LNG储罐内罐立缝智能化焊接技术研究思路

朱珍文; 张刚; 朱明; 李春凯; 石玗

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2023.09.03

人机协作智能焊接 | 浏览量 : 0 下载量: 959 CSCD: 0

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专辑

LNG储罐内罐立缝智能化焊接技术研究思路
Research Ideas for Intelligent Welding of Inner Tank Vertical Seams in LNG Storage Tanks
2023年53卷第9期页码：22-28
收稿：2023-08-14，

纸质出版：2023-09-25
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.09.03
稿件说明：

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朱珍文，张刚，朱明，等.LNG储罐内罐立缝智能化焊接技术研究思路［J］.电焊机，2023，53（9）：22-28. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.09.03.

ZHU Zhenwen, ZHANG Gang, ZHU Ming, et al.Research Ideas for Intelligent Welding of Inner Tank Vertical Seams in LNG Storage Tanks[J].Electric Welding Machine, 2023, 53(9): 22-28. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.09.03.

摘要

随着我国能源结构的不断调整，LNG储罐的大型化、精细化、规模化已成为推动我国液化天然气工业发展的主流趋势，储罐内罐立缝打底及填充盖面过程的焊接质量、焊接效率及智能化程度直接关系到焊接接头服役的可靠性、结构设计的灵活性及LNG储罐的建设成本。目前已开发出的LNG储罐立缝焊接半自动焊接专机在内罐立缝焊接过程中存在智能化水平不高，过分依赖人工及焊接环境恶劣的问题。通过对目前半自动焊接专机存在的问题进行分析并提出相应的改进方案，在现有半自动焊接专机的基础上加入打底焊熔透控制及填充盖面自适应智能传感系统，进一步提升其智能化水平及焊接效率，并为LNG储罐内罐立缝智能化焊接的发展提供参考思路。

Abstract

With the continuous adjustment of our country's energy structure

the large-scale

refined

and scaled LNG storage tanks have become the mainstream trend driving the development of our liquefied natural gas industry. The welding quality

welding efficiency

and level of intelligence in the process of welding the inner tank vertical seam and filling cover directly affect the reliability of the welded joints

the flexibility of structural design

and the construction cost of LNG storage tanks. Currently developed semi-automatic welding machines for LNG storage tanks have a low level of intelligence in the process of welding the inner tank vertical seam

excessively relying on manual labor

and facing challenges in harsh welding environments. This article analyzes the existing problems of the current semi-automatic welding machines and proposes corresponding improvement plans. By incorporating bottom welding fusion penetration control and adaptive intelligent sensing systems for filling cover

it further enhances the level of intelligence and welding efficiency

providing some insights for the intelligent welding development of inner tank vertical seams in LNG storage tanks.

关键词

Keywords

references

El-Batahgy A M ， Gumenyuk A ， Gook S ， et al . Comparison between GTA and laser beam welding of 9%Ni steel for critical cryogenic applications ［J］. Journal of Materials Processing Technology ， 2018 ， 261 ： 193 - 201 .

马远，张瑞 . “一带一路”背景下中国天然气进口贸易效率及潜力分析——基于时变随机前沿引力模型［J］. 新疆财经， 2021 （ 1 ）： 70 - 80 .

MA Y ， ZHANG R . An Analysis of China's Import Trade Efficiency and Potential ofNatural Gas under the Background of "the Belt and Road"-Based on Time Stochastic Frontier Gravity Model ［J］. Finance & Economics of Xinjiang ， 2021 （ 1 ）： 70 - 80 .

Furuya H ， Kawabata T ， Takahashi Y ， et al . Development of low-nickel steel for LNG storage tanks ［C］// International Conference and Exhibition on Liquefied Natural Gas ， 2013 .

郭伟，蔡艳，华学明 . LNG储罐用节镍低温钢焊接接头组织与低温性能［J］. 电焊机， 2022 ， 52 （ 1 ）： 17 - 24 .

GUO W ， CAI Y ， HUA X M . Microstructure and Cryogenic Properties of Low-nickel Low Temperature Steel Joint for LNG Storage Tank ［J］. Electric Welding Machine ， 2022 ， 52 （ 1 ）： 17 - 24 .

韦宝成，杨尚玉，孙昕辉 . LNG储罐9%Ni钢立缝SMAW焊接质量安全健康隐患［J］. 电焊机， 2020 ， 50 （ 8 ）： 110 - 117 .

WEI B C ， YANG S Y ， SUN X H . Quality safety and health risks of 9% Ni steel vertical weld by SMAW for LNG tank ［J］. Electric Welding Machine ， 2020 ， 50 （ 8 ）： 110 - 117 .

严春妍，李午申，薛振奎，等 . LNG储罐用9%Ni钢及其焊接性［J］. 焊接学报， 2008 ， 29 （ 3 ）： 49 - 52 .

YAN C Y ， LI W S ， XUE Z K ， et al . Review of 9% Ni steel and its weldability ［J］. Transactions of the China Welding Institution ， 2008 ， 29 （ 3 ）： 49 - 52 .

杨尚玉，郭鹰 . 9Ni钢TIP-TIG焊接接头低温韧性研究［J］. 电焊机， 2023 ， 53 （ 6 ）： 29 - 35 .

YANG S Y ， GUO Y . Study on Low Temperature Tou-ghness of 9Ni Steel Welded Joint for LNG Storage Tank ［J］. Electric Welding Machine ， 2023 ， 53 （ 6 ）： 29 - 35 .

韦宝成，杨尚玉，郭鹰 . LNG储罐9%Ni钢立缝全自动焊技术［J］. 电焊机， 2020 ， 50 （ 6 ）： 113 - 116 .

WEI B C ， YANG S Y ， GUO Y . Automatic welding technology of 9% Ni steel vertical weld in LNG tank ［J］. Electric Welding Machine ， 2020 ， 50 （ 6 ）： 113 - 116 .

李连波，鲁欣豫，任胜汉，等 . 9％Ni钢全自动TT立焊焊接工艺开发［J］. 电焊机， 2017 ， 47 （ 10 ）： 116 - 118 .

LI L B ， LU X Y ， REN S H ， et al . Development of fully automatic TT vertical welding welding process for 9% Ni Steel ［J］. Electric Welding Machine ， 2017 ， 47 （ 10 ）： 116 - 118 .

Pal K ， Bhattacharya S ， Pal S K . Investigation on arc sound and metal transfer modes for on-line monitoring in pulsed gas metal arc welding ［J］. Journal of Materials Processing Tech ， 2010 ， 210 （ 10 ）： 1397 - 1410 .

Lv N ， Xu Y L ， Fang G ， et al . Research on welding penetration state recognition based on BP-Adaboost model for pulse GTAW welding dynamic process ［C］// Advanced Robotics & Its Social Impacts ， IEEE ， 2016 .

Chen S B ， Lv N . Research evolution on intelligentized technologies for arc welding process ［J］. Journal of Manufacturing Processes ， 2014 ， 16 （ 1 ）： 109 - 122 .

Lv N ， Chen S . Investigation on Acoustic Signals for On-line Monitoring of Welding ［C］// Robotic Welding， Intelligence and Automation ， Springer Berlin Heidelberg ， 2011 .

Wang Y ， Zhao P . Plasma-arc Welding Sound Signature for On-line Quality Control ［J］. Isij International ， 2007 ， 41 （ 2 ）： 164 - 167 .

Wang H ， Kovacevic R ， Zheng B ， et al . Real-time image processing of keyhole puddle in variable polarity plasma arc welding ［J］. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part B Journal of Engineering Manufacture ， 2000 ， 214 （ 6 ）： 495 - 504 .

H C W ， Kottilingam S ， Zee R H ， et al . Infrared sensing techniques for penetration depth control of the submerged arc welding process ［J］. Journal of Materials Processing Technology ， 2001 ， 113 （ 1-3 ）： 228 - 233 .

程永超，肖珺，陈树君，等 . 基于弧压反馈的薄板GTAW智能熔透控制［J］. 焊接学报， 2018 ， 39 （ 12 ）： 1 - 4 .

CHENG Y C ， XIAO J ， CHEN S J ， et al . Intelligent penetration welding of thin-plate gtaw process based on arc voltage feedback ［J］. Transactions of the China Welding Institution ， 2018 ， 39 （ 12 ）： 1 - 4 .

Song H S ， Zhang Y M . Measurement and analysis of three-dimensional specular gas tungsten arc weld pool surface ［J］. Welding Journal ， 2008 ， 87 （ 4 ）： 85 - 92 .

Zhang S Q ， Hu S S ， Wang Z J . Weld penetration sensing in pulsed gas tungsten arc welding based on arc voltage ［J］. Journal of Materials Processing Technology ， 2016 ， 229 ： 520 - 527 .

Shi Y ， Li C K ， Du L M ， et al . Frequency characteristics of weld pool oscillation in pulsed gas tungsten arc welding ［J］. Journal of Manufacturing Processes ， 2016 ， 24 ： 145 - 151 .

Li C K ， Shi Y ， Du L M ， et al . Real-time Measurement of Weld Pool Oscillation Frequency in GTAW-P Process ［J］. Journal of Manufacturing Processes ， 2017 ， 29 ： 419 - 426 .

Li C K ， Shi Y ， Gu Y F ， et al . Monitoring weld pool oscillation using reflected laser pattern in gas tungsten arc welding ［J］. Journal of Materials Processing Technology ， 2018 ， 255 ： 876 - 885 .

洪波，魏复理，来鑫 . 一种用于焊缝跟踪的磁控电弧传感器［J］. 焊接学报， 2008 （ 5 ）： 1 - 4+8 .

HONG B ， WEI F L ， LAI X . A magnetic-control arc sensor for seam-tracking ［J］. Transactions of the China Welding Institution ， 2008 （ 5 ）： 1 - 4+8 .

李振凯 . 磁控摆动电弧焊缝跟踪传感器的优化［D］. 湖南：湘潭大学， 2015 .

LI Z K . The optimization of seam tracking sensor base on magnetic control swinging arc weld ［D］. Hunan ： Xiangtan University ， 2015 .

Kawahara M . Tracking control system using image sensor for arc welding ［J］. Automatica ， 1983 ， 19 （ 4 ）： 357 - 363 .

Sung K ， Lee H ， Choi Y S ， et al . Development of a Multiline Laser Vision Sensor for Joint Tracking in Welding ［J］. Welding Journal ， 2009 ， 88 （ 4 ）： 79 - 85 .

顾俊，张玲玲，王健超 . 机器视觉在自动化焊接中的应用［J］. 应用激光， 2018 ， 38 （ 6 ）： 1038 - 1043 .

GU J ， ZHANG L L ， WANG J C . Application of Machine Vision in Automatic Welding ［J］. Applied Laser ， 2018 ， 38 （ 6 ）： 1038 - 1043 .

Kiddee P ， Fang Z ， Tan M . An automated weld seam tracking system for thick plate using cross mark structured light ［J］. International Journal of Advanced Manufacturing Technology ， 2016 ， 87 ： 3589 - 3603 .

Xu Y ， Yu H ， Zhong J ， et al . Real-time seam tracking control technology during welding robot GTAW process based on passive vision sensor ［J］. Journal of Materials Processing Technology ， 2012 ， 212 （ 8 ）： 1654 - 1662 .

Li W ， Ji Y ， Wu J ， et al . A modified welding image feature extraction algorithm for rotating arc narrow gap MAG welding ［J］. Industrial Robot： An International Journal ， 2015 ， 42 （ 3 ）： 222 - 227 .

Zhu J ， Wang J ， Su N ， et al . An infrared visual sensing detection approach for swing arc narrow gap weld deviation ［J］. Journal of Materials Processing Technology ， 2017 ， 243 ： 258 - 268 .

Nele L ， Sarno E ， Keshari A . An image acquisition system for real-time seam tracking ［J］. International Journal of Advanced Manufacturing Technology ， 2013 ， 69 （ 9-12 ）： 2099 - 2110 .