Resumo
Sob a proposta de aumentar a eficiência de desenvolvimento da automação da soldagem orbital de tubulações do setor de petróleo e gás, uma metodologia foi desenvolvida e validada. Nesta, sensores para correção em tempo real da trajetória programada em um manipulador robótico comercial do tipo antropomórfico foram propostos. Um sensor a arco para seguimento de junta e um sensor baseado no contato elétrico para determinação da posição inicial da junta foram investigados. As considerações a respeito da utilização destes sensores na soldagem orbital são descritas neste trabalho. Para permitir a utilização dos sensores, um programa em forma de algoritmos para geração de trajetória orbital e alocação dos parâmetros de soldagem foi desenvolvido. O programa é baseado na definição de alguns argumentos como o raio do tubo (Rtubo) e o ângulo de ataque da tocha (£tocha). Para validação do sistema proposto e do controle da trajetória orbital, depósitos sobre o tubo foram soldados alterando-se o argumento £tocha. O controle da posição da tocha pelo sensor a arco é avaliado com base em análise da corrente no tempo e os depósitos com base nas suas características geométricas, tais como: largura (l), penetração (p), convexidade (C) e área da zona fundida (Af). Recomendações quanto aos parâmetros de soldagem e ao £tocha para cada posição de soldagem são formuladas. O estudo da trajetória e a preparação virtual do aparato experimental foram executados inicialmente com a ajuda de um software de simulação off-line. Os resultados deste trabalho servirão futuramente para o desenvolvimento de estratégias na forma de algoritmos para controle dos parâmetros e variáveis da soldagem orbital (soldagem adaptativa), empregando um manipulador robótico antropomórfico dedicado à soldagem orbital de tubulações.
Palavras Chave: Soldagem orbital, Soldagem robótica, Sensor a Arco, MIG/MAG CCC.
Abstract
As an attempt to increase the development efficiency of automation in circumferential welding of pipelines, in a methodology was developed and validate in this work. This methodology proposes the use of sensors for correction in real time of the programmed path by an 3D robot. Arc sensor for seam tracking and electrical contact sensor for seam finding were investigated. The considerations regarding the employment for such sensors on circumferential welding were described in this work. To enable the use of a sensor for circumferential welding a program in form of algorithm for path generation and welding parameters allocation was developed. The program is based on definition of some arguments, such as: pipe radius (Rtubo) and the torch angle (£tocha). To validate the proposed system, the control of torch position performed by the arc sensor is analyzed based in current measurement over time. And the weld beads based on its geometric characteristics, such as: width (l), penetration (p), convexity (C) and fusion zone (Af). Recommendations regarding the welding parameters and the (£tocha) for each welding position are formulated. The development of the circumferential welding program and the virtual arrangement of the test facility were initially executed using a simulation software. The results from this work will be used in the future as a basis for the development of strategies in form of algorithms to control the parameters and variables of circumferential welding (adaptive welding), using a dedicated anthropomorphous robot for pipeline welding.
Referência:
KINDERMANN, R. M.; SILVA, R. H. G. e; DUTRA, J. C. Desenvolvimento e validação de algoritmos para emprego de sensores na soldagem robótica orbital de tubulações. XLI CONSOLDA – Congresso Nacional de Soldagem, Outubro, 2015, Salvador, BA, Brasil.