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【摘要】在锅炉、电站设备以及石油化工等安装以及制造过程中，管道与管板结构环缝之间对接位置均需要实施全位置焊接，在这种情况下，为确保焊接质量与品质，在全位置焊中应用自动焊接设备也变得特别重要。自动焊接设备不仅可使生产成本得到相应的降低，同时还可使焊接工作人员劳动强度得到减轻，使组焊工作效率得到提高。本文就自动焊接设备在全位置中的应用价值进行研究与分析。
【关键词】自动焊接设备；应用；价值；全位置焊
一、引言
随着社会经济发展速度的加快，信息技术水平的逐步提高，国内管道的建设速度也随加快，不同类型的自动焊接设备也随之出现。下面笔者就自动焊接设备在全位置焊中的应用进行详细地阐述，在分析其应用价值的同时，结合自动焊接设备在全位置焊接中应用所存不足，提出相应的防止措施。
二、实例与自动焊接设备的概述
（一）实例
天然气西气东输这一工程，其全长为4000多千米，其中输气压力设计为10MPa，而输气管道的直径为1016毫米。为确保管道焊接整体质量，在建设过程中，建设方要求在焊接上应采取全自动焊机。
（二）自动焊接设备
第一，自动焊接设备为控制系统、焊接机头以及行走环行导轨所构成，其中控制系统由包含控制箱以及微型计算机，微型计算机主要由输入接口、主机、输入设备、键盘、输出接口以及显示器等所构成；而控制箱则主要由焊接位置控制各模板、输入接口电路、输出接口电路以及功率驱动电路所构成。
第二，控制焊接参数的各按键以及旋钮均集中于焊接机头或者控制盒上，焊接各参数的调整以及改变均需要借助于这些按键以及旋钮来完成。此外，该设备所用焊接电源为弧焊电源。
第三，在焊接位置的控制上，主要是通过弧压（解释：产生电弧的导电电极两端的电压，简单地讲就是电弧两端的电压）控制模板、焊枪位置信号、机械电弧摆动模板以及送丝控制模板的利用来实现控制。在实施焊接，需要工作人员跟随着焊接机头适时地调整焊枪位置。
第四，实施焊接作业的主要部件为焊接机头，当实施管道的全位置焊工作时，为确保焊接质量，在焊接中焊接机头应该作复合运动，确保焊枪保持在一定姿态中。然而由于受到焊接机头运动自由度的影响以及限制，复合运动一般不容易实现。对此，在制定与明确焊接参数时，需要借助于工艺试验，通常情况下，采取分段方式。此外，因在全自动焊接作业中，工作人员需跟随焊接机头调整焊枪位置，因此焊接工艺上还需进一步进行研究。
三、自动焊接设备技术分析
第一，当前在全位置焊中均采取的一种组合方式，即焊接机头与导轨相结合，借助于其往复运动移动控制焊枪。由于在以往研制自动焊接设备时，其侧重点为焊接工艺改变以及实现，在焊接质量控制上，一般认为主要在明确焊接工艺上，对此，所存焊接工艺相对比较多，而对于影响焊接质量焊缝跟踪机械这一部分的内容并不是很重视。自动焊接设备作为一种集机电为一身的产品，需从焊接工艺、机电以及自动控制等多方面来研究以及开发。近年来，随着移动存储器的出现以及广泛应用，可将焊接工艺储存在硬盘或者光碟上，借助于微型计算机将其转存至全自动焊接设备中，同时所节省出的这些存储器还可存储更多焊缝跟踪控制程序，当实施自动焊接作业时，可全面控制焊缝跟踪，而在此时存储过多焊接工艺也变得没有任何实用价值。
第二，据统计目前在国内自动焊机上，所采用的方式均为导轨，焊接机头沿着导轨移动实施焊接，在焊接机头控制上，主要是通过反馈闭环控制系统来实施控制，但是在实质上并非这样。由于焊枪位置中传感器并未安装于焊枪上，对于焊接位置所实施的检测主要是借助于安装于直流电机轴上的这一光电传感器来是实现的，通过测量直流电机的转速，对焊枪位置以及姿态进行间接的检测，当直流电机转速通过减速器的应用减速以后，就会驱动焊枪结构的运动并跟踪焊缝，对弧长实施调节。因传速器传动链在传动上存在着一定的误差，而在此时光电传感器所检测到的信号也会相应的出现误差，不可将焊枪姿态以及位置真实地反应出来。
第三，据统计，目前国内这些自动焊接设备在焊枪位置控制上，均采取的是负反馈控制方式，借助于直流电机驱动来实施控制。其中在电路控制上负反馈的应用如下：电弧电压与电压通过传感器所检测的各信号和基准值对比以后，再借助于运算放大器将其放大，并将功率放大，由电路来驱动直流电机，以此实施控制。在上述这一过程中，因运算放大器（运算放大器是指具有较高放大倍数的电路单元）与集成电路或多或少存在着一定的漂移问题，简而言之就是当工作温度不断上升以后，集成电路或者运送放大器原来这一稳定工作点就会移动，造成直流电机电压值发生改变，继而导致转速发生变化。因直流电机属于电压控制型的一种执行元件，其转速高低在一定程度上决定了加于直流电机控制电枢上的电压值，不管是那一种电压值发生变化，均有可能造成直流电机转速发生变化，继而造成焊枪位置发生偏离。
经过上述内容的分析，为确保西气东输这一工程中的管道焊接质量得到保障。在选用设备时，笔者认为必须要注意三个方面的内容，即自动控制方式、机械结构以及电气执行元件等，同时还要加强焊接工艺的控制，将焊接工艺、机械、自动控制以及电气等有机结合，以此确保全位置自动焊接质量。
四、自动焊接设备在全位置焊中的应用以及价值
第一，在全位置焊中应用自动焊接设备，焊接执行部件采取旋转副驱动的方式，对焊枪姿态进行灵活且合理地改变，有利于全位置焊接工作的进行。同时在驱动相同焊接执行部件的时候，还可减小电机功率。在应用中，最好将焊接位置上传感器安装于末级减速轴，以此对焊枪位置进行检测，采取这种安装方式，所获控制精度相对较高。此外，借助于全自动焊接设备上这一存储器，对部分焊接工艺的参数以及焊缝跟踪控制程序等进行存储，将焊接工艺参数储存于弧焊电源中，以此使弧焊电源所具优势更好地发挥，通过两者配合，有效地解决在全位置自动焊接作业中可能出现的各种质量问题。 第二，在焊枪驱动上借助于步进电机（步进电机是指把电脉冲信号转变成为角位移或者线位移的一种开环控制元步进电机件）来实施驱动，这种电机可把数字输入脉冲型号进行有效地转换，将其转换成为一种旋转运动，该元件自身的精度较高，不仅不会出现漂移问题，同时也不会出现累计误差等问题。在全位置焊接中应用这一元件，不仅不会使转速发生改变，同时控制频率信号也比较稳定，焊枪位移也更为准确。
第三，在全位置焊接作业中，将焊接机头与弧焊电源有机结合，不仅能够达到全位置自动焊接的目的，同时在一定程度上还可使自动焊接设备价格得到降低。通过这种方式，不仅能够实现自动焊接，同时还可借助于弧焊电源以及半自动焊枪的利用来实施半自动焊接。
五、自动焊接设备常见的焊接缺陷以及防止策略
第一，气孔。在全位置焊中应用自动焊接设备时，气孔是一种比较常见的问题，导致该问题产生的原因有很多，比如焊材自身的原因、操作不当、环境原因等。鉴于此，为有效地防止这一问题，在实施焊接时，应加强气体的保护，焊接温度不可过高，严格按照比例以及相关要求来充装气体，确保充装纯度达到要求。同时还要注意施焊场地周围的环境，若施工场地的风速每秒超过8米，应用防风棚来实施防护，且环境湿度不可过大。此外，为确保施焊位置保持干燥，可利用环形火焰加热器或中频感应加热器来实施加热。
第二，未熔合。在焊接中，未熔合这一问题一般常出现于立焊位置，导致该问题的原因有焊道打磨形状不正确、在焊接时偏离焊缝或者焊枪摆动的宽度不够合理等。鉴于此，在焊接过程中，在实施焊道打磨作业时，应尽量打磨平整。同时在焊接之前，还应对焊丝进行仔细地观察，察看其摆动宽度是否正确。此外，在焊接过程中，如发现焊接熔池和焊道中心出现偏离，应及时实施调整，以免出现未熔合问题。
此外，本文所阐述的这一自动焊接设备主要应用于焊条电弧焊、埋弧自动焊、电阻焊、气体保护焊以及电渣焊等，不适合应用于真空电子束焊、摩擦焊等，真空电子束焊是指利用一种高速运动束流撞击工件，使动能转变成为热能，以此使工件熔化并形成焊缝，这种焊接方式对于焊接设备的要求较高，本文所阐述的这一设备满足不了其焊接需求。而摩擦焊则是指通过焊件表面互相摩擦所产生的热量使端面达到一种热塑性状态，接着再完成焊接的一种压焊方式，若在该焊接中采用自动焊接设备，比较浪费。
结束语
综上所述，在全位置焊接中合理且科学地应用焊接设备，不仅可使生产成本得到降低，使劳动强度得到减轻，同时还可使焊接效率以及质量得到提高，所具应用价值较高，值得推广以及应用。
参考文献
[1]匡学峰，李帆，冷冻等.TPS3200焊机在西气东输二线管道全位置自动化施工中的应用[J].电焊机，2009，39（5）：152-155.
[2]张爱华，姚海燕.角度传感器在全位置自动焊接系统中的应用[J].计算机测量与控制，2009，17（12）：2426-2428，2431.
[3]张毅，任亚龙，王长江等.基于PMAC，ARM单弧双丝管道全位置自动焊接控制系统设计[J].焊接技术，2013，42（10）：48-50.
[4]周灿丰，焦向东，陈家庆等.深水海底管线铺设自动焊接技术研究[J].焊接，2012，（1）：23-26.
[5]王玮，张锋，赵勇强等.大口径长输管道单弧双丝全位置自动焊技术[J].石油工程建设，2013，39（1）：50-53.
[6]谭言毅，罗建国，胡爱琴等.管道建设中CRC-Evans自动焊接设备简介与选用[J].电焊机，2009，39（5）：156-158.
【关键词】自动焊接设备；应用；价值；全位置焊
一、引言
随着社会经济发展速度的加快，信息技术水平的逐步提高，国内管道的建设速度也随加快，不同类型的自动焊接设备也随之出现。下面笔者就自动焊接设备在全位置焊中的应用进行详细地阐述，在分析其应用价值的同时，结合自动焊接设备在全位置焊接中应用所存不足，提出相应的防止措施。
二、实例与自动焊接设备的概述
（一）实例
天然气西气东输这一工程，其全长为4000多千米，其中输气压力设计为10MPa，而输气管道的直径为1016毫米。为确保管道焊接整体质量，在建设过程中，建设方要求在焊接上应采取全自动焊机。
（二）自动焊接设备
第一，自动焊接设备为控制系统、焊接机头以及行走环行导轨所构成，其中控制系统由包含控制箱以及微型计算机，微型计算机主要由输入接口、主机、输入设备、键盘、输出接口以及显示器等所构成；而控制箱则主要由焊接位置控制各模板、输入接口电路、输出接口电路以及功率驱动电路所构成。
第二，控制焊接参数的各按键以及旋钮均集中于焊接机头或者控制盒上，焊接各参数的调整以及改变均需要借助于这些按键以及旋钮来完成。此外，该设备所用焊接电源为弧焊电源。
第三，在焊接位置的控制上，主要是通过弧压（解释：产生电弧的导电电极两端的电压，简单地讲就是电弧两端的电压）控制模板、焊枪位置信号、机械电弧摆动模板以及送丝控制模板的利用来实现控制。在实施焊接，需要工作人员跟随着焊接机头适时地调整焊枪位置。
第四，实施焊接作业的主要部件为焊接机头，当实施管道的全位置焊工作时，为确保焊接质量，在焊接中焊接机头应该作复合运动，确保焊枪保持在一定姿态中。然而由于受到焊接机头运动自由度的影响以及限制，复合运动一般不容易实现。对此，在制定与明确焊接参数时，需要借助于工艺试验，通常情况下，采取分段方式。此外，因在全自动焊接作业中，工作人员需跟随焊接机头调整焊枪位置，因此焊接工艺上还需进一步进行研究。
三、自动焊接设备技术分析
第一，当前在全位置焊中均采取的一种组合方式，即焊接机头与导轨相结合，借助于其往复运动移动控制焊枪。由于在以往研制自动焊接设备时，其侧重点为焊接工艺改变以及实现，在焊接质量控制上，一般认为主要在明确焊接工艺上，对此，所存焊接工艺相对比较多，而对于影响焊接质量焊缝跟踪机械这一部分的内容并不是很重视。自动焊接设备作为一种集机电为一身的产品，需从焊接工艺、机电以及自动控制等多方面来研究以及开发。近年来，随着移动存储器的出现以及广泛应用，可将焊接工艺储存在硬盘或者光碟上，借助于微型计算机将其转存至全自动焊接设备中，同时所节省出的这些存储器还可存储更多焊缝跟踪控制程序，当实施自动焊接作业时，可全面控制焊缝跟踪，而在此时存储过多焊接工艺也变得没有任何实用价值。
第二，据统计目前在国内自动焊机上，所采用的方式均为导轨，焊接机头沿着导轨移动实施焊接，在焊接机头控制上，主要是通过反馈闭环控制系统来实施控制，但是在实质上并非这样。由于焊枪位置中传感器并未安装于焊枪上，对于焊接位置所实施的检测主要是借助于安装于直流电机轴上的这一光电传感器来是实现的，通过测量直流电机的转速，对焊枪位置以及姿态进行间接的检测，当直流电机转速通过减速器的应用减速以后，就会驱动焊枪结构的运动并跟踪焊缝，对弧长实施调节。因传速器传动链在传动上存在着一定的误差，而在此时光电传感器所检测到的信号也会相应的出现误差，不可将焊枪姿态以及位置真实地反应出来。
第三，据统计，目前国内这些自动焊接设备在焊枪位置控制上，均采取的是负反馈控制方式，借助于直流电机驱动来实施控制。其中在电路控制上负反馈的应用如下：电弧电压与电压通过传感器所检测的各信号和基准值对比以后，再借助于运算放大器将其放大，并将功率放大，由电路来驱动直流电机，以此实施控制。在上述这一过程中，因运算放大器（运算放大器是指具有较高放大倍数的电路单元）与集成电路或多或少存在着一定的漂移问题，简而言之就是当工作温度不断上升以后，集成电路或者运送放大器原来这一稳定工作点就会移动，造成直流电机电压值发生改变，继而导致转速发生变化。因直流电机属于电压控制型的一种执行元件，其转速高低在一定程度上决定了加于直流电机控制电枢上的电压值，不管是那一种电压值发生变化，均有可能造成直流电机转速发生变化，继而造成焊枪位置发生偏离。
经过上述内容的分析，为确保西气东输这一工程中的管道焊接质量得到保障。在选用设备时，笔者认为必须要注意三个方面的内容，即自动控制方式、机械结构以及电气执行元件等，同时还要加强焊接工艺的控制，将焊接工艺、机械、自动控制以及电气等有机结合，以此确保全位置自动焊接质量。
四、自动焊接设备在全位置焊中的应用以及价值
第一，在全位置焊中应用自动焊接设备，焊接执行部件采取旋转副驱动的方式，对焊枪姿态进行灵活且合理地改变，有利于全位置焊接工作的进行。同时在驱动相同焊接执行部件的时候，还可减小电机功率。在应用中，最好将焊接位置上传感器安装于末级减速轴，以此对焊枪位置进行检测，采取这种安装方式，所获控制精度相对较高。此外，借助于全自动焊接设备上这一存储器，对部分焊接工艺的参数以及焊缝跟踪控制程序等进行存储，将焊接工艺参数储存于弧焊电源中，以此使弧焊电源所具优势更好地发挥，通过两者配合，有效地解决在全位置自动焊接作业中可能出现的各种质量问题。 第二，在焊枪驱动上借助于步进电机（步进电机是指把电脉冲信号转变成为角位移或者线位移的一种开环控制元步进电机件）来实施驱动，这种电机可把数字输入脉冲型号进行有效地转换，将其转换成为一种旋转运动，该元件自身的精度较高，不仅不会出现漂移问题，同时也不会出现累计误差等问题。在全位置焊接中应用这一元件，不仅不会使转速发生改变，同时控制频率信号也比较稳定，焊枪位移也更为准确。
第三，在全位置焊接作业中，将焊接机头与弧焊电源有机结合，不仅能够达到全位置自动焊接的目的，同时在一定程度上还可使自动焊接设备价格得到降低。通过这种方式，不仅能够实现自动焊接，同时还可借助于弧焊电源以及半自动焊枪的利用来实施半自动焊接。
五、自动焊接设备常见的焊接缺陷以及防止策略
第一，气孔。在全位置焊中应用自动焊接设备时，气孔是一种比较常见的问题，导致该问题产生的原因有很多，比如焊材自身的原因、操作不当、环境原因等。鉴于此，为有效地防止这一问题，在实施焊接时，应加强气体的保护，焊接温度不可过高，严格按照比例以及相关要求来充装气体，确保充装纯度达到要求。同时还要注意施焊场地周围的环境，若施工场地的风速每秒超过8米，应用防风棚来实施防护，且环境湿度不可过大。此外，为确保施焊位置保持干燥，可利用环形火焰加热器或中频感应加热器来实施加热。
第二，未熔合。在焊接中，未熔合这一问题一般常出现于立焊位置，导致该问题的原因有焊道打磨形状不正确、在焊接时偏离焊缝或者焊枪摆动的宽度不够合理等。鉴于此，在焊接过程中，在实施焊道打磨作业时，应尽量打磨平整。同时在焊接之前，还应对焊丝进行仔细地观察，察看其摆动宽度是否正确。此外，在焊接过程中，如发现焊接熔池和焊道中心出现偏离，应及时实施调整，以免出现未熔合问题。
此外，本文所阐述的这一自动焊接设备主要应用于焊条电弧焊、埋弧自动焊、电阻焊、气体保护焊以及电渣焊等，不适合应用于真空电子束焊、摩擦焊等，真空电子束焊是指利用一种高速运动束流撞击工件，使动能转变成为热能，以此使工件熔化并形成焊缝，这种焊接方式对于焊接设备的要求较高，本文所阐述的这一设备满足不了其焊接需求。而摩擦焊则是指通过焊件表面互相摩擦所产生的热量使端面达到一种热塑性状态，接着再完成焊接的一种压焊方式，若在该焊接中采用自动焊接设备，比较浪费。
结束语
综上所述，在全位置焊接中合理且科学地应用焊接设备，不仅可使生产成本得到降低，使劳动强度得到减轻，同时还可使焊接效率以及质量得到提高，所具应用价值较高，值得推广以及应用。
参考文献
[1]匡学峰，李帆，冷冻等.TPS3200焊机在西气东输二线管道全位置自动化施工中的应用[J].电焊机，2009，39（5）：152-155.
[2]张爱华，姚海燕.角度传感器在全位置自动焊接系统中的应用[J].计算机测量与控制，2009，17（12）：2426-2428，2431.
[3]张毅，任亚龙，王长江等.基于PMAC，ARM单弧双丝管道全位置自动焊接控制系统设计[J].焊接技术，2013，42（10）：48-50.
[4]周灿丰，焦向东，陈家庆等.深水海底管线铺设自动焊接技术研究[J].焊接，2012，（1）：23-26.
[5]王玮，张锋，赵勇强等.大口径长输管道单弧双丝全位置自动焊技术[J].石油工程建设，2013，39（1）：50-53.
[6]谭言毅，罗建国，胡爱琴等.管道建设中CRC-Evans自动焊接设备简介与选用[J].电焊机，2009，39（5）：156-158.