Устранение распространенных проблем при автоматической круговой сварке

Сначала отделите проблему оборудования от проблемы процесса.

В цехе, где использовалась машина для кольцевой сварки труб диаметром 30 дюймов, позвонили производителю после того, как три последовательных шва не прошли ультразвуковой контроль. Каретка двигалась плавно, дуга была стабильной, шов выглядел равномерным. Приехал сервисный инженер, осмотрел один проход и задал один вопрос: «Когда вы в последний раз проверяли зазор в корне шва?» Зазор постепенно уменьшался, потому что бригада монтажников использовала другой разделитель, чем указано в процедуре. Машина для кольцевой сварки сваривала именно то, что ей было велено. Проблема заключалась в шве.

Этот сценарий повторяется в каждом цехе, где используется автоматическая кольцевая сварка. Когда появляется дефект, инстинктивно винят каретку, контроллер или горелку. Чаще всего неисправность кроется в подготовке шва, материале или процедуре — а машина для кольцевой сварки просто сделала существующую проблему более постоянной и, следовательно, более заметной.

Практическое правило: перед регулировкой любого параметра машины проверьте шов. Перед тем, как прикасаться к горелке, проверьте сцепление с направляющей или магнитное сцепление. Последовательность действий при поиске и устранении неисправностей так же важна, как и сама диагностика.

Когда каретка перестает следовать за швом
Потеря следа на изогнутых или овальных трубах

Сварочный трактор для круговой сварки, отклоняющийся от линии шва в середине прохода, образует сварной шов, который полностью промахивается мимо шва в одном положении по часовой стрелке и перекрывает его в другом. На овальной трубе отклонение предсказуемо — оно происходит там, где радиус трубы изменяется больше всего. На круглой трубе потеря следа обычно указывает на смещение направляющих или изменение магнитной адгезии.

Первая проверка — это опорная точка направляющих или адгезии. На сварочном аппарате для круговой сварки на направляющих рельс должен быть концентричен с наружным диаметром трубы. Радиальное биение в 1 мм на поверхности направляющих приводит к видимому отклонению горелки на окружности длиной 2,9 метра. На сварочном тракторе для круговой сварки с магнитным приводом опорной точкой является трение о стальную поверхность. Окалина, предыдущие сварные швы и пластинчатые соединения вызывают подпрыгивание привода, и процесс поиска и устранения неисправностей сварочной каретки начинается с очистки пути перемещения.

Если направляющая и поверхность чистые, а каретка все еще смещается, проверьте систему отслеживания шва. Тактильные датчики, следующие за канавкой, могут потерять контакт, если зазор выходит за пределы их диапазона перемещения. Лазерные датчики выходят из строя на отражающих или сильно загрязненных поверхностях. Оба фактора являются документированными причинами потери отслеживания при проблемах автоматической круговой сварки.

Нестабильность перемещения и рывки

Рывки каретки приводят к образованию сварного шва с видимыми колебаниями расстояния между рябью и, в тяжелых случаях, к отсутствию сплавления в точках задержки. Контрольный список поиска неисправностей сварочной каретки при нестабильности перемещения начинается с системы привода.

В реечных системах наиболее распространенной причиной является скопление мусора в зубьях шестерни. Каретка дергается один раз за каждое зацепление зубьев — частоту, которую можно почувствовать рукой, прежде чем увидеть это в сварном шве. Очищайте реечную передачу и шестерню перед каждой сменой. В фрикционных сварочных тракторах для круговой сварки причиной обычно является загрязнение колес или неравномерная магнитная сила удержания. Колесо со уплотненными брызгами периодически теряет сцепление, и каретка дергается.

Третья причина – неправильная организация кабелей. Шланг, зацепившийся за трубу или провисший на пути движения, замедляет работу каретки, а затем отпускает её, вызывая скачок напряжения. Перед регулировкой параметров привода проложите кабели над головой или через рычаг. В руководстве по устранению неполадок Steelmax перегрузка двигателя указана как распространенная ошибка, вызванная блокировкой каретки кабелями — сама машина исправна, проблема в неправильной прокладке кабелей.

Когда сварочный шов сигнализирует о проблеме
Неравномерная ширина шва по окружности

Шов, который узкий в положении «12 часов» и широкий в положении «6 часов», не является проблемой подачи проволоки. Это проблема положения горелки или проблемы с подводом тепла, и внешне они выглядят одинаково.

Если расстояние от горелки до заготовки увеличивается в одном из положений по часовой стрелке, изменяется длина дуги, изменяется сварочный ток и изменяется ширина шва. На сварочном аппарате для круговой сварки с регулировкой напряжения дуги контроллер автоматически компенсирует это — если только не превышен диапазон компенсации. На аппарате без регулировки напряжения оператор видит изменение диаметра сварного шва и корректирует параметр в середине прохода, что добавляет вторую переменную к первой.

Механическая причина — эксцентриситет дорожки или овальность трубы. Измерьте вылет горелки в четырех положениях по часовой стрелке во время пробного запуска. Если он изменяется более чем на 1 мм, дорожка не концентрична. Исправьте дорожку перед корректировкой процедуры сварки — это первый шаг в любой последовательности устранения неполадок при автоматической круговой сварке.

Пористость: не всегда проблема аппарата

Пористость в круговом сварном шве имеет три распространенные причины, и только одна из них — неисправность аппарата.

 

Первая причина – потеря защитного газового покрытия. При работе сварочного аппарата для круговой сварки под магнитным потоком на открытом воздухе ветер нарушает защитную газовую оболочку. Пористость появляется на наветренной стороне трубы и исчезает, когда ветер стихает. На аппарате для круговой сварки с закрытой головкой потеря защитного газового покрытия обычно указывает на износ уплотнения или перегиб подающей линии — проблема не в головке, а в газовом пути.

Вторая причина – загрязнение поверхности. Влага, масло, краска или гальванизация на поверхности трубы приводят к образованию пористости, которая появляется случайным образом по окружности, а не концентрируется в одном месте. Это проблема подготовки шва, а не проблема поиска неисправности в сварочной каретке.

Третья причина – проблемы с проволокой или расходными материалами. Катушка проволоки, впитавшая влагу, создает пористость, которая увеличивается по всей катушке, независимо от положения каретки на трубе. Проверьте расходные материалы, прежде чем винить сварочный аппарат для круговой сварки.

Подрез и непровар в положении «6 часов»

Это два наиболее часто встречающихся дефекта кольцевой сварки, которые связывают с аппаратом и чаще всего вызывают в процессе сварки. Подрез в положении «6 часов» обычно означает, что скорость перемещения слишком высока для данного положения или время выдержки колебаний на боковой стенке слишком короткое. Непровар в том же положении обычно означает, что тепловая энергия недостаточна для достижения боковой стенки — часто потому, что усиление от предыдущего прохода слишком велико и потребляет энергию дуги до того, как она достигнет поверхности канавки.

Ни один из этих дефектов не является механической неисправностью. Оба требуют корректировки процедуры, а не ремонта каретки. Сварочный трактор для кольцевой сварки движется со скоростью, запрограммированной в программе. Если эта скорость приводит к подрезу в положении «6 часов», скорость — или параметры колебаний — должны быть изменены для этого положения. Именно поэтому программируемые многопроходные последовательности с параметрами, специфичными для каждого положения, важны для сварочных аппаратов для кольцевой сварки, работающих с толстостенными соединениями.

Проблемы с выравниванием горелки и магнитной адгезией
Смещение положения горелки между проходами

Горелка, идеально выровненная на корневом проходе и смещенная на 2 мм на заполняющем проходе, приводит к проблемам с плавлением боковых стенок, которые выглядят как дефект кольцевой сварки, но на самом деле являются проблемой настройки. Сварочный трактор для кольцевой сварки не смещался. Смещалось крепление горелки.

Причина обычно термическая. Кронштейн горелки расширяется по мере нагрева свариваемой конструкции, и горелка смещается от шва. При длинных многопроходных сварках это смещение накапливается. Решение состоит в проверке положения горелки между каждым проходом, а не только в начале шва. Это этап поиска неисправностей в сварочной каретке, который занимает 30 секунд и предотвращает дефект, требующий ремонта.

Потеря магнитной адгезии на трубах большого диаметра

Магнитный сварочный трактор для кольцевой сварки, теряющий адгезию в середине прохода, не просто останавливается — он может опуститься, сместиться или вызвать сварной шов при внезапном изменении угла наклона горелки. Причины кроются в поверхности и геометрии, а не в электронике.

Толстый слой окалины, толстое покрытие или предыдущий сварочный шов под магнитным колесом снижают удерживающую силу. На трубах малого диаметра кривизна увеличивает воздушный зазор между передним и задним колесами, и адгезия падает даже на чистой стали. Практическая проверка перед каждым соединением: установите трактор на трубу в исходное положение и попробуйте поднять ее вручную. Если она поднимается с небольшим усилием, поверхность или кривизна выходят за пределы рабочей зоны машины. Никакая регулировка параметров не исправит слабую адгезию — это одна из проблем автоматической круговой сварки, требующая другой машины или другого способа монтажа, а не ремонта.

Систематическая последовательность поиска и устранения неисправностей

Симптом Первая проверка Вторая проверка Третья проверка
Смещение каретки относительно шва Концентричность направляющей / чистота поверхности Работа датчика слежения за швом Изменение зазора в соединении
Рывки при перемещении Загрязнение зубчатой ​​рейки / колеса Прокладка кабеля Перегрузка приводного двигателя
Неравномерная ширина валика Вылет горелки в положении «4 часа» Функция управления напряжением дуги Овальность трубы
Пористость Газовое покрытие / ветер Загрязнение поверхности Состояние катушки проволоки
Подрез в положении «6 часов» Скорость перемещения в этом положении Время выдержки колебаний Усиление предыдущего прохода
Смещение горелки между проходами Тепловое расширение кронштейна Плотность крепления горелки —
Потеря адгезии Состояние поверхности под магнитами Кривизна трубы относительно колесной базы —

Последовательность важна, потому что она переходит от простейшей внешней причины к наиболее сложной внутренней. Проверка соединения перед проверкой аппарата предотвращает наиболее распространенную ошибку диагностики в автоматической круговой сварке — обвинение сварочного аппарата в проблеме, которая началась на сборочном столе.

 

Для цехов, устанавливающих новый сварочный трактор для круговой сварки, процедура установки и выравнивания, описанная в нашем руководстве по настройке сварочной направляющей каретки, предотвращает большинство проблем с отслеживанием и выравниванием, которые впоследствии возникают при устранении неполадок сварочной каретки. А для цехов, все еще выбирающих между типами оборудования, понимание того, где магнитная адгезия достигает своих пределов — рассмотренное в нашем анализе применения магнитных сварочных тракторов — определяет, является ли проблема с отслеживанием ошибкой настройки или фундаментальным несоответствием между машиной и трубой.

Часто задаваемые вопросы
Почему мой сварочный аппарат для круговой сварки смещается со шва на овальных трубах?

На овальных трубах направляющая или магнитная траектория движения следует за некруглым профилем трубы. Если овальность превышает диапазон коррекции системы отслеживания шва, горелка смещается. Сначала проверьте концентричность направляющей, затем убедитесь, что датчик отслеживания шва поддерживает контакт по всей окружности. При сильной овальности может потребоваться повторное округление трубы или корректировка процедуры в соответствии с фактическим зазором.

Что вызывает неравномерную ширину шва при автоматической круговой сварке?

Неравномерная ширина сварного шва обычно указывает на изменение вылета горелки по окружности, вызванное эксцентриситетом направляющей или овальностью трубы. Измерьте вылет в положениях 12, 3, 6 и 9 часов во время пробного запуска. Если отклонение превышает 1 мм, скорректируйте крепление направляющей перед регулировкой параметров сварки. Регулировка напряжения дуги может компенсировать незначительные отклонения, но не должна использоваться для маскировки проблем с механической центровкой.

Является ли пористость в кольцевом сварном шве неисправностью оборудования?

Редко. Пористость в кольцевом сварном шве чаще всего возникает из-за потери газового покрытия, загрязнения поверхности или влаги в расходном материале. При работе на открытом воздухе основной причиной является ветер. Перед началом поиска неисправностей сварочной каретки проверьте поток газа, состояние поверхности и хранение проволоки. Стабильное перемещение сварочного трактора для кольцевой сварки не вызывает пористости, если газовая система или расходный материал не повреждены.

Как остановить рывки каретки во время движения?

Сначала очистите зубчатую рейку и ведущие колеса — наиболее распространенной причиной нестабильности движения является мусор на пути движения. Затем проверьте прокладку кабелей на наличие зацепов или провисших шлангов. Если рывки не прекращаются, проверьте приводной двигатель на перегрузку или износ щеток. На сварочных тракторах для круговой сварки с фрикционным приводом неравномерная магнитная сила удержания из-за загрязнения поверхности вызывает тот же симптом.

В чем разница между проблемой оборудования и проблемой процесса в автоматической круговой сварке?

Проблема оборудования влияет на перемещение, отслеживание или адгезию постоянно, независимо от типа соединения. Проблема процесса варьируется в зависимости от подготовки соединения, материала или положения. Если дефект появляется в одном и том же положении на каждом соединении, следует заподозрить проблему в процедуре. Если он появляется случайным образом, следует заподозрить проблему в оборудовании или поверхности. Это различие является основой эффективного поиска и устранения неисправностей сварочной каретки при автоматической круговой сварке.