文 |乾凉散人
编辑 |乾凉散人
前言目前，国内拥有超过300套螺旋焊管生产机组，但能够真正满足生产油气输送焊管要求的只有20多套，而大多数这些机组都集中在两个钢管厂。
螺旋焊管预精焊技术，是目前世界上大直径螺旋焊管生产中，最先进的技术，在欧美等国家已经得到广泛应用。
螺旋焊管预精焊技术借用了直缝焊管工艺，应用于螺旋焊管，其主要优点是将螺旋成型与埋弧焊分开（两步法）。
在两步法成型过程中，由于不受埋弧焊工艺的限制，螺旋成型可以在高速情况下进行优化，从而保证钢管得到最佳的几何形状和尺寸公差。
相对于一步法成型，螺旋焊管预精焊技术（两步法）有以下优点: （1）预焊采用熔化极气体保护焊，可以实现高速焊接（焊接速度最高可达12m/min），操作简单。
焊点调整位置大，对成型控制没有影响。
（2） 钢管在成型和预焊后离线进行内、外精焊，成型过程与埋弧焊接是分开的，有效减小了成型焊接时焊缝所受的拉应力，可有效减少裂纹的发生。
（3）内焊焊头可在理想的焊点位置，从而有效地避免了内焊的各种缺陷，能够消除焊缝的凹槽，同时有着良好的内焊缝过渡角，减小焊趾应力。
（4）生产效率高，1台成型预焊机组需要3～4台精内、外焊机组，是一般螺旋焊接机组产能的2倍以上。
预焊采用大电流MAG焊接系统（如下图所示），主要包括焊接电源、送丝系统、MAG焊枪、保护气供气系统、焊缝自动跟踪系统、焊枪夹持机构、主控制箱。
其焊接电源采用美国林肯POWER WAVE DC/AC 1000数字焊机，焊接时采用DC CV模式，焊接过程中焊接参数较为稳定，电流波动为±5A，焊缝表面成型良好。
焊缝激光自动跟踪系统采用英国META公司产品，其精度可达±0.05mm，同时对焊缝错边、成型间隙、坡口宽度均可进行检测。
对于大电流MAG焊枪，在焊接过程中产生大量飞溅是不可避免的，经过长时间的焊接，极易造成喷嘴内部被飞溅堵塞，出现气流不均匀或无气体的现象。
导致焊接气孔、断弧的产生，严重影响钢管质量。
特别是在螺旋焊管预精焊工艺中，要求长时间连续不间断焊接，且预焊枪在钢管内部工作，对于小径管，焊接飞溅的清理问题显得更为突出。
该系统的预焊枪，采用了哈尔滨焊接研究，所设计的陶瓷复合喷嘴，可旋转清渣的大电流MAG空冷焊枪（如下图）。
在焊枪设计中，喷嘴采用铜套与陶瓷内套复合模式，同时分流环也采用陶瓷材料，以增加喷嘴强度及减少焊接飞溅附着的效果。
而其他常规的大电流MAG焊枪均采用铜套，飞溅在铜上的附着力远大于在陶瓷材料上，因此附着在此焊枪内的飞溅减少，同时清理较为容易。
在气体分流设计方面，增加了1个陶瓷分流环，气体进入枪杆后，通过8个出气孔进入枪套内，通过陶瓷分流环将气体分成两部分。
一部分气体经过陶瓷分流环流出，一部分气体经过陶瓷分流环上的通孔流出。
这样气体可有效地保护熔池，避免气体分布不均，造成气孔缺陷，而在公司的直缝生产线上没有这种设计。
在预焊枪内部设计了环形清渣刀，通过旋转手柄，环形清渣刀与陶瓷内套发生相对运动，产生旋转推力，环形清渣刀可以对陶瓷内套壁的飞溅进行清除。
当旋转的陶瓷内套下端面与环形清渣刀平齐时就可将陶瓷内套的飞溅完全清理干净。
同时对陶瓷分流环上的飞溅轻微施加外力，飞溅即可被清除，清理完成后只需将陶瓷内套通过梯形螺纹复位即可，清渣效率较高。
结论预焊枪的冷却采用空冷的方式，其冷却效果不如水冷效果好，但考虑到焊接时飞溅清理的难度和高要求，在焊枪设计方面采用保护气自身空冷导电杆。
由于采用陶瓷内套后散热效果更差，因此陶瓷的厚度设计得较薄，同时使用紫铜作为金属外套，将紫铜外套设计成环形散热片形式，散热面积增加了3倍以上。
大幅增加了焊枪头的散热效果，满足焊枪在大电流、连续焊接的情况下不采用水冷的方式仍可稳定地工作。
在解决大电流MAG焊枪预焊飞溅问题时，也可尝试从焊接材料方面考虑，如使用较粗的（直径Ф3.2mm）MAG药芯焊丝，可大幅度减少飞溅，提高连续预焊时间。
这些改进和优化使得该精焊机组在焊接工艺方面更加稳定和高效，有助于提高螺旋焊管的生产质量和效率。
