学性能稍差；当采用Ar和CO2的混合气体作为保护介质时，熔池的流动性较差，但焊缝的力学性能好。

STT和RMD焊接工艺特点如下。

①电弧燃烧稳定。

②引弧容易。

③烟尘和噪声小。

④飞溅极小。

⑤焊缝成形美观。

⑥焊接成本较低。

⑦操作容易。

⑧抗风能力较差。

⑨焊接设备价格较高。

（2）STT和RMD的适用范围　STT和RMD焊接设备适用于中小管径管道全部焊道的焊接，在目前的长输管道工程施工中主要用于管道环焊缝根焊道的焊接。

6.3.2　STT和RMD设备的组成

（1）焊接电源　焊接电源是电弧能量的来源，STT和RMD焊接电源能够根据熔滴的过渡过程自动调节焊接电流的大小，以适应不同过程对焊接电流的需求。普通的焊接电源在焊接的某一阶段只有一个焊接电流，而STT和RMD焊接电源是提供两个焊接电流值，即一个基值电流、一个峰值电流，基值电流和峰值电流在进行着快速交替。

（2）气瓶　STT和RMD焊接用气瓶有CO2气瓶、Ar气瓶和CO2+Ar的混合气瓶三种。STT焊接可以采用100％的CO2气体，也可以采用气体厂配比好的Ar+CO2的混合气体，也可以在焊接现场将的CO2气瓶和Ar气瓶接入气体混合器，通过气体混合器调出所需比例的混合气体。

（3）气管　气管的作用是将气瓶内的气体通过焊枪等送到焊接区，以起到保护电弧和熔池的作用。气管要有一定的孔径，气管不能太硬也不能太软。太硬使用不方便，太软容易被压扁而影响气体的畅通。气管在使用过程中，各接头一定要接紧，以防止漏气。气管摆放要顺畅，不要被压折或踩挤。

（4）气体流量计　气体流量计的作用一是将瓶中的高压气体降到所需的工作压力，二是调节气体的流量。气体流量计要具有良好的稳压作用，不论气瓶中气体压力高低，均能保持输出压力不变。气体流量计的流量要能在较大范围内进行连续调节，以保证焊接用气量的准确性。由于气体流量计具有降压作用，即使高压的气体通过膨胀而使压力降低。气体膨胀导致温度降低，当焊接用气量较大时，气体膨胀过快而导致流量计冻结，使气路受阻而影响焊接。所以气体流量计应带加热功能，以防止冻结。

（5）送丝机　送丝机是熔化极气体保护焊的重要设备，焊丝的稳定送出是送丝机的主要作用。送丝机主要由送丝电动机、焊丝盘架、送丝轮和控制部分组成。送丝电动机要转速稳定而有力，焊丝盘架能稳定牢固地卡住焊丝盘并装卸方便。送丝轮是焊丝送进的最直接的机构，送丝轮应具有较高的硬度和较强的耐磨性，送丝轮的张紧度要合适。控制部分应能良好地控制焊丝的送进，并能调节送丝速度和电弧电压。

（6）焊枪　焊枪主要由送丝导管、导电嘴、气体喷嘴等部分组成。焊枪应具有导电、通气和导丝三种作用。送丝导管应能顺畅地送出焊丝，导电嘴应具有良好的导电性，气体喷嘴应具有良好的通气性、耐高温性，并具有一定的强度。

（7）连接导线　连接导线包括：网络电与焊接电源间的导线、电源与送丝机的导线、送丝机到工件和工件至电源间的导线等。导线应具有良好的导电性、绝缘性并应具有一定的强度和柔性。

6.4　钨极氩弧焊设备

长输管道工程所采用的钨极氩弧焊电源主要是直流钨极氩弧焊电源。

6.4.1　钨极氩弧焊的特点

钨极氩弧焊的主要特点如下。

①电弧燃烧稳定。

②焊接接头力学性能好。

③抗风能力差，必须采取防风措施。

④焊接效率低。

⑤操作难度较大。

6.4.2　钨极氩弧焊的适用范围

钨极氩弧焊在长输管道工程中主要适用于下列管道的焊接。

（1）场站及阀室小径管的焊接及中等以上管径根焊道的焊接。

（2）对管内洁净度要求高的线路工程（如航空燃油长输管道）根焊道的焊接。

6.5　埋弧焊设备

现在应用的埋弧焊设备基本上全部是自动焊设备。

6.5.1　埋弧自动焊的特点

埋弧自动焊的主要特点如下：

①焊接设备比较简单（与管道全位置自动焊相比）。

②焊接操作比较容易。

③焊接效率较高。

④焊接接头质量好。

⑤焊接成本低。

⑥设备的灵活性差。

⑦现场组装的难度稍大。

6.5.2　埋弧自动焊的适用范围

埋弧自动焊在长输管道工程中主要适用于下列管道的焊接。

①适应于较大管径、较大壁厚管道的双管联焊。

②适用于较为平坦的施工地段。

6.6　自保护药芯焊丝半自动焊设备

自保护药芯半自动焊是采用通过药芯的燃烧产生保护气体和熔渣对焊接区进行保护，不需要外加保护气体的焊接技术。此种焊接设备是我国目前长输管道工程施工最主要的焊接技术。

6.6.1　自保护药芯焊丝焊接技术的特点

自保护药芯焊丝焊接技术的主要特点如下。

①焊接设备比较简单，不需要外加保护气体。

②具有较强的抗风能力，特别适合于长输管道工程的野外作业。

③焊接效率高，是焊条电弧焊的2～3倍。

④焊接接头的无损检测合格率高。

⑤焊接烟尘和飞溅较大。

⑥焊接接头冲击吸收功的离散率较大。

⑦没有用于长输管道根焊焊道的焊丝。

6.6.2　自保护药芯焊丝半自动焊的适用范围

①适用中等以上管径、壁厚大于6mm管道填充、盖面焊道的焊接。

②主要适用于低碳钢、低合金钢的焊接。

6.6.3　DC-400焊机

DC-400焊机（图2-6-1）是一个供电弧焊接和切割用的SCR可控交流三相输入直流输出电源。它用一个电位器控制输出。主变压器、三相半控桥式整流器、电容器、电弧控制电抗器，集成电路控制系统的组合使恒压模式下的电弧性能极佳。对于焊条电弧焊，电弧力控制能使DC-400同R3R-500焊机性能相同。

DC-400焊机（输出范围60～500A）可用于所有明弧焊接中，包括自保护和实心焊丝气保护焊工艺，它也能用于焊条电弧焊和TIG焊。位于前端控制板上的模式开关可选择CV（FCAW，GMAW）、CV埋弧焊或CC（焊条电弧焊/TIG）。

（1）DC-400焊机的特点

①输入电压允许有±10％的波动。

②SCR控制能延长接触器的寿命。

③前部合页式控制面板为印制线路板和其他控制线路的检查与维护提供了便利。

④完全密封的风扇马达具有永久润滑性，密封球轴承不必维护。

⑤控制板保护控制装置使事故发生率降为最小。

⑥凹进的输出端子和防护盖可减少事故的发生。

⑦高度尺寸小，因此可安装在工作台下。

⑧可移动的后面板为输入接触器和输入引线连接板的接线提供便利。

⑨当焊机重叠放时可移动的焊机侧盖为检查维修提供便利。

⑩防雨设计允许焊机在室外使用，变压器、SCR桥和电抗器均按防腐设计。

（2）DC-400焊机的输出　DC-400焊机负载持续率见表2-6-1。如果超过负载持续率，温控器将关闭焊机的输出，黄色指示灯亮，直到焊机降到正常的温度为止。

（3）DC-400焊机的操作和设定　所有的操作和设定都在焊机的控制面板上，见图2-6-2。

图2-6-2中各序号含义如下。

①电源指示灯：此灯指示电源输入接触器闭合。这也意味着主变压器和所有辅助控制变压器接通。

②电源钮子开关：启动或关闭由115V辅助变压器启动的接触器。位置“1”——开，位置“0”——关。

③输出控制电位器：在CV模式下控制电压和在CC模式下控制电流。

④输出控制开关（本机和遥控位置）：控制模式选择：在本机位置，由控制板操作。

在遥控位置，或由送丝机构或通过遥控操作装置控制。

⑤输出端“通”或遥控开关：当在“遥控”位置，输出端的输出由外部机器控制。当在“通”位置，开关跳到#2和#4，输出端有输出。

⑥电弧力选择器：焊接工艺和用在CC或TIG焊上的电极允许你选择理想的电弧力。当电极与工件短路时它能控制短路电流。在最小设定，短路电流较小。电弧柔顺且飞溅少。在最大设定，电弧力较大但飞溅多。

⑦用于送丝机构和其他设备的辅助电源和遥控操作的连接（115V和42V）。

14针插座可提供115V或42V交流电。用螺纹连接的接线端子位于控制板的后面，接线端子用于送丝控制。在接线端子上仅有115交流可用。电缆入口有一个应力释放连接器。

⑧模式开关：可在恒压FCAW/GMAW和恒压埋弧（仪表红色范围）、焊条电弧焊/TIG焊恒定电流（仪表蓝色范围）之间转换。

⑨电弧控制：当处在CV FCAW/GMAW模式下，调节5个位置开关可改变电弧效果，可控制飞溅率、流动性、熔滴形状。要设定最佳控制依赖于工艺、位置和电极，通过顺时针旋转增大收缩效果。当焊机开动时，它也能调整。

⑩热保护指示灯：黄色灯指示两个温控器打开。此时将关闭焊机的输出，但输入电源仍连接在焊机上。

直流电流表：焊接时显示输出电流。

直流电压表：焊接时显示输出电压。

电压表设有“+”电极或“-”电极开头：当用自动或半自动送丝机时应与焊丝的极性相一致。

（4）DC-400焊机的操作步骤

①本机控制。在开焊机前，确保所需材料足以完成工作。要熟知安全警示。DC-400焊机的操作步骤如下。

a.闭合主AC输入电源。

b.设定电压表极性开关到合适位置。若电极与负（正）输出端连接，则设定此开关到“电极负（正）极”位置。

c.焊接模式开关设定焊接方法（CV FCAW/GMAW、CV埋弧焊、焊条电弧焊/TIG焊）。

d.将输出控制开关设定在“本机”位置（例外，当使用自动或半自动送丝机时此开关设定在遥控位置）。

e.设定输出端开关到需要模式。

f.设定电弧力控制在中等范围5～6。这个控制仅用于恒流焊条电弧焊或TIG焊。

g.设定电弧控制到中等范围3，仅供CV FCAW/GMAW焊，

h.设定电源钮子开关至“导通”位置。

•电源指示灯亮。

•风扇启动。

i.设定输出控制电位器到合适的电压或电流。

j.施焊。

②遥控操作。在控制板上标有“输出控制遥控”的旋钮开关用于控制遥控焊机的输出。在“遥控”端，且有遥控操作能力或遥控操作装置的送丝机构必须连到焊机上。（具体操作略）

③焊接工艺建议。根据焊接方法选择模式开关位置。

a.FCAW/GMAW焊或其他明弧焊用CV FCAW/GMAW模式。

b.埋弧焊用CV埋弧模式。高速焊可在CV埋弧和CV FCAW之间选择，以产生最佳效果。

c.气刨、焊条电弧焊，用CC模式。当焊机用于气刨时，输出控制电位器设定在“9”。基于工艺和炭棒大小将电位器旋至较低的设定。可用炭棒，ф8mm，450A。保护线路可防止高的短路冲击。

6.6.4　LN-23P送丝机

LN-23P是一台轻型便携式送丝机（见图2-6-3），用于焊接1.7mm、1.8mm、2.0mm自保护药芯焊丝。机上设有带标定刻度的送丝速度控制钮（0.762～4.32m/min），并有枪上降速开关功能、焊枪开关自锁、电路电压控制功能、装14lb（6.3kg）焊丝的送丝盘的封闭式盒体、指针式电压表、7.6m的控制电缆和电极电缆。

（1）电源　1台或2台LN-23P可直接连到K808平特性转换器上，通常由SA200，SA250驱动。若连两个LN-23P，则可以调到不同的规范，但不能同时使用，电源也可以用SAM400，DC250，DC600或R3S，但要使用K350转接器才能与1台或2台LN-23P连接。

（2）焊枪的选择（见表2-6-2）

（3）输入电缆的安装　LN-23P配有送丝机连到平特性转换器或其他具有适配器的电源的7.6m的输入电缆，包括一条6芯的控制电缆和一条I/O电极电缆。控制电缆电源端为接线片连接，另一头为航空插头连接。关掉电源，按下列步骤连好输入电缆。

①将接线片连到平特性转换器或LN-23P转接器的端子排上，电极线连到平特性转换器的负极性输出端或其他电源的负输出端，一定要符合与各电源的连线图。

②将控制电缆另一端的航空插头插到LN-23P后部的插座上，拧紧锁箍。

③打开焊丝盒盖，进而打开LN-23P的侧门，将电极线穿过送丝机后面的孔，用螺母拧到减速箱前面的导电铜块上，将控制电缆夹到LN-23P外面的卡子上。

（4）地线和远端电压检测引线的安装

①按表2-6-3选择足够粗的地线连接平特性转换器或其他电源的输出正端子和工件，一定要使地线与工件接触良好。

注：以上电缆保证电流为350A时，电极线和地线上的压降小于等于4.3V。

②用一条粗于12#（3.31mm2）的橡胶套软线一端连到平特性转换器或转接器的电压检测端子上（在转接器电缆上标为21#线），用螺钉拧好，包好绝缘，沿着地线绕好，用胶带捆上，另一端接到工件上或地线卡子上。此引线给LN-23P的电压表提供被测电压，同时给LN-23P的电动机供电。

（5）送丝轮导管的安装　出厂时送丝轮的导管均已安装好，不要调节压紧轮的张力。

（6）选件的安装

①自保护药芯焊丝的焊枪及电缆（K355，K345，K264，K361，K406）

a.松开拉紧焊丝盒盖的橡胶带，打开盒盖。

b.将送丝机小门上的锁栓向后推，打开小门。

c.用3/16in的内六角板子松开送丝齿轮箱前面导电块上的螺钉。

d.将焊枪电缆拉直，从送丝机前面的孔中伸到送丝机内插入导电铜块，用3/16in内六角板子拧紧螺钉，锁紧电缆，并擦净擦亮该连接处。

e.插好两个控制插头。3芯的起弧插头插到下面，4芯的降速插头插到上面，若没有降速插头，则用保护盖盖好该插座。

②K350转接器

a.先切断电源及供电。

b.与SAM400连接：用随机的10#自攻螺钉将装有防振胶垫的安装板拧到SAM400电气元件盘的前面，继电盒的左侧。老的型号可能要在元件盘上钻4个5/32in（4mm）的孔。将转接器的控制电缆连到SAM400的端子排上。

c.DC600：用三个随机的10#螺钉将装有防振胶垫的安装板拧到三角形安装板上，在与控制端子排相近的一侧，用两个上盖板螺钉和一个前盖板螺钉将三角板拧到DC600的侧板上。将转接器的控制电缆连到SAM400的端子排上。

d.其他电源，包括DC-250，DC-400，R3S：将转接器装到机器的侧面或其他合适的地方，以便将控制电缆连到控制端子排上。一定要将转接器所要固定侧的盖板拆下，以确认安装螺钉与内部的器件有足够的间距。

（7）装焊丝盘

①平放LN-23P，焊丝盒盖朝上，松开橡胶带，打开盒盖。

②拧下中间的锁紧螺母，卸下盖板。

③拆开焊丝盘的包装，注意别弄弯了侧面的铁皮护片，弄弯了要纠正回来。

④将焊丝盘放到焊丝盒内的架子上，方向为顺时针转放出焊丝。

⑤拆下焊丝头，剪掉弄弯的部分，校直头部，穿过盒上的导管，并露出数英寸。一定要注意在还没有穿过该导管以前别放手，否则焊丝会散开缠在一起。

⑥保证下面焊丝衬圈的铁皮与焊丝架贴紧，上面的铁皮不能弯向焊丝方向。

⑦安好焊丝架的上盖板和锁紧螺母。

⑧安好焊丝盒的盖板，拉好橡胶带。

⑨将焊丝抽至露出导管60cm，将绝缘管向上沿导管推到头。将焊丝绕一个圈，但不能打结，把焊丝头送到连接送丝减速箱的导管处，按下枪上的送丝开关，将焊丝送往送丝轮。注意：送丝开关按下后，焊丝和送丝机构对地带电。送丝轮咬住焊丝后马上松开送丝开关。然后继续送丝使焊丝穿过送丝轮一定长度。注意刚才绕的那个圈，应不缠绕地打开，必要时用手理顺以帮助其展开。此时先不要往枪里送丝。将绝缘管向下推，套上连接送丝减速箱的导管。

⑩将送丝机立好，拉直焊枪，按下送丝开关，将焊丝送出焊枪。

（8）调整送丝速度和电压　用LN-23P背部带刻度盘的旋钮按照规范所要求设定送丝速度。当焊枪上的降速开关位于1（No.1）时，送丝速度为刻度上标示的刻度；降速开关位于2（No.2）时，送丝速度为标示刻度的83％。

设定电压的方法为边焊接边调电压旋钮，直到电压表的读数为规范要求。电压表在电源接通但未焊接时的电压读数为开路电压。对某些电源来说，开路电压比焊接电压要高很多。

无规范可循而进行焊接时，应将电压调到接近最小，用废钢作母材起弧，若无法起弧，则将电压调高直至能起弧为止。

千万别将电压的开路电压设为高于50V（对DC600为45V），当电压高于50V（对DC600为45V）时，LN-23P将不送丝。当使用平特性转接器或DC600作电源，当开路电压低于20V或高于25V时空载送丝而不起弧，送丝可能不稳，或与设定值有偏差，但起弧焊接时现象便消失。该送丝机能工作在最低14V的电弧电压条件下。

注意：有时，电压表处的保护铁条可能妨碍读数，此时可将铁条的安装方向左右对调，露出挡住的读数。

（9）焊接　确保导电嘴与所用的焊丝相配，并拧好护箍（K-406焊枪无护箍）。

拧松弯管锁紧螺钉。调整弯管位置以使操作方便。

将送丝机放在平地上或挂在工作区附近。LN-23P要尽量远离飞溅能达到的地方。千万不要让焊枪打死弯，要尽量抻直。

连好电极线、地线、控制电缆，接通电源。

按下送丝开关将焊丝送出焊枪，干伸长度符合规范要求。

将焊丝头放得离母材很近或轻搭在母材上，按下送丝开关起弧，起弧以后开关可以松开而继续焊接，自锁电路自动维持焊接电弧。焊接终止时，将焊枪提离工件。

不焊接时，一定要把焊枪放在送丝机前面的绝缘管内。

警告：双送丝机配置，当一台送丝机焊接时，另一台也带电。两台送丝机不能同时使用。一台送丝机焊接时，不要按下另一台的送丝开关，否则会使正在使用的送丝机停下来。

（10）在配有低压选件的SAM400上使用两台LN-23P　连到转接器B端子排上的送丝机只有在SAM上的“电压范围选择”开关置于“高”位（16V至最大）时能工作，接到A端子排上的在该开关置于“低”位（13～20V）时使用。

（11）维护及修理　警告：安装、维护、修理工作必须由合格的人员完成。接触机器内部时一定要将机器的进线电源断开。

①更换或翻转送丝轮

a.松开压紧螺钉使压紧轮从驱动轮上松开。

b.用1/2in扳手松开驱动轮上的螺栓，取下压紧帽。

c.取下驱动轮和垫片。

d.擦净驱动轮、垫片。翻转驱动轮，使未磨损的一侧驱动焊丝，按顺序装第一个轮，垫片，然后是第二个轮。

e.装上压紧帽，拧好螺栓。

f.将压紧螺钉拧到头，再退回两圈。

②拆卸压紧轮

a.松开压缩螺钉、张力弹簧垫和弹簧。

b.将压紧轮从转轴上拆下。

c.装上时顺序相反，将压紧螺钉拧到头，再退回两圈。

③焊枪的维护

a.每焊接10min，将导电嘴上的飞溅清一次。

b.必要时更换磨损的导电嘴和护箍。

c.更换弯管内的送丝软管，若将该软管旋转180°，可使寿命延长1倍。

d.每焊300lb 焊丝对电缆进行一次清理。将焊枪从送丝机上拆下，在平地上抻直。拧下导电嘴，用压力不太高的压缩空气从焊枪一端向电缆内部吹风（压力过大会使灰尘在管内形成堵塞），将整个电缆从头到尾盘一下再展开，重吹一次，重复操作，直到吹不出灰尘为止。

e.拆卸焊枪以前，一定要将其从送丝机上拆掉或关掉电源。

④送丝机构的维护

a.每焊500lb焊丝，要检查一次送丝机构，必要时对其进行清洁。不要使用溶剂清洁，因其可能洗掉轴承上的润滑脂。

b.必要时更换送丝轮。送丝轮的两边都磨损后才需要更换。

c.每6个月查一次送丝电动机电刷，其长度小于1/4in（6mm）时应更换。每年查一次减速箱，用含硫化钼的润滑脂对齿轮进行润滑。

⑤电路保护

a.断路器。送丝机后部的3.5A断路器只有在送丝电缆阻力过大、电动机或控制元件损坏时才动作。经过几分钟的冷却，按下复位按钮，继续焊接。若还动作，则检查电缆是否弯曲过度，软管是否干净，焊丝尺寸是否与其相配。若一切正常但还是动作，则检查是否有电气元件损坏。

b.铭牌。日常维护时或每一年，检查各个铭牌和标牌是否清晰可辨。不清楚的应更换。

⑥故障诊断（见表2-6-4）。警告：维护和修理工作需由合格人员完成，接触机器内部时必须断开进线电源。

⑦K-316LN-23P电路板的现场调整

a.若更换了电路板或电动机、减速箱，则应对送丝速度旋钮的标尺进行整定。LN22更换电动机或减速箱则无须整定。

b.装好要使用的焊丝，电源根据工艺调好，开路电压设为22～24V。

c.送丝速度旋钮调到30in/min。注意：送丝时焊丝带电，焊枪上的降速开关置于1位。

d.用便携式送丝速度测速表或送丝30s测出送丝长度再乘2得到送丝速度。使用后一方法时，要在送丝过程中在导电嘴的端头剪掉焊丝，计时30s，在保持送丝的情况下在导电嘴的端头剪掉焊丝。测量焊丝长度乘以2即得到送丝速度。慢慢调节控制板上的R14（“LO”），直到送丝速度为30in/min为止（顺时针调节送丝加快）。

e.将送丝速度旋钮设为170in/min。

f.按前述方法调节R10（“HI”）使送丝速度正好为170in/min。

g.调节R10/R14须依上述顺序，不得调完R10后再调R14。

6.7　管道全位置自动焊设备

管道全位置自动焊是一种用于长输管道水平固定位置焊接的自动焊设备。

管道自动焊由焊接电源、焊接小车和控制系统三大部分组成。焊接电源的作用是向焊接电弧提供所需的电能；焊接小车的作用是焊丝的送进、送气以及焊枪的摆动和移动等；控制系统的作用是将焊接电源和焊接小车有机地结合起来，控制焊接小车按设定的程序和参数进行工作。

6.7.1　管道自动焊的特点

管道自动焊与焊条电弧焊相比有如下特点。

（1）管道自动焊的优点

①电弧燃烧稳定。

②焊缝成形美观。

③焊缝接头少。

④焊缝焊接缺陷少，无损检测合格率高。

⑤层间清理简单（气体保护焊）。

⑥焊缝的力学性能较好，具有较强的抗裂性。

⑦焊接效率高，可提高2～5倍。

⑧操作简单，劳动强度低。

⑨焊接时产生的有害烟尘少。

⑩焊接成本较低。

（2）管道自动焊的缺点

①由于采用气体保护时，抗风能力差，必须采取防风措施。

②焊接设备一次性投入较大。

③焊接设备较复杂，设备的维护、保养和修理较复杂。

④对管口质量要求较高。

⑤管道自动焊的适用性较焊条电弧焊差。

6.7.2　管道坡口加工机

管道坡口加工机是一种在管道工程施工现场加工管端坡口的设备，见图2-6-4。

管道全位置自动焊焊接工艺对管端坡口有非常严格的要求，管道厂加工的坡口经运输和装卸可能损伤，而使坡口不能满足管道自动焊的要求。所以要求在施工现场加工坡口，即时加工坡口，即时焊接从而保证了坡口的质量。另外，不同的管道自动焊设备和不同的管道自动焊工艺对坡口的形式和尺寸也有不同的要求。坡口加工机能够满足不同的管道自动焊设备和不同的管道自动焊工艺对坡口的需要和对坡口精度的要求。管道坡口加工机由发动机、液压系统、转盘及刀具结构、夹紧机构、操作机构等部分组成。

（1）发动机　由于是野外作业，发动机采用内燃机发动机。它的作用是给切削刀具和夹紧机构提供动力。

（2）液压系统　转盘及刀具和旋转及夹紧机构都是通过液压系统提供动力，液压系统是坡口加工机的重要系统。

（3）转盘及刀具　刀具固定在转盘上，由转盘的转动带动刀具的转动。刀具是直接加工坡口的部件，刀具的位置、角度及旋转的动力、速度和进刀量等直接决定着坡口的加工质量和效率。根据不同形式坡口通常采用2～4把刀，调整刀具的数量、位置和角度可加工不同形式、不同坡口尺寸的坡口。

（4）夹紧机构　夹紧机构是将钢管与坡口机定位，坡口机的夹紧机构应能快速将钢管与坡口机定位和夹紧，以保证坡口的加工质量。

（5）操作机构　坡口加工机的操作部分由操纵杆和按钮组成，控制夹紧机构固定和松开钢管，控制刀具的旋转、旋转速度及停止，控制刀具的进刀量。

6.7.3　管道自动内焊设备

（1）概述　管道自动内焊机是一种在管道内部完成管道环焊缝根焊道焊接的自动焊设备。根据管径的大小，内焊机设4个焊枪、6个焊枪或8个焊枪，将焊枪分为顺时针组和逆时针组。焊接时，顺时针组焊枪全部引燃同时焊接，完成半圈根焊道的焊接；然后，顺时针组焊枪全部熄弧，逆时针组焊枪全部引燃同时焊接，完成后半圈根焊道的焊接。4焊枪内焊机，每个焊枪的焊接长度为90°的弧长加10～15mm；6焊枪内焊机，每个焊枪的焊接长度为60°的弧长加10～15mm。管道自动焊流水作业见图2-6-5。

管道内焊机由焊接车、焊接电源、控制系统、供气系统、对口器和焊枪系统六大部分组成。

管道内焊机的特点如下。

①焊接效率高，不论管径大小焊接一道根焊焊道的纯焊接时间一般在2min内。

②焊接操作简单，具有初中以上文化的人员经一周培训，即可操作内焊机。

③根焊道的内部成形美观，焊接合格率高。

④管道自动内焊机组装时不留间隙，组装效率较高。

⑤管道自动内焊机，必须采用专用的管道坡口机现场加工坡口，对坡口的质量和组装质量要求较高。

⑥内焊机的适用范围小，通常一台内焊机只能焊接一种管径的钢管，经调整适用管径范围也只能在±50mm的范围。

⑦设备昂贵，一次性投资较大。

⑧设备复杂，维护和维修的难度较大。

（2）焊接车　焊接车通常由发动机、行走机构、发电机和气泵四大部分组成。焊接车的作用是：给焊接电源提供电能；将焊接电源、控制系统、气瓶等装在焊接车上，起到移动上述设备的作用；空气气泵的作用是向对口器提供压缩空气的。管道内焊机和焊接车外形见图2-6-6。

（3）焊接电源　6焊枪自动内焊机，有4台焊接电源，用于焊接的3台，1台电源作为手工修补和作为备用电源；8焊枪自动内焊机，有5台焊接电源，用于焊接电源4台，1台电源作为备用电源；所用电源为具有恒压特性的直流电源。

（4）控制系统　控制系统包括控制焊接电源与内焊机的信息传递和焊枪的动作（焊枪的抬起、焊枪沿圆周方向的运动、焊丝给进及送气等）。

（5）供气系统　供气系统由气瓶、气管、喷嘴和供气控制部分组成。根据焊接的需要可采用CO2、Ar和混合气体等。

供气系统的作用：一是保证焊接用气的供给（提前送气、滞后关气、气体流量、气体混合比例等）；二是保证焊枪动作的用气，即焊枪的抬起和收回。

（6）对口器　对口器的作用：一是给焊枪定位，确保焊枪对中在坡口的中心；二是组装管口，使组装质量达到标准和设计要求（在管口质量符合标准和设计要求的前提下）。

（7）焊枪系统　焊枪系统是内焊机的关键部分，它是实现焊接的机构。所有设备都是为焊枪机构服务的，各系统各机构工作是否正常均体现在焊枪的各个动作上。焊枪系统的作用是引燃电弧、送进焊丝、输送保护气体、移动焊接电弧、熄弧等。

6.7.4　管道自动外焊根焊设备（以PWT设备为例）

（1）概述　管道自动外焊（根焊）焊接设备是一种能够从管道外部完成管环焊缝全部焊道焊接的管道自动焊设备。由于本套设备价格较昂贵，所有焊道均采用本设备焊接，配一条ф1016mm×17.5mm的管道全自动焊流水作业设备，需3000万～3500万元。所以目前大部分管道施工企业，只用本焊接设备焊接根焊焊道，其他焊道配备常用管道自动焊外焊设备。

管道自动外焊（根焊）焊接设备与管道自动内焊自动焊设备相比有如下特点。

①根焊道焊接效率通常为内焊70％左右。

②焊接操作较内焊机复杂，具有初中以上文化的人员需经一个月的培训，方能较熟练地操作本焊机。

③根焊道的内部成形美观，焊接合格率高。

④管道组装时不留间隙，组装效率较高。

⑤管道外焊（根焊）机，必须采用管道坡口机现场加工坡口，对坡口的质量和组装质量要求较高。

⑥管道外焊（根焊）机的适用范围大，可适用于管径大于等于ф508mm的所有管道的焊接。

⑦管道外焊（根焊）设备与管道内焊根焊设备（ф1016mm）相比，管道外焊（根焊）设备是管道内焊根焊设备投资的一半。

⑧设备复杂，维护和维修的难度较大。

（2）焊接电源　PWT的焊接电源是PWT公司与GENSET公司联合开发的，是一种较理想的管道自动焊电源，是由柴油发动机驱动的2台400A的一体机。

（3）电力供给系统　通过电力供给系统，将焊接电源提供的电力进行调整，从而满足不同系统的电力要求。

（4）焊接电流控制单元　该系统对焊机提供的电流进行斩波处理，并对焊接电流进行检测和控制。

（5）焊接小车控制单元　该系统共包括10个控制模块，这些模块控制着焊接的整个过程，是本焊接系统的核心部分。

（6）保护气体单元　该单元采用电磁阀对气体进行控制，从而满足不同气体的混合比，同时进行加热。

（7）编程器　该系统用于焊接工艺参数的设定和修改，当工艺参数发生变化时，必须用编程器来修改。本编程器可设定的主要参数有：送丝速度，焊接速度，摆动幅度，摆动速度，两侧停滞时间，电弧电压。

该编程器可在180°范围内每隔15°设定焊接工艺参数，以求得到最佳的焊接质量。由于绝大部分的焊接工艺参数是由编程器预选输入，焊工不能对其修改或只能对少部分参数进行小范围内的变动，这就保证了焊接工艺参数的一致性，即保证了所有焊缝性能的一致性。

（8）焊接小车　焊接小车在有齿的轨道上自上而下行走，绝大部分参数均由计算机自动控制。焊枪的左右和上下移动由焊工操纵焊接小车面板（或小车遥控盒）进行控制。

（9）焊枪冷却系统　为了保证焊枪能在大电流下连续安全运行，本设备的焊枪采用的是水冷法。

（10）HCU冷却系统　为了保证控制系统能在较恶劣的环境下正常运行，在其控制箱内加了一套空气冷却器，保证了控制箱内的温度，使各电器元件总是处于良好的工作温度范围内，也就是确保了各电器元件的正常工作。

6.7.5　管道自动外焊（填充、盖面）设备

（1）概述　管道自动外焊机是用于管道环焊缝填充和盖面焊道焊接的自动焊设备。主要由焊接车、焊接电源、控制部分、供气系统和焊接小车五部分组成。管道自动外焊设备与焊条电弧焊相比有如下特点。

①焊接效率高，可提高2～5倍。

②焊缝接头少，焊缝成形美观。

③焊缝焊接缺陷少，无损检测合格率高。

④焊缝的力学性能较好，具有较强的抗裂性。

⑤层间清理简单（气体保护焊）。

⑥焊接时产生的有害烟尘少，操作简单，劳动强度低。

⑦由于采用气体保护时，抗风能力差，必须采取防风措施。

⑧焊接设备一次性投入较大，设备维护、保养和修理较复杂。

（2）焊接车　焊接车通常由发动机、行走机构、发电机三大部分组成。焊接车的作用是：给焊接电源提供电能；将焊接电源、控制系统、气瓶等装在焊接车上，起到移动上述设备的作用。

（3）焊接电源　具有恒压特性的直流焊接电源，焊接电源的作用是向焊接电弧提供电能，保证电弧稳定燃烧。

（4）焊接小车　焊接小车，是焊接的最终执行机构。所有的焊接指令最终均体现在焊接小车上。焊丝的给进、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊枪的摆动均由焊接小车来实现的。常用管道焊接小车的外形见图2-6-7。

（5）供气系统　供气系统包括气瓶、供气管道、供气控制部分和气体喷嘴等。供气系统的作用是保证保护气体的正常供给（提前送气、滞后停气、焊接过程中均匀的向焊接区提供保护气体）。

（6）控制系统　控制系统的作用是把焊接电源、供气系统和焊接小车有机地连接起来，使焊枪按设定的程序运行。

（7）小车轨道　小车轨道分为有齿轨道和无齿轨道两种。有齿轨道的特点是小车的行走位置准确，但轨道的价格较高；无齿轨道的特点是可能产生打滑现象，但焊接轨道的价格较低。

6.7.6　双焊枪焊接工艺简介

双焊枪焊接工艺，就是在同一焊接小车上有两把焊枪，在一名焊工的操作下同时焊接。双枪焊接小车通常有两种形式：两把焊枪由同一电源供电，同一控制系统控制，两枪的参数完全相同；两把枪由两个电源分别供电，两个控制系统分别控制，两枪除焊接速度相同外，其他参数均可以独立设定。双焊枪焊接工艺的主要优点就是焊接效率高。图2-6-8为管道双枪自动焊。

由于双焊枪焊接工艺焊接效率高，所以通常用于焊接较大管径和壁厚较大的管道。双焊枪焊接工艺，一般采用内焊机焊接根焊焊道，单焊枪焊接小车焊接热焊焊道，双焊枪焊接小车焊接填充和盖面焊道。

双焊枪焊接设备的特点如下。

①焊接效率高，是单焊枪焊接效率的2倍。

②可以实现一次焊接两层两道，也可以一次焊接一层两道（排焊）。

③焊接设备复杂、价格昂贵。

④设备的维修和操作较为复杂。