螺旋管的焊缝技术

螺旋管焊缝自动跟踪系统主要由传感器、机械执行装置、主控制柜、操作控制器、视频显示终端以及手动控制盒等组件构成。

传感器组件主要由激光传感器构成，是整个系统中至关重要的部分。传感器内配备有一个3B激光发射器和一台高分辨率的CCD微型摄像机，摄像机用于捕捉钢管焊缝表面的激光条纹。摄像机镜头前加装了一个滤光片，仅允许激光光线通过，其它光源（如弧光等）则无法通过。

螺旋管的焊缝技术

机械执行机构主要由伺服电机、电动滑架和机械连接部件组成。在工作时，电机根据电机控制器发出的指令，驱动滑架和焊枪进行移动。滑架上装有限位开关，以防止其超出设定的极限位置。

主控制柜包含PC机、PLC（可编程逻辑控制器）、伺服电机控制器、24V直流电源、系统隔离器、柜内空调和KVM扩展模块。PLC由美国Rockwell公司制造，型号为CompactLogix L35E。

操作控制器是一个触控屏幕，可以让操作者控制系统并调整参数。视频显示终端则是一个高清彩色显示器，用于观察焊缝的实际情况。

手控盒上配备了急停按钮、激光器开关、自动/手动切换开关、上下/左右微调按钮及指示灯，还有手动操作手柄。启动激光器后，点击触摸屏上的“跟踪”按钮，当开关设置为“自动”时，系统会进入自动跟踪模式，此时手动操作手柄无法使用，仅可通过上下/左右按钮进行焊枪偏移的微调。如果开关设为“手动”，则自动跟踪功能将被禁用，操作者需用“手动操作手柄”来调整焊枪的偏移。

螺旋钢管的焊接区域容易出现一些缺陷，如气孔、热裂纹和咬边等。

螺旋钢管焊缝中的气孔不仅影响焊缝的密实性，导致管道漏水，还可能成为腐蚀的起源，严重降低焊缝的强度和韧性。气孔产生的原因包括焊剂中的水分、杂质、氧化物和铁屑，以及焊接材料的成分和厚度、钢板的表面质量和边缘处理、焊接工艺以及钢管成型工艺等。当焊剂中含有适量的CaF2和SiO2时，会与大量的氢气发生反应，生成稳定且不溶于液态金属的HF，从而有效防止氢气孔的出现。

气泡通常出现在焊缝的中央，其主要原因是在焊接过程中氢气以气泡的形式残留在焊缝金属内部。因此，要消除这种缺陷，首先需要清除焊丝和焊缝上的锈蚀、油污、水分及湿气。其次，要彻底烘干焊剂以去除湿气。此外，增加电流、降低焊接速度以及减缓熔化金属的凝固速度也是十分有效的措施。

焊剂的堆积厚度通常为25-45mm。当焊剂颗粒较大且密度较小时，堆积厚度取最大值，反之则取最小值；在大电流和低焊速情况下，也应取最大值，反之取最小值。此外，在夏季或空气湿度较大时，回收的焊剂需烘干后再使用。

关于硫裂纹（由硫引起的裂纹），当焊接过程中接触到含硫偏析带的板材（特别是软沸腾钢）时，硫化物会进入焊缝金属，导致裂纹的产生。其原因在于硫偏析带中含有低熔点的硫化铁，且钢中可能存在氢气。为了防止这种现象，可选用含硫偏析带较少的半镇静钢或镇静钢。此外，焊缝表面与焊剂的清洁与干燥也十分重要。

在处理钢板表面时，为了避免开卷矫平时掉落的氧化铁皮等杂物进入成型工序，应设置板面清扫装置。

热裂纹在埋弧焊接中也会产生，特别是在起弧和熄弧的弧坑处更容易出现裂纹。为了解决这个问题，通常会在起弧和熄弧处安装垫板，并在焊接结束时将螺旋钢管反转，实现焊进叠焊。热裂纹在焊缝应力较大或焊缝金属中硅含量较高时最容易发生。

钢板边缘处理。钢板的边缘应配备除锈和去毛刺的装置，以降低气孔产生的风险。建议将清除装置安装在铣边机和圆盘剪之后，装置的构造包括两个上下可调间隙的主动钢丝轮，以压紧钢板边缘。焊渣的卷入问题。焊渣卷入是指在焊缝金属中残留了一部分焊渣。

焊缝形状。焊缝的成型系数过低时，焊缝会显得较窄且较深，导致气体和夹杂物难以排出，从而容易出现气孔和夹渣现象。通常，焊缝的成型系数应控制在1.3至1.5之间，厚壁螺旋钢管采用最大值，薄壁则采用最小值。焊透率不理想。内外焊缝的金属重叠度不足，有时出现未焊透的情况，这被称为焊透率不足。减少次级磁场。为了降低磁偏吹的影响，应将焊接电缆的连接位置尽量移离焊接终端，避免焊接电缆在工件上形成额外的次级磁场。咬边现象。咬边是指焊缝中心线上焊缝边缘出现的V形沟槽，通常是在焊接速度、电流和电压等条件不合适的情况下产生的。相较于电流不合适，焊接速度过快更容易导致咬边缺陷。

在工艺方面，应该适当降低焊接速度或增大电流，以延缓焊缝熔池金属的结晶速度，从而便于气体的释放。同时，如果带钢的输送位置不稳定，应及时进行调整，避免通过频繁微调前桥或后桥来维持成型，导致气体逸出困难。