劉 勇

（重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司，重慶400020）

PWT全自動管道焊接DWS.03軟件系統(tǒng)

劉 勇

（重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司，重慶400020）

由于管道全位置自動焊接時焊接位置不斷變化，焊接自動化難度較高，針對管道自動焊接的特殊性和復(fù)雜性，以國外先進(jìn)的PWT最新的DWS.03焊接系統(tǒng)為研究對象，PWT能從外部焊接從打底到填充的整個焊縫，特別先進(jìn)的是外部進(jìn)行根焊。介紹了管道外焊接打底到蓋面的焊接工藝，詳細(xì)分析軟件系統(tǒng)如何通過程序設(shè)置，實(shí)現(xiàn)管道焊接自動化控制。在研究過程中發(fā)現(xiàn)該焊接系統(tǒng)能自動焊接高品質(zhì)環(huán)焊縫，但是系統(tǒng)還是可以從焊槍角度和駐留時間不對稱設(shè)置進(jìn)行升級，進(jìn)一步提高外焊機(jī)的適用范圍。

全自動焊接；編程軟件；DWS.03；管道

0 前言

DWS.03全自動焊接系統(tǒng)是由意大利PWT公司生產(chǎn)的CWS.02NRT焊接系統(tǒng)從模擬信號發(fā)展到數(shù)字信號，并嵌入了美國ITW最新焊接技術(shù)發(fā)展而成的第三代全自動焊接系統(tǒng)[1-3]。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)管道從外部焊接根焊到填充蓋面的全部焊接工序。由于管道在焊接過程中集中了橫、平、立、仰不同的焊接位置，并且時刻保持著位置變化，焊接過程成形和質(zhì)量控制非常困難[4-5]。PWT全自動焊接系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了管道焊接全工序的自動化瓶頸技術(shù)突破，其核心是控制系統(tǒng)軟件，通過對管道焊接各類參數(shù)的數(shù)字編程而實(shí)現(xiàn)了管道的全自動焊接。在此通過對該軟件系統(tǒng)現(xiàn)場施工和工藝分析，提出了后續(xù)改進(jìn)建議，以求對管道自動焊提供工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 PWT系統(tǒng)介紹

DWS.03系統(tǒng)的主要專利設(shè)計是可以為管道每一部分設(shè)置正確的參數(shù)，將管道的半周劃分成12個部分，每一部分15°。沿著管道接頭每15°參數(shù)將會

平穩(wěn)的改變。在焊接過程中，由于焊接小車上裝有角度定位傳感系統(tǒng)，小車軌道行走角度的變化反饋到控制系統(tǒng)（HDC）將對應(yīng)輸出不同的設(shè)置的焊接參數(shù)進(jìn)行焊接，從而實(shí)現(xiàn)了不同位置、不同焊接參數(shù)控制的全自動焊接。

PWT對于焊接過程的每一焊接部分，可設(shè)置的焊接參數(shù)有：焊接速度、送絲速度、擺幅、擺動速度、停留時間、焊接電壓、干伸長、焊接電流、電弧長度、電弧控制等參數(shù)，如圖1所示。

圖1 DWS.03編程軟件系統(tǒng)參數(shù)界面

2 DWS.03軟件系統(tǒng)

DWS.03編程軟件系統(tǒng)人機(jī)交換界面設(shè)計良好，用戶可友好進(jìn)行編程設(shè)計，操作難度小，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)焊工現(xiàn)場觀察和多次試驗(yàn)，形成管道自動焊接理想工藝參數(shù)。

2.1 焊接工藝選擇設(shè)定

DWS.03新焊接系統(tǒng)可以進(jìn)行MIG焊、FCAW焊、RMD焊、PULSE焊，針對不同的焊接方法，程序設(shè)置了不同的CHOKE值，用戶通過對應(yīng)的CHOKE值，選擇不同的焊接工藝進(jìn)行施焊。不同焊接工藝對應(yīng)CHOKE值如表1所示。

表1 不同焊接工藝對應(yīng)CHOKE值選擇表

DWS.03工藝設(shè)置界面如圖2所示，根據(jù)焊接管道壁厚，設(shè)置焊接的層數(shù)。從界面左右1到12可以設(shè)置層數(shù)，如5層，就從1設(shè)置到5。從界面上下依次是各焊接參數(shù)的層數(shù)設(shè)置，在底部CHOKEPROCESS欄目中，從左到右依次按表1選擇不同焊接層的CHOKE值，從而對不同焊接層選擇了不同的焊接工藝。在GAS欄目中，對不同焊接層選擇保護(hù)氣體的種類。

圖2 DWS.03編程軟件系統(tǒng)焊接工藝設(shè)置界面

2.2 焊接速度設(shè)置

進(jìn)入TRAVEL SPEED單元，進(jìn)行焊接速度設(shè)置，焊接速度為焊接小車（機(jī)頭）的行走速度。最大設(shè)置可設(shè)置160 cm/min，如圖3所示。

圖3 DWS.03編程軟件系統(tǒng)焊接速度設(shè)置界面

從界面左右1～8可以依次設(shè)置從根焊到填充到蓋面的各焊接層的焊接速度，從上下0°～165°可以設(shè)置在管道不同的焊接位置（焊接角度）對應(yīng)的焊接速度。

設(shè)置完成后可以對該參數(shù)進(jìn)行模擬圖標(biāo)直觀演示，便于編程人員直觀的觀察各類參數(shù)的變化，從而修改不合適的參數(shù)。編程軟件系統(tǒng)焊接速度模擬顯示界面如圖4所示。

2.3 送絲速度設(shè)置

送絲速度是焊接小車焊槍中焊絲送進(jìn)速度，可以最大設(shè)置16 m/min，在編制的過程中與焊接速度一致。

圖4 DWS.03編程軟件系統(tǒng)焊接速度模擬顯示界面

2.4 擺動參數(shù)設(shè)置

PWT焊接擺動參數(shù)有擺動速度、擺動幅度、邊緣駐留時間三個參數(shù)，機(jī)頭設(shè)計時采用搖擺的方式進(jìn)行擺動，加上坡口兩邊做片刻的停留，這種焊接小車的直線運(yùn)動加焊槍搖擺以及坡口駐留時間的運(yùn)動合成軌跡恰是手工焊接的月牙形擺動，使得PWT焊接系統(tǒng)在擺動控制上更類似于人工焊接，比橫擺的的系統(tǒng)設(shè)置更好，焊接后質(zhì)量，破口兩邊的熔合以及外觀的成形都得到了良好的保證。

擺動速度：是焊接時焊槍的擺動速度，可提供0～3.2 m/min進(jìn)行設(shè)置。

擺動幅度：是根據(jù)坡口設(shè)計寬度而在焊接時焊槍的擺動寬度，可提供0～32 mm進(jìn)行設(shè)置。

停留時間：在坡口邊緣焊槍的停留時間，系統(tǒng)最大停留時間可以設(shè)置3.2 s。通過設(shè)置側(cè)壁停留時間，可防止焊縫底部產(chǎn)生成形尖角，提高蓋面成形質(zhì)量，降低咬邊，減少層間未熔合。

上述三個參數(shù)的設(shè)置與焊接速度設(shè)置方式一致。

2.5 焊接電壓設(shè)置

焊接電壓：此參數(shù)最大可以設(shè)置35 V。焊接電壓是一個焊工經(jīng)驗(yàn)的重要參數(shù)，此參數(shù)設(shè)置不好極易出現(xiàn)氣孔。參數(shù)的設(shè)置與焊接速度設(shè)置方式一致。

2.6 干伸長和焊接電流

焊接電流在3.0系統(tǒng)中，焊接電流在“stick out”（干伸長）設(shè)置為自動時可以設(shè)置此電流，而在半自動過程中，干伸長由焊工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)隨時可調(diào)，電流根據(jù)焊接速度自動匹配。一般設(shè)置stick out時為手動調(diào)節(jié)，因此此參數(shù)可以不設(shè)置。在干伸長自動模式中，焊接電流最大可以設(shè)置為400 A。

2.7 電弧長度和電弧控制

在新系統(tǒng)中，由于使用了Miller PipePro XC400焊機(jī)，該焊機(jī)特有的RMD以及脈沖焊接技術(shù)都溶入到全自動焊接系統(tǒng)中，因此增加電弧長度和電弧控制參數(shù)設(shè)置。這兩個參數(shù)對電弧的穿透能力、電弧的離散程度、寬窄進(jìn)行微調(diào)。

電弧長度在用RMD打底時設(shè)置的參數(shù)，是對電壓的微調(diào)，在打底時設(shè)置該參數(shù)可以改變電弧的穿透能力，如燒穿可以適當(dāng)調(diào)低該參數(shù)。電弧控制在MIG焊蓋面焊接時，適當(dāng)調(diào)低由于電弧寬度降低可以改變鐵水的流動性，利于蓋面仰焊表面成形質(zhì)量。

電弧長度和電弧控制的設(shè)置方法與焊接電流一致。

3 結(jié)論

PWT焊接編程系統(tǒng)具有良好人機(jī)交互界面，設(shè)置簡單，只需要對應(yīng)輸入相應(yīng)焊接管道直接、焊絲直徑、以及焊接每層對應(yīng)角度的參數(shù)即可完成。通過大量現(xiàn)場調(diào)試和工藝試驗(yàn)，不斷完善現(xiàn)有工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫。

結(jié)合系統(tǒng)使用過程中積累的工程經(jīng)驗(yàn)，該系統(tǒng)程序在升級改造時，可進(jìn)一步進(jìn)行以下方面改進(jìn)。

（1）PWT擺動參數(shù)可以增加焊槍角度參數(shù)設(shè)置。

PWT在焊接過程中，焊槍始終是垂直于焊道的，焊槍角度90°是一直不變的。而在焊接過程中，尤其是在3.5～5點(diǎn)位置，焊槍的角度如果適當(dāng)傾斜，效果會更好，可以在程序中增加焊接角度設(shè)置。

（2）增加駐留時間不對稱設(shè)置。

駐留時間參數(shù)設(shè)置時，系統(tǒng)中沒有考慮斜管道，如45°焊接。由于重力作用管道角度變化使焊縫鐵水是偏向于底部，需要在頂部的時間設(shè)置多一點(diǎn)，即兩邊的停留時間不一致。PWT作為管道外焊機(jī)，在山地焊接這種情況較多，可以根據(jù)管道角度傳感識別管道角度而選擇對應(yīng)程序的不對等駐留時間，從而進(jìn)一步提高外觀成型質(zhì)量，提高設(shè)備焊接適用范圍。

[1]高澤濤，隋永莉，黃福祥.意大利PWT-CWS.02NRT管道焊接專機(jī)的應(yīng)用[J].焊接技術(shù)，2002，31(12)：10-11.

[2]吳迪，衣紅兵，孟令寶.PWT外自動根焊工藝的應(yīng)用[J].石油工程建設(shè)，2004（6）：22-24.

[3]尹長華，高澤濤，薛振奎.長輸管道安裝焊接方法現(xiàn)狀及展望[J].電焊機(jī)，2013，43（5）：134-141.

[4]吳立斌.PWT-CWS.02NRT打底與RMS填蓋焊接技術(shù)[J].電焊機(jī)，2004，34（10）：52-56.

[5]陳建平，馮柏軍，葛新東.CWS.02NRT全自動焊機(jī)長輸管道根焊工藝及操作技術(shù)[J].電焊機(jī)，2014，44（9）：137-139.

DWS.03 software system of PWT pipeline automatic welding equipment

LIU Yong
（Chongqing Gas Group Co.，Ltd.，Chongqing 400020，China）

Pipe automatic welding is very difficult because of the continuous change of the welding position.In view of the particularity and complexity of pipeline automatic welding，based on the overseas advanced PWT latest DWS.03 welding system as the research object，on the outside of pipe，PWT can weld whole weld from root pass to cap pass，especially weld root pass also from outside of pipe，so PWT welding equipment is very advanced.This paper systematically introduces the PWT welding process from root pass to cap pass，and details how can the system software achieve automatic control pipe welding by program settings.During the study have found that although the welding system is capable of welding high-quality circumferential weld，but the system can still be upgraded from increase gun angle and asymmetrical dwell time setting to further enhance the scope of application of the equipment.

automatic welding；programming software；DWS.03；pipeline

TG409

A

1001-2303（2016）08-0030-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.08.07

2015-12-02；

2016-02-20

劉勇（1984—），男，工程師，學(xué)士，主要從事管道焊接、工程技術(shù)質(zhì)量安全管理工作。