امروزه مسئله انتقال و پالایش ذخایر انرژی کربوهیدرات به عنوان یکی از پرهزینه ترین پروژههای کشور و دنیا مطرح میباشد. تأسیسات پالایشگاهی، پتروشیمی، سر چاهی، انتقال و سایر مواردی که نیاز به استفاده از استاندارد بسیار بالایی دارند، نیازمند مواد خاص و روشهای جوش و اتصال ویژه ای میباشند تا بتوانند سطح بالایی از کیفیت و ایمنی را رعایت کنند. رعایت این اصول دقیق و جوشهای بسیار حساس و مقاوم، هزینه های زیادی چه به لحاظ زمان، نیروی انسانی و چه به لحاظ مواد و متریال مورد نیاز در بردارد.
تاکنون روشهای مختلفی جهت جوشکاری خطوط لوله بکار گرفته شده است که با توجه به کیفیت لوله ها، برخی از آن ها ذکر میگردد:
در حال حاضر تمامی جوشهای اتصال در خطوط لوله انتقال گاز، نفت و آب به صورت دستی، با استفاده از نیروی انسانی و با الکترود سلولزی انجام میگیرد. این روش علاوه بر سرعت پایین عملیات، سختی کار و درصد بالای خطای انسانی، در برخی مواقع کیفیت مناسبی به همراه ندارد و اصطلاحاً باید دوباره کاری صورت پذیرد، بنابراین این تفکر تقویت میگردد که بتوان روشی اتوماتیک یا تلفیقی از روش دستی( جوش ریشه و پاس های 1 و 2) و اتوماتیک را برای اتصال لوله های با قطر بالا جهت انتقال فرآورده های گازی، نفتی و یا لوله های حمل آب مورد استفاده قرار داد.
در روش دستی، برای جوشکاری هر سرجوش لوله انتقال گاز با قطر 50 اینچ حداقل به 4 جوشکار حرفه ای جهت انجام Fitup و جوش پاس ریشه نیاز است. همچنین جهت پرکنی جوش(گاهی تا 11 پاس) لازم است که حداقل از دو جوشکار دیگر استفاده گردد. ضمن اینکه میانگین زمان جوش و احتمال بروز خطای انسانی و دوباره کاری نیز بسیار بالا می باشد و بر اساس استانداردهای جوش در این سطح، هر جوشکار به ازای هر دو ساعت کار باید نیم ساعت در اتاق خنک استراحت کند تا دمای بدن از حد مجاز بالاتر نرود.
از طرفی دستگاه های جوش نیمه اتوماتیک موجود در بازار پس از Fitup کردن محل جوش توسط نیروی انسانی و انجام جوش پاس ریشه، قادر است با سرعت و کیفیت بالا محل جوش را پر کند اما ازآنجایی که مسیر خطوط انتقال نفت و گاز، ناهموار و شیب دار است، لذا استفاده از این دستگاه ها ممکن نیست و کار با مشکل مواجه می شود.
این ربات شامل مجموعه ای از سنسور و الکتروموتور های با توان و سرعت مختلف میباشد که جهت تامین نیروی لازم برای حرکت دورانی دستگاه و همچنین بررسی مسیر حرکتی ربات و اصلاح انحرافات موجود میباشد. این دستگاه دارای قابلیت نصب دو تورچ همزمان جهت تسریع در عملیات جوشکاری میباشد و در صورت استفاده از قابلیت دو تورچ همزمان بخشی مکانیکی جهت برداشتن سرباره جوش ردیف اول نیز قبل از آغاز جوشکاری تورچ دوم به مجموعه اضافه میگردد.
برنامه نویسی حرکتی الکتروموتورهای ربات توسط میکرو کنترلر انجام میپذیرد و مجموعه دارای داشبوردی جهت تنظیم کل پارامترهای مورد نیاز خواهد بود. علاوه بر آن برنامه نرم افزاری تحت ویندوز جهت ارائه فرامین حرکتی به ربات جهت بیشینه کردن کیفیت جوشکاری و همچنین نظارت بر عملکرد صحیح آن مورد استفاده قرار میگیرد.
طراحی این ربات به صورت کاملا یونیورسال میباشد اما به دلیل حصول بالاترین کیفیت حرکتی و همچنین کیفیت جوش حاصله، برای هر قطر مشخص لوله،کارگیر مخصوص مورد استفاده قرار میگیرد که در صورت تغییر سایز لوله ها این کارگیر ها نیز تعویض میگردند.
در این روش پس از لب به لب کردن لوله ها و فیکس کردن آنها توسط نیروی انسانی، کارگیر دستگاه که شامل دو قسمت نیم دایره ای به قطر لوله هدف میباشد به هم متصل میگردند. پس از فیکس کامل مجموعه، سیستم انتقال حرکت دوار مونتاژ میگردد. نحوه حرکت بدین صورت میباشد که نیروی محرکه حرکت توسط الکتروموتورهای مونتاژ شده بر روی دستگاه ، توسط چرخ دنده به چرخ دنده دیگر مونتاژ شده بر روی کارگیر انتقال میباید و سبب حرکت کل مجموعه ربات حول محور لوله میگردد. سرعت جوشکاری در این روش با استفاده از تنظیمات دستگاه (برنامه نرم افزاری تحت ویندوز و همچنین میکروکنترلر های منصوبه بر روی ربات) قابل تغییر میباشد. حرکتهایی از قبیل حرکت خطی، هلالی و یا زیگزاگی الکترود جهت پر کردن کامل فضای جوش، حرکت رو به سمت داخل و یا خارج از قطعه کار در امتداد قطر لوله ها در مواقعی که به دلیل بیضی بودن قطعه کار در بخشی از مسیر فاصله سیم جوش از قطعه کار بیشتر و یا کمتر میگردد، بخشی از برنامه های از پیش تعیین شده برای این ربات میباشد.
در این روش با استفاده از سنسورهایی مسیر حرکت، همزمان با جوشکاری بررسی میگردد و در صورت انحراف از مسیر اصلی مقدار انحراف توسط برنامه محاسبه گردیده و معادل آن تورچ جوشکاری به سمت داخل و یا خارج حرکت داده میشود تا فاصله ایجاد شده بین نوک الکترود و قطعه کار همیشه در حالت بهینه قرار گیرد این امر از پاشش مذاب و افت کیفی جوش نیز پیشگیری میکند.