Page 204 - 现代化工程建设技术与理论创新
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现代化工程建设技术与理论创新
Modern Engineering Construction Technology and Theoretical Innovation
45°时变得越小且出现了明显的峰值点。当离焦量过大或者过小时会造成热量不
均匀分布导致表面烧蚀严重，从而降低焊接质量。因此，基于 BP 神经网络算法
的模糊 PID 控制器控制激光 – 电弧复合焊机控制系统主要参数，能使其既满足系
统稳定性要求又达到所需精度。
（三）研发管道自动焊上向焊焊接工艺
国外管道焊接设备工艺大多为气体保护下向焊，从当前中国大口径管道所涉
及工艺与施工特点来看，该技术在国内的应用尚处于起步阶段。因此，当务之急
是要研发一套自动焊上向焊焊接工艺，其主要难点在于如何实现对焊缝形状、尺
寸等参数进行精确控制，在保证接头质量的同时提高生产效率。通过实践研究，
发现基于 PLC 和触摸屏的管道自动上向式焊接系统，主要将 PLC 与触摸屏相结
合，通过触摸屏界面来显示焊接过程中各物理量信息及操作状态，并根据用户输
入信号完成相关动作。其控制系统软件包括：组态控制程序和人机接口程序。组
态控制程序可用于实时监控焊机运行情况，人机接口程序则用于人机交互。设计
自动上向式焊接系统时，需遵循以下原则：其一，采用全数字化焊接方法，即所
有工作均由数字处理芯片（如 DSP）实现。其二，利用可编程控制器（CPLD）
作为主控器。其三，使用先进的编程语言 Visual Basic 开发出友好的用户界面，
使操作员能方便地掌握各种数据，以便及时调整焊接顺序。除此之外，还必须考
虑到焊接过程中可能出现的故障以及相应的保护措施，最重要的一点就是确保焊
接电源供电可靠，否则会导致整个焊接过程失败。
（四）研发管道单熔池双丝焊设备及工艺
大口径管道单熔池双丝焊设备主要采用了单脉冲双极性焊接技术，与单根独
立焊丝焊接相比，单熔池双丝焊技术在提高焊缝成形的同时能显著降低电弧能量
损失。其工作原理为：先通过控制两个电极之间电流大小来实现对不同厚度焊缝
进行连续加热和冷却。然后再将两熔覆层分别置于熔化极气体保护焊机（MAG）
和钨极氩弧焊机（TIG）各自对应的焊接位置上完成整个焊接过程，从而形成一个
完整的焊接循环。而单熔池双丝焊工艺的优化需建立在准确掌握熔滴过渡规律及
合理选择各参数的基础之上，通过数值模拟方法对单熔池双丝接头温度场分布特
性进行研究，不仅可以得到更接近实际情况下的温度场分布状况，而且有助于进
一步揭示焊接机理并指导焊接工艺设计。与此同时，技术人员还可以建立三维模
型，分析焊接区域内部温度场变化特征，用有限元软件 ANSYS/LS-DYNA，对三
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