百萬機(jī)組鍋爐鋼結(jié)構(gòu)雙絲雙弧埋弧焊接技術(shù)的應(yīng)用

趙金鵬，仉健康，李新運(yùn)，劉振輝，孔德狀，朱衛(wèi)東

（山東豐匯設(shè)備技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

隨著火力發(fā)電站百萬千瓦機(jī)組制造的國(guó)產(chǎn)化，超臨界百萬千瓦機(jī)組將是火電發(fā)展的主流方向，百萬千瓦火電機(jī)組在火電中的比重將不斷加大，其中塔式爐因占地面積小、安裝速度快的特點(diǎn)，廣泛用于新建的百萬千瓦機(jī)組，塔式爐鋼結(jié)構(gòu)的制作具有很大的市場(chǎng)前景。

2013年山東豐匯設(shè)備技術(shù)有限公司承攬了國(guó)內(nèi)某電廠百萬千瓦機(jī)組二次再熱塔式鍋爐鋼結(jié)構(gòu)（圖1），其主結(jié)構(gòu)箱型柱（圖2）截面大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高，因此要求箱型柱的制造技術(shù)和工藝控制更加苛刻、更加精良。根據(jù)我公司的實(shí)際情況，技術(shù)人員開始了對(duì)雙絲雙弧埋弧焊接技術(shù)的研究，并在實(shí)際生產(chǎn)中得到了應(yīng)用和驗(yàn)證，取得了良好效果，為后續(xù)的生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

1 箱型柱特點(diǎn)

某電廠2×1000MW 6#機(jī)組鍋爐采用塔式爐，鍋爐鋼結(jié)構(gòu)主柱為箱型柱，單件重量大多超過100t，最重達(dá)到144t，截面為2.5m×2.5m，由2塊翼板和2塊腹板組成，翼板和腹板的厚度大多在70mm以上，而且由翼板和腹板組成的主角焊縫為全熔透焊接，且100%進(jìn)行超聲波探傷。由于其坡口型式為腹板側(cè)開30°坡口，翼板側(cè)不開坡口，造成焊縫深度大，根部難熔透，翼板側(cè)直角邊難熔合，且焊縫填充量大。整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)主柱的高度為136.8m，全部主柱的主角焊縫總長(zhǎng)度約2 200m，主角焊縫的焊接效率和質(zhì)量成為此項(xiàng)目的一大難題。

圖1 某電廠箱型柱安裝完成圖

圖2 組裝完成的箱型柱

2 雙絲雙弧自動(dòng)埋弧焊機(jī)的構(gòu)造及優(yōu)點(diǎn)

箱型主柱4條主焊縫如果采用單絲埋弧焊接，其焊接效率低下，很難滿足工期要求；主柱焊接變形難控制，造成結(jié)構(gòu)尺寸難以滿足要求。針對(duì)此種情況，技術(shù)人員決定引進(jìn)雙絲雙弧埋弧自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行箱型柱主角焊縫的焊接。該雙絲雙弧埋弧焊系統(tǒng)由“直流電流+交流電源+雙絲小車”組成，直流電源為MZ-1250（圖3），為逆變電源，節(jié)能效果顯著；交流電源為BXL-1200（圖4），輸出交流方波，性能穩(wěn)定；焊接控制器操作簡(jiǎn)單，易于控制。

圖3 直流電源：型號(hào)為MZ-1250

圖4 交流電源：型號(hào)為BXL-1200

圖5 雙絲雙弧焊接小車及控制器

雙絲雙弧埋弧自動(dòng)焊采用“前直流后交流”的焊接方法（圖5），效率比傳統(tǒng)單絲焊提高一倍以上，提高了生產(chǎn)效率。雙絲埋弧焊前導(dǎo)焊絲使用直流，后續(xù)焊絲使用交流，前后絲間距20～30mm，焊絲間夾角5°～15°，一般前絲垂直后絲傾斜。前絲和后絲的作用不同：一般前絲的電流較大電壓較小，主要影響焊道的熔深；后絲電流較小而電壓較大，可保證一定的熔寬和焊縫成形。由于雙絲雙弧埋弧自動(dòng)焊能夠同時(shí)焊接，構(gòu)件在長(zhǎng)度方向受熱均勻，焊后變形較小。

3 雙絲雙弧埋弧自動(dòng)焊焊接工藝

3.1 焊接前準(zhǔn)備

雙絲雙弧埋弧自動(dòng)焊焊接工藝如圖6所示，將箱型柱放置于焊接平臺(tái)上，并牢固固定，將其中2條主焊縫處在水平位置；焊縫兩端要加引弧板和收弧板，引弧板和收弧板采用和母材相同的材質(zhì)、相同的板厚和相同的坡口形式。

3.2 焊材選用

根據(jù)構(gòu)件的母材及技術(shù)規(guī)范合理選用等強(qiáng)度的埋弧焊絲，焊絲直徑一般選用?4.0mm或?5.0mm，焊劑選用與焊絲匹配的燒結(jié)焊劑和熔煉焊劑均可。

3.3 焊前預(yù)熱

預(yù)熱方式采用電阻加熱，預(yù)熱溫度為100～150℃。

3.4 焊接參數(shù)

雙絲雙弧埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行打底焊接時(shí)，盡可能采用小電流，如此能夠一定程度解決窄道焊接的清渣困難問題。在焊接過程中要隨時(shí)關(guān)注翼板側(cè)直角邊位置的熔合情況，并應(yīng)保持焊劑通道暢通，以達(dá)到良好的保護(hù)效果。具體的焊接工藝參數(shù)見表1。

3.5 焊接順序

焊接時(shí)，正面的2條焊縫同時(shí)焊接，每條焊縫配置1～2臺(tái)雙絲雙弧埋弧焊機(jī)，每臺(tái)焊機(jī)均從柱一端向另一端進(jìn)行焊接，焊機(jī)焊接方向相同。正面焊縫焊接1/3后，將箱型柱翻身進(jìn)行背面焊接，以此類推直至完成整個(gè)主角焊縫的焊接。通過不斷的翻身焊接可以很大程度上減少焊接變形。

表1 雙絲雙弧埋弧自動(dòng)焊焊接參數(shù)

3.6 焊接質(zhì)量

焊接時(shí)應(yīng)注意層間溫度不能大于350℃，焊完一層后及時(shí)清理干凈再焊接下一層，并且各個(gè)焊接接頭相互錯(cuò)開；焊縫金屬與母材及層間應(yīng)完全熔合，拼接焊縫應(yīng)略有余高C，但最大余高不得大于3mm，且焊縫與母材之間應(yīng)平滑過渡；焊縫外表應(yīng)整潔、均勻、無溢瘤、無凹陷和凸起，并檢查每條焊縫表面是否存在焊接缺陷，如咬邊、未熔合、氣孔、夾渣、飛濺等，如有必須按相應(yīng)焊接工藝進(jìn)行挖補(bǔ)。

4 雙絲雙弧埋弧自動(dòng)焊接技術(shù)的應(yīng)用

經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)試、練習(xí)，雙絲雙弧自動(dòng)埋弧焊機(jī)于2013年9月正式應(yīng)用于箱型柱主角焊縫項(xiàng)目上，雙絲雙弧埋弧焊接一次性焊接箱型柱2條主角焊縫，焊接效率提高了近1倍。箱型柱2條主角焊縫受熱均勻，焊后扭曲、彎曲等變形均在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。焊后按照要求進(jìn)行了超聲波探傷，全部合格。

5 結(jié) 論

雙絲雙弧自動(dòng)埋弧焊接技術(shù)的應(yīng)用，極大提高了箱型柱四條主角焊縫的焊接效率，并很好地控制了焊接變形，焊接質(zhì)量得到了保證，為箱型柱大厚板主角焊縫的焊接提供了新的方法和新的思路。某電廠鍋爐鋼結(jié)構(gòu)于2014年9月全部制作完成并于10月全部安裝完成，穿孔率100%，各項(xiàng)尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)要求。 O