浙江至德鋼業有限公司根據焊接機理和實際工作經驗設計并開發了一款新式焊接用承載梁，主要解決了主梁超長后梁體強度的問題，以及焊接用氣體內保護裝置與焊點精確同步運行的問題，具有結構簡單、可靠性高和通用性好的特點，并成功完成了長12m、外徑219mm以上單支不銹鋼焊管的焊接工作，取得了良好的經濟效益，值得推廣。

 工業上不銹鋼焊管的生產主要有兩種方式：一種是不銹鋼鋼帶卷料經不銹鋼焊管連續生產線成型焊接而成，稱為不銹鋼焊接管連續成型生產方式；另一種是不銹鋼板材通過模具卷曲成型焊接制成，一般稱為不銹鋼焊接管單支成型生產方式。前者主要生產壁厚10mm以下、外徑711mm以下的不銹鋼焊管規格，具有成型好、質量優、效率高的特點。而單支成型的產品規格可覆蓋不銹鋼焊接管所有規格種類，是目前不銹鋼厚壁管主要的生產方式之一，其生產流程如圖所示。其中焊接為單支成型生產工藝中的特殊和主要工序之一，在國內主要采用等離子焊接打底，氬弧焊或者埋弧焊蓋面的方式進行操作。

一、研發背景

 不銹鋼焊管的直縫焊接設備主要有兩類：一類是采用焊接滾輪架橫移小車，搭配十字臂內保護橫梁和焊機及焊機附件組成，如圖所示，其中十字臂焊接橫梁和十字臂內保護橫梁機械結構一致；另一類由焊接承載梁，焊接主梁，焊機及焊機附件組成，如圖所示。

 前者考慮到十字臂內保護橫梁是一端懸空狀態，設計時為保證懸空端的下垂擾度在可接受的范圍之內，十字臂內保護橫梁一般設計的較為粗壯，直徑在300mm以上，適用于大直徑不銹鋼焊管的直縫焊接。在后者的工裝系統中，焊接承載梁由承載梁主體，一端有固定立柱而另一端有可翻倒的支撐架以及氣體內保護工裝組成。開始操作時，可翻倒的支撐架處于翻倒狀態，待焊鋼管通過行車吊運至焊接承載梁主體后，可翻倒的支撐架豎直立起復位，這樣待焊鋼管便橫置于焊接承載梁上，啟動焊機和氣體內保護工裝達到完成整個焊接工作。此種自動直縫焊機的特點是適用性廣，對于大、中、小規格的不銹鋼焊管直縫焊接均能使用，且與第一種結構相比省去了因產品規格更換后需調整十字臂與焊槍的位置等工作，具有生產效率高，通用性廣的特點，是目前不銹鋼焊管直縫焊接中普遍采用的設備類型。

 鋼管焊接承載梁作為直縫自動焊機系統中一個主要工裝之一，由承載梁主體結構和梁內氣體內保護裝置組成，起到承載和釋放惰性氣體將焊接區域與空氣隔離以防止空氣侵入熔滴和熔池，盡量減輕焊縫金屬的氧化作用。不銹鋼鋼管產品最大加工長度一般不超過6m，隨著經濟的發展，大型項目的施工，比如阿曼石油公司的PDO項目以及唐山LNG項目等均要求單支鋼管長度為12m，為此超長單支成型不銹鋼鋼管焊接承載梁設計與開發需亟待解決，筆者就此介紹一種自主設計的焊接承載梁的系統結構與特點。

二、設計思路與機理

 依據焊接機理的需要，超長單支成型不銹鋼焊管焊接承載梁要達到承載待焊鋼管和提供與焊點同步運動的氣體內保護。為此，主梁結構采用槽鋼拼焊結構，利于梁內鋪設內保護裝置的行走軌道。主梁的一端為可上下調節高低的固定支柱，另一端為可翻倒的支撐架，當支撐架翻倒時吊運待焊鋼管至承載梁上，翻倒架豎立復位后完成待焊鋼管的上料工作，進入焊接工序。承載梁內部裝有內保護氣托，焊接工件時，工件套入承載梁，內保護氣托跟隨焊接小車移動進行施焊。工藝要求焊接小車從80mm/min至3000mm/min均能運行平穩、速度穩定，內保護氣托始終與焊接小車同步移動，承載梁結構如圖所示。

三、主要部件

 焊接用內保護裝置的氣托采用銅棒加工而成，設有惰性氣體噴射氣孔，由彈簧預壓和焊縫接觸。內保護裝置氣托主體結構如圖所示。傳動結構采用鏈條配合承載梁內鋪設的滑軌傳動，使用交流伺服電機在電氣上實現其與焊接小車的同步，利用伺服驅動器內置的電子齒輪功能，精確調整同步精度而不用考慮機械減速箱的減速比等因素，并用伺服驅動器的模擬量輸出結合PLC監視轉矩變化，在內保護氣托出現卡死、脫離時發出報警信息，提醒操作者采取措施，有效避免在焊接過程中內保護氣缺失，造成產品報廢。

四、結論

  超長單支成型不銹鋼焊管焊接承載梁的小型化、高強度以及氣體內保護裝置的設計，已成為單支成型不銹鋼焊管焊接設備的主要“瓶頸”之一。根據筆者的設計對公司的一臺6m自動焊機進行了技術改造，成功完成了外徑219mm以上單支鋼管長12m的焊接工作，取得了良好的經濟效益。