管道全位置自动内焊机的总体方案及机械系统研究

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1、中文摘要管道全位置自动内焊机适用于大口径管道焊接施工过程中组对管口、完成根焊。内焊机的显著特点是根焊速度快、确保焊接质量，是管道施工实施机械化、高效化焊接的关键设备之一。“大口径管道内环缝自动焊机研制”项目是石油天然气集团公司“西气东输”工程重点攻关项目，是中国石油集团公司2003年度十大重点科研课题之一。目前，国际上能够生产内焊机的只有美国CRC公司、英国NOREAST公司。本课题深入分析了国外的研究水平及研究动态，结合我国的国情，经过多次改进设计，成功地研制开发出PIW3640管道全位置自动

2、内焊机样机，并且进行了内焊工艺试验。该设备主要由涨紧枧构、焊接单元、多焊炬同步旋转驱动机构、多焊炬同步自动定位对中机构、整机行走机构、刹车机构、机架、储气罐、气动系统、保护气体供给系统、数字控制系统等部分组成。该设备的主要技术参数为：①适用管径(mm)915～1016(36”～40”)②适用焊丝直径(mill)巾0．8、$0．9、中1．0⑨最大涨紧力(kN)1400④焊接速度(mm／min)0～l000⑤送丝速度(mm／min)0～16lOO⑥整机行走速度(m／min)0～42本课题研制的PIW

3、3640型管道全位置自动内焊机，总体技术方案合理。采用的机械系统、气动系统、控制系统等技术方案，以及所选用的元器件，经现场中试表现出良好性能。适用于长输管线的野外焊接施工。本研究工作，在内焊机的机械系统中，成功地解决了涨紧机构的设计以及同步焊接驱动的配合：严格保证了6个焊炬中心的同一平面性；柔性弹簧的合理布局；以及焊接单元机构的工作可靠性等技术关键。实现了长输管线施工的机械化水平。该设备经过两次“西气东输”工程中的现场中试，焊接质量优良。“西气东输”第5标段采用本研究的内焊机进行根焊，配合国产P

4、AW2000全自动外焊机热焊、填充、盖面，创下了目焊接130道口、连续焊接2000道AUT探伤一次合格率100％的优秀成绩。在陕京二线无极标段正式投入生产应用已累计焊接管线六公里，现场反馈良好。关键词：管道全位置自动内焊机总体方案机械系统根焊AbstractPipelineinnerloopwelderisapplicableforbig-caliberpipelineweldinginconstructionproceduretoJointtheendsofpipesandfulfillroo

5、tswelding．Themarkedcharacterofinnerwelderisitshighjointingspeedandcanconfirmweldingquality．Itisoneofthemostimportantinstrumentsinmechanizationandefficiencyinpipeconstruction．ResearchandManufacturingofbig—caliberPipelineautomobilewelderisanimportantan

6、dtacklekeyproblemoftheprojectofWest-eastGasPipelineProjectofpetroleumandNaturalGasGroupandoneofthetenkeyscienceresearchSUbjectsofChinaPetroleumGroupin2003．Now，inthewholeworld，onlyCRCinUSAandNOREASTinUKcaumanufactureinnerwelder，whoseproductionarebased

7、onsametechnology．InthisSUbject，welucubratedforeignresearchingresultsandresearchingtrendsandcombinedwiththeactualsituationinourcountry．Aftermanytimesdesignandmodification，wemanufacturedsampleofPIW3640pipelineinnerloopwelderandprocessedinnerweldingtech

8、nologyexperimentation．Thisinstrumentismadeofswellingandtighteningsystem，weldingunit，multi—weldingdistancesynchronization—whirlingdrivingsystem，multi-weldingdistancesynchrOnizationautomobileorientationsystem，whole—machinetreadingsystem，brakingsystem，f