国外不锈钢管道在线焊接先进设备及软件现状研究

ACRS自动焊接系统

EWI公司开发了腐蚀缺陷修复自动焊接系统（ACRS），它应用于A、B型套袖修复的纵向焊缝、环焊缝以及补焊修复，焊接方法采用GMAW（气体保护金属极弧焊）或者FCAW（药芯焊丝电弧焊）。

ACRS具备实时自适应控制系统以确保焊接质量。该系统可通过激光准确定位焊接路径。

ACRS具有以下优势：

（1）适用于高强度、高压力不锈钢管道在线焊接。对于强度在X80以上，高压力的不锈钢管道，采用SMAW（手工电弧焊）在线焊接容易造成焊接质量问题，而ACRS可以保证焊接质量，从而拓宽了在线焊接的领域。

（2）焊缝质量好。由于采用自动化设备和实时自适应控制系统，可以确保焊接质量优于SMAW。

（3）焊接效率高，经济效益显著。在914mm管径不锈钢管道上安装A型套袖，ACRS采用FCAW的焊接速度是SMAW的2.3倍，成本为SMAW的38%。

ACRS在现场试验中取得了成功，现场试验包括A，B型套袖纵向焊缝、B型套袖环向焊缝。因此它有非常好的应用前景。

PRCI带压开孔焊接热分析软件

PRCI带压开孔焊接热分析软件是基于Windows开发的，它使用EWI开发的有限元求解器。用户界面允许运行多个计算任务和生成多条热输入选择曲线[61]。

这个软件需要在三个输入面板（管接头、焊接条件、介质）内输入参数，管接头输入面板需要输入材料特性参数，该面板含预测热影响区硬度的不锈钢管道化学成分模块；焊接条件需要输入焊接电流、电压、焊接速度，也可直接输入热输入量；介质输入面板需输入介质参数，比如类型、流速。

数据录入完毕后，运行有限元求解器进行计算，计算结果文件可以按表格或热输入选择曲线形式查看。

该软件通过计算800℃~500℃冷却时间和热影响区硬度，以评估氢致开裂的风险。如果超过了临界硬度，那么发生氢致开裂的风险较大。在线焊接的临界硬度取决于碳当量和焊接工艺中氢含量水平。

RHS快速加热装置

RHS（Rapid Heat Systems）快速加热装置广泛应用于长输不锈钢管道的铺设和维抢修。它热利用率较高（采用感应加热），预热温度高（能将不锈钢管道最高预热到788℃），操作温度范围较广（-30℃~50℃环境温度范围内可使用）。

该装置包括数字记录器、内置温度控制器的电源、重型感应冷却器、走行装置、热电偶补偿线、绝缘材料（硅针垫）、液体冷却电缆、水冷式加热电缆、水冷式电缆扩展线。通过人工编程，可控制电源输出功率。水冷式加热电缆适用于预热各种管径不锈钢管道甚至是平板。较短的加热电缆易于装卸，适用于小管径不锈钢管道，较长的加热电缆适用于大管径不锈钢管道或低压容器。

RHS快速加热装置可应用于对接三通带压开孔焊接的焊前预热，RHS在36英寸不锈钢管道上取得了成功。在预热对开三通纵向焊道时，将三个线圈绑在木框板上，然后将木框板固定在对开三通上，设定线圈目标温度为240℃，结果焊接表面在20分钟内达到了150℃；预热环向焊道时，同样绕了三圈线圈，线圈目标温度设定为340℃，结果在30分钟内焊接表面达到了所需的150℃。因此该装置加热快捷，适合国内在线焊接长时间达不到预热温度的场合。