DB1310 T 287-2022 长输油气钢质管道自动焊装备通用技术要求.pdf
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1、ICS75.180CCS E981310廊坊市地方标准DB 1310/T 2872022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DB 1310/T 2872022I前言本文件按照GB/T 1.12020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。本文件起草单位:中国石油天然气管道科学研究院有限公司、国家管网集团工程技术创新有限公司。本文件主要起草人:尹铁、张毅、闫洁、刘晓文、张倩、周伦、王新升、杨琦、张锋、于金柱、张倩、刘建涛、武涛、李阳、张建平、马志
2、锋、牛连山、鲍峰、张宝强、姜艳朋、郭奇超、贾超、蒋庆梅、王长江。DB 1310/T 28720221长输油气钢质管道自动焊装备通用技术要求1范围本文件规定了长输油气钢质管道自动焊装备(包含管道坡口机、管道内环缝自动焊机、管道全位置自动外焊机)的技术要求。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。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 150.4压力容器第4部分:制造、检验和验收GB/T 3766液压传动系
3、统及其元件的通用规则和安全要求GB/T 4210电工术语 电子设备用机电元件GB/T 4588.3印制板的设计和使用GB/T 7932气动对系统及其元件的一般规则和安全要求GB/T 9061 金属切削机床 通用技术条件GB 15760金属切削机床安全防护通用技术条件GB/T 23570金属切削机床焊接件 通用技术条件GB/T 25373金属切削机床 装配通用技术条件JB/T 9872金属切削机床 机械加工件通用技术条件JB/T 9877 金属切削机床 清洁度的测定3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。管道坡口机 pipe facing machine具有仿形切削功能,用于管端坡口加工的专用设
4、备。管道内环缝自动焊机pipe internal automatic welding machine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pipe external automatic welding machine具有沿钢管周向移动和自动外焊功能的专用设备。DB 1310/T 28720222涨紧机构 presser bar mechanism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 cutting knife holder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 weld
5、ing torch焊接实施的执行组合部件,亦称焊枪。焊接单元 internal welding unit提供送丝动力、控制送丝速度、调整焊炬二维空间姿态的组合部件,包括送丝机构、焊炬位置调节机构、气电混合块、气电缆等。焊炬同步定位机构 positioning and Centering of Welding Torch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 driving mechanism of welding torch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we
6、lding bug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 guidingband承载焊接小车绕管道周向进行运动的装置。遥控盒 remote-control box控制焊接小车运动轨迹,焊接参数选择、调用、调整装置。DB 1310/T 28720223焊缝跟踪 weld seamtracking在焊接过程中,保证焊枪运动精度的一种跟踪与控制技术。分为左右跟踪与上下跟踪。左右跟踪技术保证焊枪、电弧、熔池的中心位置,与接缝的中心位置相吻合。上下跟踪使焊枪与母材准确保持在预定距离。控制系统 control system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
7、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 host computer发送操控指令,进行总体信息协调的可视化界面模块。4管道坡口机技术要求一般要求4.1.1直径 610 mm 及以上管道坡口机宜采用连杆-涨靴涨紧式结构,直径 323 mm 及以上,直径 610 mm以下的管道坡口机宜采用斜块顶推式涨紧结构。4.1.2应配备吊环、吊孔等吊装机构。4.1.3应在坡口主机上设计安装导向机构。4.1.4切削机构应可以沿管端周向旋转,完成坡口形状加工。4.1.5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
8、度:-40+75。技术指标管道坡口机应适用下列技术指标:a)管径:323559、610813、9141016、12191422;b)壁厚:6.3 mm45 mm;c)坡口加工形式:U、V、复合型;DB 1310/T 28720224d)进给速度:0.1 mm/r0.4 mm/r;e)切削盘旋转速度:25 r/min50 r/min;f)坡口平面度误差:0.1 mm;g)刀盘径向跳动误差:0.1 mm,刀盘端面摆动误差:0.1 mm;h)坡口钝边误差:0.2 mm;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。4.4.1机械系统管道坡口机-坡口主机由安全防护
9、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;2-涨紧机构;3-中防护机构;4-切削机构;5-主传动机构;6-涨紧机构;7-底座。4.4.1.1安全防护机构4.4.1.1.1应设置防铁屑飞溅护罩。4.4.1.1.2液压动力系统应设置防护栏。4.4.1.2涨紧机构4.4.1.2.1涨紧缸内表面粗糙度要求等级应达到 Ra0.8;4.4.1.2.2涨紧机构在管内涨紧后,刀盘与管轴线的平面度误差应不大于 0.5 mm;DB 1310/T 287202254.4.1.3涨杆压块应设计有安全保护机构,设计应符合 GB 15760 中的规
10、定。4.4.2切削机构4.4.2.1切削刀座位置应可调,且应均布于切削盘上;4.4.2.2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;4.4.2.3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。4.4.3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4.4.3.1液压动力系统设计应符合 GB/T 3766 中的规定。4.4.3.2刀盘旋转驱动系统工作压力宜为 10 MPa20 MPa。4.4.3.3涨紧系统工作压力宜为 8 MPa12 MPa。4.4.3.4进给系统工作压力宜为 5 MPa10 MPa。4.4.3.5涨紧液压系统中应设有蓄能器,蓄能器
11、充压下降值应不低于预充压值的 10%。4.4.3.6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。4.4.3.7坡口主机上应设有切削、涨紧、进给压力表。4.4.3.8液压动力系统中应设有系统压力表。4.4.3.9液压动力系统应设有燃油不足报警功能。4.4.3.10液压动力系统应设有冬季自加热启动功能。5管道内环缝自动焊机技术要求DB 1310/T 28720226一般要求5.1.1机头应具有同步定位功能和涨紧功能。5.1.2应具有前进、后退和刹车等功能。5.1.3山地型应具有下坡行走速度自动控制功能。5.1.4应具有在管道外部对设备的远程操作功能。5.1.5应具有多焊接单元独立设置
12、。5.1.6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:5500 m;d)供电电源:发电机供电或工业电网供电,三相电压380 V10%,频率50 Hz6。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:559,610,711,813,914,1016,1219,1422;b)行走速度:0 m/min30 m/min;c)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;d)适应管线纵向坡度适应能力:e)
13、通用型:15;f)山地型:30。g)组对间隙:0 mm0.5 mm;h)送丝速度:0 mm/min12000 mm/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。DB 1310/T 28720227图 3管道内环缝自动焊机标引序号说明:1-导向机构;2-焊炬同步定位机构;3-涨紧机构;4-焊接单元;5-焊接单元驱动机构;6-导向柔性机构;7-行走和刹车机构;8-中机架。5.4.1导向机构导向保护装置应保障管道
14、内环缝自动焊机顺利入管,应能保护其涨靴、气缸、连杆及各种阀件等免受外力损坏。5.4.2焊炬同步定位机构5.4.2.1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。5.4.2.2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。5.4.3涨紧机构5.4.3.1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。5.4.3.2涨紧块数量应宜符合表 1 要求。表 1涨紧块数量管径559813813101610161422单排涨紧块数量/个1620245.4.3.3涨靴内侧面到坡口中心间距应不大于 110 mm。5.4.4焊接单元5.
15、4.4.1焊接单元宜采用全密封结构,应在空间上呈独立分布。DB 1310/T 287202285.4.4.2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,559813 宜为 4个,9141016 宜为 6 个,12191422 宜为 8 个。5.4.4.3焊接单元宜利于拆装,便于维护和更换焊丝。5.4.4.4焊接单元应能调整焊炬位置对中,左右调整量2.5 mm。5.4.4.5焊接单元应能自动实现焊炬升降和复位。5.4.5焊接单元驱动机构5.4.5.1焊接单元驱动机构应能调整旋转驱动速度。5.4.5.2焊接单元驱动机构应具有野外防尘保护装置。5.4.6导向柔性机构5.4.6.1导
16、向机构与中机架应采用柔性连接结构。5.4.6.2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。5.4.7行走和刹车机构5.4.7.1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。5.4.7.2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。5.4.7.3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。5.4.7.4制动用刹车装置周围应设计有安全保护机构。控制系统5.5.1控制系统设计应符合下列要求:a)电子元器件选用应符合GB/T 4210规定;b)电路板设计应符合G
17、B/T 4588.3规定;c)应具有送丝电机过流保护功能。5.5.2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。5.5.3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。5.5.4应支持模拟量通讯接口或工业总线协议。5.5.5应具有电压显示和调节功能。焊接电源5.6.1应满足焊接工艺要求的输出特性。5.6.2应与内焊机焊接单元送丝机构有效配合,达到起收弧效果。5.6.3供电电源技术要求可参见 5.2 d)。DB 1310/T 28720229气动系统5.7.1气动系统设计、气动元器件的选用应符合 GB/T 7932 中的规定。5.7.2储气罐制造应符合 G
18、B/T 150.4 中的规定。5.7.3在平原段、气压 1.0 MPa 下,储气量应满足管道内环缝自动焊机管内连续行走 24 m 行程及定位涨紧力要求。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:0.8 MPa1.3 MPa,流量范围:15 L/min45 L/min。6管道全位置自动外焊机技术要求一般要求6.1.1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。6.1.2应适用于不同壁厚、坡口形式(V 型、U 型、复合型等)的管道焊接。6.1.3应具有焊炬上下、左右、摆幅调整功能。6.1.4上位机应直观显示操作界面。6.1.5应具有焊接参数的上传、修改和下载功能,并根据不同
19、的焊层自动调用焊接参数。6.1.6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:a)环境湿度:90%;b)环境温度:-40+55;c)海拔高度:5500 m;d)供电电源技术要求应参见5.2 d)。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:2571422;b)摆动方式:平摆或角摆;c)焊炬上下左右调整范围:25 mm;d)焊接速度:0 mm/min1200 mm/min;e)送丝速度:0 mm/min15000 mm/min;f)焊缝跟踪精度:0.2 mm;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。DB
20、 1310/T 287202210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6.4.1机械传动系统机械传动系统应包括焊接小车和导向轨道。焊接小车分为单焊炬焊接小车和双焊炬焊接小车。焊接小车组成参见图6和图7。DB 1310/T 287202211图 6单焊炬焊接小车图图 7双焊炬焊接小车6.4.1.1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。6.4.1.2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。6.4.1.3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
21、时姿态的调整,调整量应符合下列技术要求:a)垂直调整机构的调整量应35 mm;b)水平调整机构的调整量应40 mm,往复定位误差应0.1 mm;c)摆幅调整步长宜为0.2 mm/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。6.4.2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。6.4.2.1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:DB 1310/T 287202212a)0 V10 V模拟量接口;b)RS232/485标准串行接口;c)工业总线。6.4.2.2控
22、制系统应采用安全电压。6.4.2.3遥控盒宜具有以下操作功能:a)焊接前的操作功能:1)焊层选择;2)焊炬上下左右位置调整;3)焊接小车手动前进或后退;4)点动送丝;5)点动试气。b)焊接中的操作功能:1)起、熄弧;2)焊炬位置调整;3)焊炬摆幅调整;4)焊接速度调整。6.4.2.4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。6.4.3送丝机构6.4.3.1单/双焊炬送丝系统宜具有以下结构:a)单焊炬宜采用拉丝结构;b)双焊炬宜采用推丝结构。6.4.3.2送丝机构应满足0.9 mm1.6 mm 焊丝的平稳送进要求。6.4.4焊接电源6.4.4.1焊接电源应具有脉
23、冲输出、直流输出的电源特性。6.4.4.2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。6.4.4.3供电电源技术要求应参见 5.2 d)。6.4.4.4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:a)0 V10 V 模拟量接口;b)RS232/485标准串行接口;c)工业总线。7加工制造与装配管道坡口机7.1.1加工制造DB 1310/T 2872022137.1.1.1零部件应按设计图纸要求进行加工制造,应符合 GB/T 9061、JB/T 9872 的规定。7.1.1.2设备中钢制焊接件加工应符合 GB/T 23570 的规定。7.1.1.3直径 610 mm 以
24、下的管道坡口机,前、后锥法兰套的斜槽角度、宽度应与相应的涨紧块匹配。7.1.1.4切削刀盘宜采用 ZG45 材质并时效处理。7.1.1.5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。7.1.1.6顶杆、涨靴表面应进行淬火处理,连杆应进行调质处理。7.1.2装配7.1.2.1零部件装配质量应符合 GB/T 25373 的规定。7.1.2.2切削机构装配应保证主轴、刀盘轴向同心,螺栓紧固。7.1.2.3定位机构的涨紧零部件运行应灵活,不应出现卡滞现象。7.1.2.4切削部件装配应保证刀具连接紧固。7.1.2.5液压动力系统应满足下列要求:a)液压
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