DB1310T 287-2022 长输油气钢质管道自动焊装备通用技术要求

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1310廊 坊 市 地 方 标 准DB1310/T287—2022长输油气钢质管道自动焊装备通用技术要求2022-12-28发布 2023-01-28实施廊坊市市场监督管理局  发布DB1310/T287DB1310/T287—2022前 言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中国石油天然气管道科学研究院有限公司提出。I长输油气钢质管道自动焊装备通用技术要求范围（本文件适用于长输油气钢质管道自动焊装备的设计、制造、调试和出厂。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T150.4压力容器第4部分：制造、检验和验收GB/T3766液压传动系统及其元件的通用规则和安全要求GB/T4210电工术语电子设备用机电元件GB/T4588.3 印制板的设计和使用GB/T7932气动对系统及其元件的一般规则和安全要求GB/T9061金属切削机床通用技术条件GB15760 金属切削机床安全防护通用技术条件GB/T23570金属切削机床焊接件通用技术条件GB/T25373金属切削机床装配通用技术条件JB/T9872金属切削机床机械加工件通用技术条件JB/T9877金属切削机床清洁度的测定术语和定义下列术语和定义适用于本文件。管道坡口机pipefacingmachine具有仿形切削功能，用于管端坡口加工的专用设备。管道内环缝自动焊机 pipeinternalautomaticweldingmachine具有管口快速组对和自动内根焊功能的专用焊接设备。管道全位置自动外焊机 pipeexternalautomaticweldingmachine具有沿钢管周向移动和自动外焊功能的专用设备。1涨紧机构presserbarmechanism对钢管进行定位和涨紧的组合部件，分为前后两排涨紧器，主要包括涨紧缸、涨靴、顶杆等。切削刀座cuttingknifeholder刀座体、专用刀具、刀杆调整块等组成的切削体，由驱动马达带动实现对管口的切削。焊炬weldingtorch焊接实施的执行组合部件，亦称焊枪。焊接单元internalweldingunit焊炬同步定位机构positioningandCenteringofWeldingTorch由三组定位气缸及定位块组成，且这三组气缸伸出后，定位块的前端面与管口端面处于同一平面，继而保证焊炬的中心与管口端面处于同一平面。焊接单元驱动机构drivingmechanismofweldingtorch由驱动电机、齿轮和齿圈组成的环形旋转焊接单元驱动机构。焊接小车 weldingbug具有行走、送丝和焊炬姿态调整等功能的焊接运动执行装置。导向轨道guiding band承载焊接小车绕管道周向进行运动的装置。遥控盒remote-controlbox控制焊接小车运动轨迹，焊接参数选择、调用、调整装置。2焊缝跟踪weldseam tracking控制系统controlsystem系统中负责信息处理，进行运算、协调、调度、指令分发的模块。控制器controller控制系统中负责数学运算、逻辑运算、算法运算的功能模块。上位机hostcomputer发送操控指令，进行总体信息协调的可视化界面模块。管道坡口机技术要求一般要求610mm323mm610mm以下的管道坡口机宜采用斜块顶推式涨紧结构。应配备吊环、吊孔等吊装机构。应在坡口主机上设计安装导向机构。切削机构应可以沿管端周向旋转，完成坡口形状加工。应能完成切削盘的前进后退动作。使用条件管道坡口机应适用下列使用条件：a)环境湿度：≤90%；b)环境温度：-40℃～+75℃。技术指标管道坡口机应适用下列技术指标：a)管径：Ф323～Ф559、Ф610～Ф813、Ф914～Ф1016、Ф1219～Ф1422；壁厚：6.3mm～45mm；坡口加工形式：U、V、复合型；3进给速度：0.1mm/r～0.4mm/r；切削盘旋转速度：25r/min～50r/min；f)坡口平面度误差：±0.1mm；g)刀盘径向跳动误差：±0.1mm，刀盘端面摆动误差：±0.1mm；h)坡口钝边误差：±0.2mm；i)坡口表面粗糙度：≤Ra12.5。设备组成管道坡口机应由坡口主机与液压动力系统组成。机械系统管道坡口机-坡口主机由安全防护机构、涨紧机构和切削机构等组成。坡口机-主机构成可参见图1。图1 管道坡口机-坡口主机标引序号说明：1-前防护机构;涨紧机构;中防护机构;切削机构;主传动机构;涨紧机构;底座。安全防护机构应设置防铁屑飞溅护罩。液压动力系统应设置防护栏。涨紧机构Ra0.8；0.5mm；4GB15760切削机构切削刀座位置应可调，且应均布于切削盘上；切削刀座应具有弹性浮动机构，保证实现切削过程中的随动仿形功能；切削刀座数量可根据管径、坡口形式的不同进行增加或减少。液压动力系统液压动力系统组成可参见图2。图2 管道坡口整形机系统GB/T376610MPa～20MPa。8MPa～12MPa。5MPa～10MPa。涨紧液压系统中应设有蓄能器，蓄能器充压下降值应不低于预充压值的10。切削控制系统应具有压力反馈功能，可实现怠速和切削速度控制。坡口主机上应设有切削、涨紧、进给压力表。液压动力系统中应设有系统压力表。液压动力系统应设有燃油不足报警功能。液压动力系统应设有冬季自加热启动功能。管道内环缝自动焊机技术要求5一般要求机头应具有同步定位功能和涨紧功能。应具有前进、后退和刹车等功能。山地型应具有下坡行走速度自动控制功能。应具有在管道外部对设备的远程操作功能。应具有多焊接单元独立设置。宜具有焊缝自动观测功能。使用条件管道内环缝自动焊机应适用以下使用条件：a)环境湿度：≤90%；b)环境温度：-40℃～+75℃；c)海拔高度：≤5500m；d)供电电源：发电机供电或工业电网供电，三相电压380V±10%，频率50Hz±6％。技术指标管道内环缝自动焊机应适用以下技术指标：a)管径：Φ559,Φ610,Φ711,Φ813,Φ914,Φ1016,Φ1219,Φ1422；行走速度：0m/min～30m/min；弯管通过能力：普通管道内环缝自动焊机应能通过大于或等于40D曲率半径的弯管，具有柔性功能的管道内环缝自动焊机应能通过大于或等于5D曲率半径的弯管；e)通用型：≤15°；山地型：≤30°。组对间隙：0mm～0.5mm；送丝速度：0mm/min～12000mm/min；i)控制系统防护等级：IP54；j)焊接电源防护等级：IP23。机械系统管道内环缝自动焊机由导向机构、焊炬同步定位机构、涨紧机构、焊接单元、焊接单元驱动机构、导向柔性机构、行走和刹车机构等构成。管道内环缝自动焊构成可参见图3。6图3 管道内环缝自动焊机标引序号说明：1-导向机构;焊炬同步定位机构;涨紧机构;焊接单元;焊接单元驱动机构;导向柔性机构;行走和刹车机构;中机架。导向机构焊炬同步定位机构宜采用多组定位机构，应使定位面与被焊管的管端截面处于同一平面。焊炬中心应与管口截面处于同一平面，应使每段焊道首尾相接，且处于同一圆截面。涨紧机构前后涨紧盘应均匀设置多组涨紧压块，应保证钢管管口的同轴组对且应不损伤钢管内涂层。1表1 涨紧块数量管径Φ559～Φ813Φ813～Φ1016Φ1016～Φ1422单排涨紧块数量/个≥16≥20≥24110mm。焊接单元焊接单元宜采用全密封结构，应在空间上呈独立分布。7每个焊接单元应布置在焊接驱动旋转盘上，数量应根据管径大小而定，Φ559～Φ8134个，Φ914～Φ10166Φ1219～Φ14228焊接单元宜利于拆装，便于维护和更换焊丝。焊接单元应能调整焊炬位置对中，左右调整量±2.5mm。焊接单元应能自动实现焊炬升降和复位。焊接单元驱动机构焊接单元驱动机构应能调整旋转驱动速度。焊接单元驱动机构应具有野外防尘保护装置。导向柔性机构导向机构与中机架应采用柔性连接结构。具有整机柔性机构的管道内环缝自动焊机在吊装、定位、行走、焊接时，应能实现导向机构和中机架之间的刚柔转换。行走和刹车机构行走和刹车机构与管壁相接触的外层均应使用耐压、抗磨材料制成。行走驱动系统应具有独立流量调节阀，应能满足不同工况条件的行走速度和驱动扭矩调节。刹车机构支撑缸系统应具备压力可调功能，应能满足不同工况条件的刹车力调节。制动用刹车装置周围应设计有安全保护机构。控制系统控制系统设计应符合下列要求：电子元器件选用应符合GB/T4210规定；b)电路板设计应符合GB/T4588.3规定；c)应具有送丝电机过流保护功能。应具有送气、起弧和收弧等焊接动作指令及焊接参数调节功能。涨紧机构与定位机构之间、焊接系统与行走、行走与刹车机构之间应具备互锁功能。应支持模拟量通讯接口或工业总线协议。应具有电压显示和调节功能。焊接电源应满足焊接工艺要求的输出特性。应与内焊机焊接单元送丝机构有效配合，达到起收弧效果。5.2d）。8气动系统GB/T7932GB/T150.41.0MPa24m保护气供给系统应采用气体流量计进行流量控制，压力范围：0.8MPa～1.3MPa，流量范围：15L/min～45L/min。管道全位置自动外焊机技术要求一般要求应具有沿导向轨道圆周运动的能力，并满足各层焊缝焊接工作。应适用于不同壁厚、坡口形式（V型、U）的管道焊接。应具有焊炬上下、左右、摆幅调整功能。上位机应直观显示操作界面。应具有焊接参数的上传、修改和下载功能，并根据不同的焊层自动调用焊接参数。多焊炬应具有上下、左右电弧自动跟踪功能。使用条件管道全位置自动外焊机应适用以下使用条件：环境湿度：≤90%；b)环境温度：-40℃～+55℃；c)海拔高度：≤5500m；d)供电电源技术要求应参见5.2d）。技术指标管道全位置自动外焊机应适用以下技术指标：a)管径：Φ257～Φ1422；摆动方式：平摆或角摆；焊炬上下左右调整范围：±25mm；d)焊接速度：0mm/min～1200mm/min；e)送丝速度：0mm/min～15000mm/min；f)焊缝跟踪精度：≤0.2mm；g)防护等级：IP54。系统组成管道全位置自动外焊机系统组成参见图4和图5。9图4 单焊炬管道全位置自动外焊机系统组成结构图图5 双焊炬管道全位置自动外焊机系统组成结构图机械传动系统10图6 单焊炬焊接小车图图7 双焊炬焊接小车焊接小车应设计夹紧装置，应能实现焊接小车在导向轨道的可靠固定。焊接小车和导向轨道应配合完成啮合与传动，应能实现焊缝周向前进、后退运动。焊接小车应设计焊炬调整机构，宜分为垂直调整机构和水平调整机构，应能实现焊接过程中焊炬实时姿态的调整，调整量应符合下列技术要求：垂直调整机构的调整量应≥35mm；水平调整机构的调整量应≥40mm，往复定位误差应≤0.1mm；c)摆幅调整步长宜为0.2mm/次；d)调整机构应运行灵活、且两个方向的极限位置都应设有缓冲机构；e)垂直和水平滑动部件的结合部应进行防尘处理。控制系统控制系统应包括核心控制单元、上位机、数据处理单元、焊接参数数据库、数据通讯单元及通讯接口。控制系统应至少具有下列通用工业标准的数据交互接口之一：110V～10V模拟量接口；b)RS232/485c)工业总线。控制系统应采用安全电压。遥控盒宜具有以下操作功能：1)焊层选择；焊炬上下左右位置调整；焊接小车手动前进或后退；点动送丝；点动试气。1)起、熄弧；焊炬位置调整；焊炬摆幅调整；焊接速度调整。控制系统可根据管材、焊材、坡口形式、壁厚等参数，调用数据库中的焊接工艺参数。送丝机构单/双焊炬送丝系统宜具有以下结构：b送丝机构应满足Φ0.9mm～Φ1.6mm焊接电源焊接电源应具有脉冲输出、直流输出的电源特性。焊接电源应具有外控启停、电压调节、电流调节、起收弧控制功能。5.2d）。焊接电源应至少具有下列通用工业标准的数据交互接口之一：0V～10Vc)工业总线。加工制造与装配管道坡口机加工制造12GB/T9061、JB/T9872GB/T23570610mmZG45切削刀盘支撑主轴的毛坯应进行锻造和调质处理，主轴外表面应进行表面淬火处理，粗磨、精磨至装配尺寸。顶杆、涨靴表面应进行淬火处理，连杆应进行调质处理。装配GB/T25373切削机构装配应保证主轴、刀盘轴向同心，螺栓紧固。定位机构的涨紧零部件运行应灵活，不应出现卡滞现象。切削部件装配应保证刀具连接紧固。液压动力系统应满足下列要求：液压油箱加油口应安装过滤小于10um的液压油过滤器，保证系统液压油的纯度；液压油应根据设备施工环境温度选用，-15℃及以下宜使用航空H10抗磨液压油，-15℃～45℃宜使用HM32液压油，45℃以上宜使用HM46液压油。管道内环缝自动焊机加工制造GB/T9061、JB/T9872GB/T23570装配GB/T25373焊接单元安装于旋转盘上，其焊炬中心应处于同一圆平面上。组装后的机头柔性偏转机构应转动灵活，其上安装的弹簧应既有一定的刚性，同时也能确保机头绕万向节中心柔性转动。JB/T9877（GB5226.1管道全位置自动外焊机13加工制造GB/T9061、JB/T9872焊接小车零部件表面处理应符合下列规定：bc)易磨损件宜采用耐磨材料或进行相应调质或淬火处理。0.3mm，驱动齿轮表面硬HRC58～HRC62。HRC48～HRC52。导向轨道制造要求：导向轨道材料宜采用柔性钢带，表面应进行调质处理，表面硬度为HB480～HB510；b)轨道可采用时效或振动法消除应力。装配焊接小车及导向轨道GB/T25373焊接小车的焊炬摆动机构和焊炬姿态调整机构运行应灵活，不应出现卡滞现象。焊接小车行走轮、夹紧轮应与焊接轨道良好啮合。控制及数据处理系统装配前应对所有元器件进行指标测试，按设计布局进行模块化安装。电路板及接头线的焊接应防止虚焊、假焊，焊接点应接触良好。接线端子应连接牢固。试验测试设备功能检查ABC设备空载检验AB14C设备负载检验A2表2 轴承（负荷）温度表轴承形式温度℃滑动轴承≤65滚动轴承≤75BC切削检验管道坡口机应按附录A的要求检验并记录。焊接检验BC出厂产品合格证每台设备测试检验合格后，应出具产品合格证。标识包装和运输包装外部明显位置应印刷有产品标识、公司名称、运输注意事项。管道坡口机、管道内环缝自动焊机应安放在钢制底座上，覆盖防水防潮帆布。管道全位置自动外焊机包装宜分为三层：外层采用专用仪表箱，中层采用发泡塑料或聚氨酯发泡塑料减震，内层采用塑料薄膜防潮包裹。随机文件及附件随机文件及附件应包括：a)产品合格证；15c)随机配件；d)易损件清单；e16附 录 A（规范性）表A.1管道坡口机检验记录表序号检验项目检验内容指标要求检验方法检验结果备注1功能检查吊装机构查看是否设有起吊孔，并进行起吊动作测试。现场起吊平稳运行。目测安全防护机构查看是否设有防护栏、防铁屑飞溅护罩。设有防护栏、防铁屑飞溅护罩，有效起到防护作用。目测导向机构查看是否设有导向机构；进行导向机构空转，检验是否运转顺畅。设有导向机构，运转顺畅。目测，实操涨紧机构查看是否设有涨紧机构（涨紧杆和涨紧块）；检验涨杆是否顺利伸出、缩回。设有涨紧机构，对管口应能够实施涨紧。目测，实操切削机构查看是否设有切削机构（切削盘、切削刀座及切削刀具组合）。设有切削机构（切削盘、切削刀座及切削刀具组合）。目测进给机构查看是否设有进给、后退机构操作，是否能控制切削盘前后运动。设有进给机构，有效控制切削盘前后运动。目测，实操2设备检验空载测试进出管口测试起吊整机进出入管内，重复检验次数应大于或等于10次。防护罩应起到防护作用，导向机构应无阻滞，无异常声响。实操，观察整机进出管状态。涨紧测试进行涨紧机构的涨杆伸出、缩回动作检验，往复次数应大于或等于20次。涨紧机构动作应流出/缩回动作一致。实操，观察涨杆伸出、缩回状态。17序号检验项目检验内容指标要求检验方法检验结果备注切削旋转测试并与轴线垂直，且有1圈-2圈压缩量。切削刀盘旋5测平面上的径向圆跳动1-25盘的端面圆摆动误差。切削盘旋转平差应小于或等于mm；切削盘旋转平差应小于或等于mm。测量刀盘径向跳动误差。测量刀盘端面摆动误差。工进测试切削盘前进、后退动作往复次数应大于或等于20次。切削盘前进、后退应无卡滞和偏磨现象。实操，观察切削盘进退状态运转稳定性测试分别在低(小于r/min30r/min～35r/min38r/min)速运转，对有级变转，启动、运转、停止动各级转速间切换灵活、可靠。高速运动状态下18序号检验项目检验内容指标要求检验方法检验结果备注作测试，连续操作应大于或等于5min负载测试涨紧力测试采用贴应变片的方法检验涨紧机构涨紧力的大小。与理论计算值进行紧力应不低于设计95%。将应变片贴在涨靴上，接线固定后，开启测量仪，涨靴涨起，读取数据主传试按设计规定的最大参数连续切削。主传动系统无丢转或堵转现象。实操，观察19附 录 B（规范性）管道内环缝自动焊机检验表B.1管道内环缝自动焊机检验记录表序号检验项目检验内容指标要求检验方法检验结果备注1功能检查导向机构查看入管处是否设有导向防护装置。设有导向防护装置，有效起到防护作用。目测焊炬同步定位机构查看是否设有焊炬同步定位机构；用塞尺检验定位面与基准面的间隙。定位面与基准面的间隙应小于或等于0.05mm。塞尺检验行走机构查看是否设有行走机构；对行走机构进行动平衡试验，检验是否运转平稳。设有行走机构，运转平稳。目测涨紧机构查看是否设有涨紧机构（涨紧杆和涨紧块）；检验涨杆是否顺利伸出、缩回。设有涨紧机构，对管口应能够实施涨紧。目测刹车机构查看是否设有刹车机构，刹车机构应能紧贴管壁。设有刹车机构，且与管壁良好贴合。目测远端操作系统查看是否设有远端操作面板；接通电源，控制各按键测试各动作。作控制应精确且灵敏反应。目测焊接机构查看是否设有焊接单元，检查焊接单元是否同步运动，动作是否灵活、平稳。设有焊接单元，焊接时应能同步沿圆周运动，且动作灵活、平稳。目测2设备检验空载测试定位涨紧测试对管壁进行定位，连续操作应大于或等于5面与管壁间隙。定位面与管壁的间隙应小于或等于0.05mm塞尺检验20序号检验项目检验内容指标要求检验方法检验结果备注进行涨紧机构的涨杆往复次数应大于或等于20次。复应无卡滞和偏磨现象，且伸出/缩回动作一致。目测行走驱动测试对行走驱动机构进行正反转试验，一次连续正转时间应大于或等于5min时间应大于或等于min。驱动机构应转动平衡，无阻滞，无异常声响。目测2设备检验空载测试刹车制动测试对刹车制动气缸进行往复次数应大于或等于10次。刹车制动气缸应伸缩顺畅、无阻滞。目测测试接通旋转电机测试旋转盘的正反转运动状态。给电机输入不同应大于或等于10次。电机在输入电压相同转角度均大于60°（应达到设计规定的旋转角度），其转速误差应不超过±0.5％。目测焊接系统测试送丝测试，手动测试焊接单元送丝机构送丝能力，计时6s测量送丝长度，试验次数应大于或等于5次。6smm～1200且送丝长度应均匀一致，误差不超过±3%。秒表和盒尺试焊炬起降的灵敏性，应大于或等于次。焊炬起降应顺畅，无卡滞。目测21序号检验项目检验内容指标要求检验方法检验结果备注模拟焊接实施模拟焊接应大于3/停气/过程顺序准确性。焊接过程控制逻辑顺序应准确。目测负载测试气动系统密封性能测试7932空气打入管道内环缝自动焊机气罐内，在额定压力下，观察系统内是否漏气。180min或等于20%。气路系统无漏气现象。压力表行走制动测试在钢管内进行整机水平行走前进、后退、刹车制动机构的制动试验次数应大于或等于5次。整机前进后退应平稳，刹车应制动可靠。目测爬坡测试在15°～25°坡度范围内，进行整机在钢管内的行走、刹车制动操作，试验次数应大于或等于5次。在15～25平稳，刹车应制动可靠。角度测量仪过弯管测试在40D～5D弯管范围内，进行整机行走过弯能力测试、刹车制动能力测试，试验次5次。40D～5D弯管范围目测2设备检验负载测试涨紧力测试采用贴应变片的方法检验涨紧机构涨紧力的大小。与理论计算值进行比95%。目测和阻值测量22序号检验项目检验内容指标要求检验方法检验结果备注对口测试涨紧组对后，分别用塞尺、焊接检验尺测在坡口加工精度和钢管椭圆度满足焊接工宽度及错边量应满足焊接工艺规程。塞尺、焊缝检验尺实际焊接能力测试接通电源，进行实际焊接试验。试验次数应大于或等于5量实际焊接速度，送丝速度，焊接电压及焊接电流。流的波动率应不超过设定值的5%。盒尺、秒表、电压表、电流表观察根焊过程稳定性。根焊过程应稳定、无断弧、爆丝、焊接不连续等现象。目测3焊接检验表面检验观察焊缝表面成形及焊缝宽度及搭接长度。焊接质量满足批复的焊接工艺规程要求。目测、游标卡尺焊接质量检验连续大于或等于5道口数量的焊口焊接，按照对应的焊接工艺评定试验。无损检测、力学性能检测和金相检测等。23附 录 C（规范性）管道全位置自动外焊机检验表C.1管道全位置自动外焊机检验记录表序号检验项目检验内容指标要求检验方法检验结果备注1功能检查周向运动查看设备是否具有行走驱动机构，是否和轨道良好啮合，驱动电机能够进行沿轨道进行周向运动。设备沿轨道应能进行周向运动。将小车装卡在轨使用手持盒进行小车行走测试。焊炬调整查看是否设有焊炬上下、左右、摆幅调整机构。焊炬应具有上下、左右、摆幅调整功能。小车通信通电后，使用手持盒进行焊炬运动测试。上位机显示接通电源，查看上位机显示屏。应能直观显示全中文操作界面。给上位机通电后，打开开关，查看屏幕。参数设定进行焊接参数的修改、存储和传输相关等功能操作检查。应具有焊接参数的修改、存储和传输功能。在上位机屏幕上的相关位置处进行参数修改、传有变化。电弧跟踪（多焊炬）焊炬偏离坡口，抬高或降低焊炬高度，启动控制系统，观察焊炬是否自动对中焊缝中心。应具有上下左右电弧跟踪功能。打开电弧跟踪选项，当用手持盒操控焊炬偏离坡口，抬高或降低焊炬高度时，观察焊炬是否自动对中焊缝中心。2设备检验空载测试电机1）外部送丝、焊炬姿态调整等各个运动机构做连续空载运转测试。连续测试时各驱动电机的温度应不超过各部件产品样本所规定的最高值的50%。使用激光测温枪对运动机构和电机进行测温。24序号检验项目检验内容指标要求检验方法检验结果备注2设备检验空载测试可靠性测试间应大于或等于240min，累计空载运转时间应大于或等于480min；累次测试次数应大于或等于2次。2）检测电机的温度，累次测试次数应大于或等于2次。送丝测试送丝机构进行手动和自动送丝测试。应分别按m/min、9m/min、12m/min的速度进行检测。实际测量值与设定值偏差不应超过设定值的±1%。控制箱设定参数行自动和手动送丝功能测试。行走测试行走机构进行手动和自动mm/min、400mm/min、800mm/min、1200mm/min的速度进行检测。实际测量值与设定值偏差应不超过设定值的±0.5%。在控制箱设定行走速度，使用手持盒进行操控测试。摆宽测试摆动机构进行自动检测。应分别按2mm、6mm、10的摆宽进行摆动测试，测量摆动宽度实际值。摆动宽度实际值与设定值的偏差不应超过±0.1mm。在控制箱设定摆宽参数，使用手持盒进行操控测试。测试焊炬姿态调整