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石油化工机械是石油生产中必不可少的设备,主要包括化工操作容器、石油加热被炉、石油反应塔以及石油换热器等。因此,根据不同生产设备的不同需求,需要运用不同的焊接技术。根据工艺的不同,在石油化工机械焊接中,比较常用的焊接工艺主要有焊条电弧焊、钨极氩弧焊、埋弧自动焊以及二氧化碳保护焊等。其中,焊条电弧焊主要应用于石油化工机械中的中板制造,具有焊接方法相对简单,环境适应力较强等优势;埋弧自动焊主要应用于结构不太复杂的石油化工机械;钨极氩弧焊主要应用于基础机械打底焊接;二氧化碳保护焊主要应用于相对较薄的机械设备焊接。而现阶段,随着设备要求与设备材料的不断改进,设备抗腐蚀性能不断提高,钨极氩弧焊已经成为当前石油化工机械焊接中比较常用的焊接工艺。
二、焊接技术在石油油气储运中的应用
石油资源得到有效开发以后,需要恰当的储存运输手段,才能使其更加完整高效的得到利用,在对石油油气就近性存储运输的过程中,焊接技术的应用有着非常重要的作用,主要表现在以下两方面:
1.焊接技术在石油油气储罐中的应用在石油气体、液体及液化气被开采加工之后,需要将其装入到油气储罐中,也方便运输及使用,而由于油气在不同应用中的客观需求不同,油气储罐也存在很多不同类型,而焊接技术是油气储罐制造过程中最主要应用的技术之一。在制造油气储罐的过程中,主要应用气电立焊、焊条电弧焊、药芯自动焊以及埋弧自动焊等焊接技术,普遍来讲,如果需要建造比较大型的顶部漂浮储罐,当前一般采用比较先进的自动焊技术进行制造。
2.焊接技术在油气运输管道中的应用与油气储罐相比,油气运输管道具有更加方便、安全性强、成本投入小、利用率高等优势,更适合石油及天然气的运输,正是因为油气运输管道有以上诸多优势,当前全世界的油气运输管道正每年以几何形态递增。在建造油气运输管道的过程中,主要应用纤维素、低氢、药芯焊丝等焊条下向焊方式,其中,低氢焊条下向焊技术能够用于相对比较恶劣的制造环境,而药芯焊丝属于以众暴寡半自动焊接技术,近年来在我国大力推广。
三、焊接技术在石油钻采机械中的应用
1.焊接技术在油田采泵中的应用现阶段,我国在油田开采过程中使用的泵体主要分为两类,其一为应用于石油、油气、液化气等流体资源传输的地面输油泵,其二为应用于石油资源抽取的抽油泵。而与之相对应的油田采泵焊接方法也主要有两种,其一是制作采泵过程中所应用的焊接技术,其二是在采泵出现破损或漏洞时进行泵体修补的焊接技术。主要的按揭方法有堆焊、焊条电弧焊、扩散焊、摩擦焊等。另外,随着石油开采技术的不断提高,为保证油田采泵为油田开发带来更高的效益,一些新型的焊接技术与工艺,也被逐渐应用到油田采泵中。
2.焊接技术在采油钻杆中的应用油田的开发与开采离不开油气井钻探工作,而石油钻杆便是钻探工具中最为重要的组成部分,在石油钻杆的应用过程中,需要利用焊接工艺将钻杆工具与被焊管体之间进行连接,这关系到石油开采的效率和质量。最早应用于采油钻杆的焊接技术是电弧焊与闪光对焊,而随着科学技术的不断发展,如今在采油钻杆中所采用的是先进的连续驱动或惯性的摩擦型焊接。焊缝质量的高低取决于钻杆工具与被焊管体之间的焊接生产效率。现阶段,在我国采油钻杆焊接工作中,使用最广的是惯性摩擦焊接工艺。
3.焊接技术在采油钻头中的应用在石油开采过程中,会遇到很多特殊情况,针对特殊情况需要用特殊的方法进行处理。在石油开采中,常常会遇到比较坚硬的岩石阻碍最佳开采路径,这时便需要运用采油钻头,将岩石破除。而岩石破除情况的好坏还会对钻井的质量、石油开采的工作效率以及开发钻井的成本产生很大影响。在采油钻头的种类方面,可以分为牙轮与PDC两大类。而焊接技术主要应用于钻头的修补与加工,根据不同的钻头材料,需要运用不同的焊接工艺。
四、结论
焊接机器人的优点在于:焊接参数稳定,大幅提高了焊接产品的质量;使操作工人远离焊接弧光、烟雾和焊渣飞溅的侵害,极大地改善了工作条件;可以24h连续工作,大幅提高了劳动生产率。我国的工业机器人自上世纪一七五科技攻关开始起步,经过30多年的发展,在机器人的设计、制造、控制系统、传感器技术和智能应用方面都取得了长足的发展,弧焊机器人已广泛应用在汽车及装备制造等领域的焊装线上。科学技术的不断发展,使工业生产系统不断向大型复杂开放的方向发展,反过来又对焊接机器人等工业技术提出了更高的要求,虚拟仿真技术、人工智能控制和多智能体协同工作系统等高新技术正成为焊接机器人技术研究的热点,不断推进焊接机器人向着更先进的数字化、信息化、智能化方向发展。
1虚拟仿真高新技术
虚拟仿真技术是在信息处理技术和网络技术发展的基础上,将先进的仿真技术手段与网络技术相结合,对事件的现实性从时间和空间上进行分解后重新组合的技术。这一技术包括了三维计算机图形学技术、人机交互技术、多功能传感技术、人工智能、高清晰度的显示技术以及网络并行处理等技术的最新发展成果,是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。在机器人研发设计阶段,由于机器人的机械手是多自由度的空间连杆机构,如果采用传统的力学和运动学理论来进行计算分析,那么难度非常大。如果利用计算机虚拟仿真技术,将机械手的几何参数及各组成零件的结构和力学特征与机器人学理论结合,运用三维设计软件将其模拟出来,再对其进行模拟运动和受力分析,就可以得到直观且可靠的结果。在机器人试验过程中,由真实设备和计算机仿真系统综合组成虚拟现实环境,让机器人在仿真环境中模拟正常工作状态,这样不仅加快了机器人系统的实际应用能力检测的进度,也缩短了其在工作环境中的安装和调整周期,更避免了许多在常规计算中难以测算的动态障碍、十涉等问题。
2多智能体协调控制高新技术
多智能体协调控制系统是指多个智能体通过系统控制互相协调、配合,协同工作,能够共同完成一项工作任务的组合系统,是近年来刚刚兴起的一项开放J陛智能新技术。多智能体协调控制系统是在单体智能机器人的基础上,为了适应复杂工作而将多个机器人的工作组合协调,相互关联。在搭建该控制系统时,重点考虑多个智能体的协调运作,即每个智能体按控制要求,在规定时间和空间内完成既定任务,且与相关联的智能体在时间和动作上协调一致,相互间有信息交互,具备一定的调节反馈能力。多智能控制体系利用一个控制系统,组成一个庞大的复杂的体系,完成复杂的工作目标,解决了一个全局性问题。其特点在于,将本应非常复杂的硬件和软件控制系统,分解成了相对简单的、独立的、相互间有信息反馈、彼此协调的多个单智能体单元。整个系统实现了资源共享、信息互通、互相协调、互相控制,通过易于管理、可灵活调整的多个单体,完成各种复杂的工作任务。
3智能传感器高新技术
近年来,随着微电子技术的不断发展,传感器技术也得到了长足进步,在传统传感器的基础上,发展起了多种新型智能传感器。在焊接机器人领域应用的有电弧传感器、超声波触觉传感器、静电电容式距离传感器、基于光纤陀螺惯性测量的三维运动传感器,以及包括光谱、光纤、红外等在内的光传感器等。智能传感器技术对机器人技术向高精方向发展起到了重要的推动作用。电弧传感器的工作原理是直接从焊接电弧本身获取焊缝偏差信息,不需要任何附加装置,具有成本低、实时性强等优点。采用了视觉传感器的机器人,通过视觉控制不需要预先对工业机器人的运动轨迹进行示教或离线编程,可节约大量的编程时间,提高生产效率和加工质量。同时,为了使智能机器人系统获取更加全面、准确的环境信息,以满足其综合决策的需要,一种以多传感器联合为基础的信息采集处理系统,即多传感器智能信息融合技术也应运而生,与传统只能测量一种信息的智能传感器相比,其性能大为提高。
4结语
蔡武部长在贺信中说,中国古代著名思想家孔子在两千多年前就提出“和而不同”的思想。并将追求内在的和谐与统一作为人类精神世界的佳境。相信此次学术论坛的召开将为增进亚洲各国文化艺术界的相互理解。促进亚洲多元文化的繁荣与发展起到积极推动作用。
韩国文化体育观光部柳仁村部长在贺信中也表达了对此次高层论坛衷心祝贺,认为韩中建交16周年以来。两国因经济互补性和文化相似性,在各方面取得了令人刮目相看的进展,希望“中韩暨观察员国家文化艺术界高层学术论坛”不仅是一次学术活动,更愿其成为对亚洲各国文化艺术方面创造出新价值的盛会。
王文章院长发表致辞时说,在21世纪经济全球化的背景下。世界各地的区域合作日益密切,亚洲各个国家在政治、经济、文化等各方面的合作日益加强。举办首届“中韩暨观察员国家文化艺术界高层学术论坛”。为亚洲各国文化艺术界的艺术科学研究和艺术创作实践提供了一个交流研讨平台。亚洲各国人民曾经以自己独特的文化艺术创造。为世界文化的多样性发展做出了重要贡献。在21世纪的今天,亚洲各国人民必将以自己的勤奋和智慧为世界文化的多样性发展做出新的贡献。文化艺术的交流合作与相互促进,离不开沟通理解与相互尊重。中国著名社会学家先生曾提出未来世界文化发展的境界:“各美其美。美人之美,美美与共,天下大同。”不同国家、民族的人们,首先是发现、热爱自身之美,然后是包容、相互学习他人之美,得到相互欣赏、赞美。不同的美和谐与共是一个多彩的世界、多元的文化,进而达到相互尊重、世界和谐的大同之美。相信亚洲各国文化艺术界的朋友们会热情携手,共同努力。以卓越的文化艺术创造,为自己国家、民族在21世纪的文化艺术发展开拓出新的境界;在保持文化独特性的同时,努力促进亚洲文化的和谐、繁荣和发展。
韩国韩中文化艺术协会会长柳在沂致答谢辞。他认为随着经济的高速发展,亚洲各国日益关注本国的文化产业发展,来自韩国、中国、日本、越南和新加坡等国的专家学者和文艺界精英一起聚首北京,深入探讨亚洲文化的发展。相信各国专家学者和文艺界人士能为亚洲文化艺术的发展发挥应有的作用,而论坛的成功举办,一定能为亚洲未来的文化艺术发展打下坚实的基础。韩国代表团团,长崔祯镐和观察员国代表、越南文化通讯研究院院长阮志坚也作了大会发言。
来自中国、韩国以及日本、新加坡、越南等国文化艺术领域的专家学者和艺术家围绕论坛议题“二十一世纪亚洲文化发展展望”,分文化文学类、电影类、戏剧美术类、音乐舞蹈类四个类别,以大会发言与专题讨论形式,展开了深入探讨和广泛交流,提出了诸多建设性的观点和建议。此次论坛吸引了中韩两国以及日本、新加坡、越南等国文化艺术界的学者。韩国方面组成了专门的代表团,代表团由三十余位在文学、戏剧、美术、音乐、舞蹈、影视、书法等领域卓有成就的专家学者和艺术家构成,包括韩国著名文学评论家柳宗镐,著名诗人金炯德。著名小说家金周荣。著名作曲家、指挥家朴范薰。著名舞蹈评论家张光烈,著名导演林权泽、朴洗真、著名电影演员姜受延。著名芭蕾舞演员金惠植等。日本琵雅株氏会社社长矢内广、中央大学文学部教授饭容,新加坡著名华裔画家林祥雄、戏曲学院院长蔡曙鹏。越南文化体育旅游国家合作局专员陈一皇、广宁省文化通讯厅厅长黎全等共50余位外国学者、艺术家出席了论坛。
毕业设计(论文)的选题
毕业设计(论文)选题的原则与来源如图l所示。
毕业设计(论文)的实施
现阶段学校毕业设计(论文)存在的问题有:与顶岗实习时间冲突、过程控制把关不严、学生认识不到位、教师指导不到位等。针对这些问题,我们采取了校企合作双导师、顶岗实习与毕业设计双结合、指导教师一肩挑等措施,保证了毕业设计(论文)教学质量。
毕业设计(论文)案例
(一)动画短片《APPLE》
1.设计题目:“动画学院奖”动画短片创作《APPLE》。
2.课题来源:本次毕业设计课题是为准备参加2011年10月北京电影学院动画学院奖而设定的选题。
3.学生信息:刘芳哲,2008级电脑艺术设计(1)班。
4.指导教师信息:陈淑姣,艺术设计学院传媒系副教授。
5.创新特点:要求学生有对剧本编著的认知、导演艺术的把握、镜头语言的运用、角色和分镜头设定、原画和动画的设定制作、电脑动画及后期合成等多方面的技能。
(二)《素·媚》成衣设计
1.毕设题目:《素·媚》。
2.课题来源:朗姿服装品牌2012年~2013年高级成衣设计与研发。
3.学生信息:康萌萌,2009级服装服饰(3)班。
4.指导教师信息:吴效瑜,艺术设计学院服装艺术设计系讲师。
5.指导过程:对朗姿股份有限公司提供的面料特性、特征进行充分把握,依据前期工作获得的信息,整理归纳,结合面料,进行正稿设计,制出手绘效果图、电脑效果图、1:5结构设计图、1:1工业样板,进行工艺缝制。
6,创新特点:根据企业服装设计的典型工作任务,指导学生完成设计调研、设计构思、设计主题、设计效果图、设计选料、设计制作、设计手册汇报等完整的工作。课题通过东西方元素在现代高级成衣设计中相互融合、碰撞,阐释了品牌成衣的内涵。
(三)计算机游戏软件
1.毕设题目:基于J2ME平台的手机游戏开发。
2.课题来源:此课题来源于学生本人参加201 1年北京市计算机应用大赛的获奖作品。
3.学生信息:杨蕾,2009级手机应用(2)班。
4.指导教师信息:作品指导教师:李云玮,计算机应用(手机游戏设计)教研室;
毕设指导教师:司建敏,中国科学院自动化研究所计算机应用博士。
5.指导过程:指导教师首先下发策划目录,学生按照策划目录独立完成游戏策划案的撰写,然后设计游戏的流程图和类结构图,分析了游戏的具体功能模块:界面设计、菜单设计、地图设计、角色设计、战斗系统设计、对话设计、音效设计、场景切换,最后编程实现每个功能模块。
6.创新特点:在游戏战斗的界面中加入了npc的行为判定,主动攻击型,玩家进入任务场景时敌人进行追击和攻击。玩家需要和各种npc对话找到任务的相关线索,通过得到的线索完成任务。
(四)半自动火焰切管机
1.毕设题目:半自动火焰切管机的设计与制作。
2.课题来源:来源于实习,改善实训条件,增加实训设备。
3.学生信息:朱继业,2009级焊接技术班、姚卫杰,2009级焊接技术班。
4.指导教师信息:张磊,助理讲师、焊接技术专业教师。
5.指导过程:在研制改造半自动火焰切管机的过程中,首要问题就是解决切割30度的坡口管时的准确性。教师带领学生分析分度头的工作原理和特点,利用分度头可以根据工件在水平、倾斜或垂直的位置上进行装夹分度的优点,再加上一个可调节固定的切割枪,经过后期的下料、装配、焊接、测试,最终研制出既可以提高切割管的稳定性,又可以提高切管效率的半自动火焰切管机。
6.创新特点:通过研制改造半自动火焰切管机,大大提高了在切割30度的坡口管的成功率和稳定性,同时提高了效率,降低了手动火焰切管中对人力和材料的浪费,为学院节约了经费。
以上作品反映了学校校企合作进行毕业设计(论文)的工作成果,虽然有些作品还显得幼稚和不成熟,但毕竟是来自社会实践,具有实际意义,重要的是训练了学生解决实际问题的能力,以及将想法变为现实的能力,为学生成为社会需要的高端技能人才打下了坚实的基础。
关键词:大口径管道 自动焊技术 焊接缺陷
中图分类号:TU81文献标识码: A 文章编号:
西气东输,一条能源“巨龙”从阿姆河右岸昂首,沿着古丝绸之路,万里东进,翻越千山万水,进入华夏大地,直奔珠江三角洲。它一干八支,总里程8704公里,总投资1422亿元,是中国第一条引进利用境外天然气的陆上能源通道,也是目前世界上最长的天然气管道工程,被喻为保障国家能源安全、提升民生质量的国之动脉。在我国具有长大的意义,包括:经济意义、政治意义、社会意义。西气东输工程采用的钢结构也是具有世界先进技术的钢种,直径大,直径可达1219mm,强度高、耐压力大,可以抵抗12MPa,距离长,堪称世界第一长度,可以达到9000km。钢结构的连接了少不了焊接技术。焊接技术就是高温或高压条件下,使用焊接材料将两块或两块以上的母材连接成一个整体的操作方法。该工程如此长的距离对焊接技术有着严格的要求,要采用自动焊、或半自动焊技术,等世界比较先进的焊接技术。自动焊是指焊丝和接时的运条是机子自动送的,半自动焊是指焊丝是机子自动送的,但是焊接时的运条是焊工自已控制的。自动焊焊接过程的机械化和自动化,它不仅标志着更高的焊接生产效率和更好的焊接质量,而且还大大改善了生产劳动条件。采用自动焊接技术焊接大口径的管道属于首次进行,在我国历史上也具有里程碑的意义。
1、自动化焊接设备
1.1刚性自动化焊接设备刚性自动化焊接设备
也称为初级自动化焊接设备,其大多数是按照开环控制的原理设计的。虽然整个焊接过程由焊接设备自动完成,但对焊接过程中焊接参数的波动不能进行闭环的反馈系统,不能随机纠正可能出现的偏差。
1.2自适应控制自动化焊接设备
自适应控制的焊接设备是一种自动化程度较高的焊接设备,它配用传感器和电子检测线路,对焊缝轨迹自动导向和跟踪,并对主要的焊接参数进行实行闭环的反馈控制。整个焊接过程将按预先设定的程序和工艺参数自动完成
1.3智能化自动焊接设备
它利用各种高级的传感元件,如视觉传感器,触觉传感器,听觉传感器和激光扫描器等,并借助计算机软件系统,数据库和专家系统具有识别、判断、实时检测,运算、自动编程、焊接参数存储和自动生成焊接记录文件的功能。
2、根焊技术
根焊道的焊接是保证管道焊缝质量的重要工序,是保证管道的施工进步的关键技术,根焊道的焊接出现质量问题会涉及到整个管道施工的质量问题,会耽误工程的进度,影响工期。
2.1设备:
ZFH直缝自动焊接机主要配置:
直线轴承导向,同步带传动或齿轮条传动,直流电机驱动,电机功率65W,无级调速
焊枪调节机构:气动下枪机构、铝合金十字调架,焊枪三维,调节范围X=50mm,Y=50mm。一维旋转调节。
电器控制,PLC控制,电控箱置于机座内,操作盒置于挂锁端。
可配电源:TIG/MIG
2.2内焊机使用的焊前准备
(1)操作人员要了解内焊机的操作顺序和操作规范,要严格按照规定来进行,一旦出现失误,就会对操作人员的身体造成很大的危害,是比较的危险,但是如果按照规范来操作,熟练的掌握内焊机一般不会出现事故的。焊前的准备:
(2)调平内焊机的端面,包括3个定位端面。8个焊炬,其中焊炬中心要处在同一个水平面,不能出现偏移,一旦平偏离就会造成危险。
(3)气罩内要安装一定的铜网,防止熔体飞溅,造成事故,同时也能保证气体稳定的排除。
管道口要安装一定的防风设备,保证在焊接中不会出现气泡。
3.焊接技术
3.1坡口型式
常见的坡口型式有:对接坡口和角接坡口(工程上为区分角接接头中的对接与一般对接焊缝,现将其分为对接、坡口角接、角接三大类)。对接坡口主要有:I型、V型、X型、U型、Y型、UV型、VV型等,角接坡口有:T型、搭接、J型等。
内焊机采用没有间隙的根焊,焊接过程不能随意的更改设计的工艺参数,这对焊接的接口有着很严格的要求。自动焊接的坡口尺寸大小和形状对对焊接的质量起着很重要的作用,直接影响着施工的速度。
3.2参数设置
(1)送丝电动机调节旋钮到800mm\6s-900mm\s。
(2)近控箱的送丝电动机调节旋钮到180mm\25s-220mm\25s.
(3)焊接时,在管外坡口内侧要用铜板堵上坡口内侧的间隙,防止熔体长生的高温烧穿钢结构。
这样设计的参数可以防止在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷,恶化焊缝的质量和性能。
4、热焊技术
4.1设备
全自动焊接设备PAW2000A+PAW3000可以针对热焊时热焊道凸起和未熔合的问题,重新设定焊接速度、送丝速度、单摆时间、电弧电压等6个参数并进行匹配试验,对填充盖面出现的气孔,采取调整摆幅宽度、摆动频率、气体流量等措施全自动焊机结构趋于合理,焊接性能稳步提高。使用该焊机成功穿越1条宽90米、深8米的水沟和焊接1处7度纵向转角管道;焊接管口30道,一次检测合格率100%;焊接管口40道,一次检测合格率100%;焊接管口51道,一次检测合格98%。
4.2解决热焊道凸起和未熔的措施
(1)要熟悉焊接速度、送丝速度、单摆时间、电弧电压等6个参数的作用及主次关系。
(2)采用零摆动,保证干长度小于12mm
(3)焊接坡口钝边设定在0.9-1.0mm,可有效的繁殖出现未熔。
(4)要用二氧化碳作为保护气。气体的流速控制在20\min。可以增加熔的程度,防止出现未熔的缺陷。
参考文献:
[1]吴彩勇,周晓辉,王继春等.大口径管道自动焊接技术研究[J].电焊机,2009,39(5):101-103,158.
[2]迟红艳,王继春,陈建平等.大口径管道自动焊焊接技术研究[J].焊接技术,2005,34(z1):11-13.
[3]杨俊伟,李岩.全位置自动焊接在管道建设中的应用[J].油气储运,2001,20(12):27-28.