高效熱絲TIG自動(dòng)焊在電站鍋爐中的應(yīng)用探究

周海濤

摘? ?要：高效熱絲TIG自動(dòng)焊是一種現(xiàn)代化焊接工藝，操作方便，效率高，且質(zhì)量穩(wěn)定，焊縫成形完美，探傷一次合格率高，完全能夠滿足目前電站鍋爐生產(chǎn)制造在焊接上的技術(shù)需求，被廣泛應(yīng)用于小口徑管對接、大口徑管對接、接管堆焊等領(lǐng)域。本文探討了熱絲TIG焊概述，分析研究了高效熱絲TIG自動(dòng)焊在電站鍋爐中的應(yīng)用管理。

關(guān)鍵詞：高效熱絲TIG自動(dòng)焊? 電站鍋爐? 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TE973? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）10（a）-0096-02

鍋爐是電站中的關(guān)鍵性設(shè)備，其生產(chǎn)制造工藝復(fù)雜，流程嚴(yán)謹(jǐn)，以焊接工藝為例，每臺(tái)鍋爐受熱面管子有3萬余個(gè)對接焊口，而且在蛇形管等部件上還有大量小口徑管子對接制造焊口，焊接難度大，工作量大，且質(zhì)量要求高。熱絲TIG自動(dòng)焊是一種操作方便、生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、焊縫成形完美、探傷一次合格率高的現(xiàn)代化焊接工藝，在電站鍋爐生產(chǎn)制造中得到了廣泛的應(yīng)用。

1? 熱絲TIG焊概述

熱絲TIG焊是在原有冷絲TIG焊基礎(chǔ)上改造而來的，裝置中增設(shè)了獨(dú)立焊絲加熱裝置，加熱電源中的導(dǎo)電塊可以將焊絲伸出長部分加熱，由于電阻效應(yīng)，被加熱部分會(huì)產(chǎn)生熱量，讓焊絲在送進(jìn)熔池前，被加熱至預(yù)定溫度，這樣可有效提升焊絲熔敷速度，從而提升熔敷率及焊接速度，全面提升焊接效率。

高效熱絲TIG自動(dòng)焊設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜，主要由焊接主機(jī)、焊接電源系統(tǒng)、熱絲電源系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)等硬件設(shè)施，以及電氣控制系統(tǒng)、焊接擺動(dòng)控制器、弧長控制器、焊接工藝參數(shù)采集和存儲(chǔ)系統(tǒng)等軟件設(shè)施組成，其中，所使用的電源較為特殊，是具有脈沖和無脈沖功能的TIG 焊專用逆變電源。而且，相關(guān)技術(shù)設(shè)備的操控是極為簡單易學(xué)的，上手速度快，以蛇形管直管對接焊接為例，這一生產(chǎn)過程中，每組管圈的原材料有4～5種，可選用的焊絲有2道3種，設(shè)備可根據(jù)焊接需求，借助與2絲自動(dòng)切換、3絲自動(dòng)切換送絲系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)焊絲自動(dòng)切換，且切換流程平穩(wěn)性高、定位準(zhǔn)確[1]。此外，這是一種自動(dòng)化程度極高的焊接裝置，借助閉環(huán)控制的方式，可實(shí)現(xiàn)對焊接電流、電弧電壓、卡盤轉(zhuǎn)速、擺動(dòng)速度、熱絲電流、送絲速度等工藝參數(shù)的自動(dòng)化控制，作業(yè)前選定焊接程度，即可自動(dòng)作業(yè)。且系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集處理功能，可動(dòng)態(tài)監(jiān)測焊接過程，同時(shí)，相關(guān)作業(yè)數(shù)據(jù)會(huì)經(jīng)處理后儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫中，工作人員通過局域網(wǎng)，即可遠(yuǎn)程登錄服務(wù)器，訪問數(shù)據(jù)庫，獲取焊接工藝參數(shù)、焊接時(shí)間、焊縫數(shù)量等信息，作為生產(chǎn)決策制定的依據(jù)。同時(shí)，所監(jiān)測的工藝參數(shù)可作為設(shè)備故障診斷的依據(jù)，對于高效熱絲TIG自動(dòng)焊設(shè)備的養(yǎng)護(hù)維修有很大的幫助。

從技術(shù)優(yōu)勢上看，熱絲TIG自動(dòng)焊由于焊絲熔敷速度的提升，生產(chǎn)效率顯著升高，而且焊縫質(zhì)量好且穩(wěn)定，焊縫成形完美，具有極高的推廣應(yīng)用價(jià)值。在應(yīng)用這一工藝時(shí)，熔池的輸入熱量相對較低，作業(yè)人員可以通過調(diào)整焊接熔池?zé)彷斎?，來提升填充絲熔化速度，從而降低母材的稀釋率。這一技術(shù)裝置的焊接過程熱影響區(qū)相對狹窄，可獲得較細(xì)的焊縫晶粒和較小的焊接應(yīng)力，這是這一工藝焊接質(zhì)量高且穩(wěn)定的主要原因。而且，焊絲在進(jìn)入熔池前已經(jīng)受熱，表面的油污及雜質(zhì)早已揮發(fā)，所以產(chǎn)生焊接缺陷的風(fēng)險(xiǎn)也大大降低，這是高效熱絲TIG自動(dòng)焊的焊縫探傷一次合格率的原因所在。

2? 高效熱絲TIG自動(dòng)焊在電站鍋爐中的應(yīng)用管理

高效熱絲TIG自動(dòng)焊工藝不是完美無缺的，還是需要工作人員加強(qiáng)管控，由于焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)、操作不當(dāng)?shù)染壒?，還是會(huì)出現(xiàn)很多焊接缺陷，比如說焊接接頭未熔合、未焊透，焊接部位存在氣孔、裂紋、焊瘤等。由于這一工藝的批量化作業(yè)特征，這些缺陷也是批量出現(xiàn)的，這對于企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)造成極大的沖擊，影響到企業(yè)的口碑與形象[2]。雖然說，產(chǎn)品生產(chǎn)制造完成后，會(huì)進(jìn)行嚴(yán)格的焊接缺陷檢測，但是有一些危害較高的焊接缺陷，如層間未熔合，是無法經(jīng)由RT、RTV、DR等現(xiàn)階段常用的無損檢測手段發(fā)現(xiàn)的，必須在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，采用合理手段加以管控。

2.1 固定參數(shù)的調(diào)節(jié)

生產(chǎn)前，反復(fù)展開多次工藝試驗(yàn)，選擇最恰當(dāng)?shù)墓潭üに噮?shù)，具體包括鎢極與焊絲距離、夾角，以及鎢極與管子中心的偏移距離、鎢極伸出長、焊絲伸出長等。焊接作業(yè)前，根據(jù)生產(chǎn)需求調(diào)整好工藝參數(shù)，焊接過程保持不變，從而保障焊接品質(zhì)的穩(wěn)定性。

2.2 熱絲TIG自動(dòng)焊的焊接工藝控制

在熱絲TIG自動(dòng)焊的焊接過程中，涉及大量工藝參數(shù)，比如說焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、卡盤轉(zhuǎn)速、擺動(dòng)速度、熱絲電壓、送絲速度等，這些工藝參數(shù)的選擇，以及參數(shù)間的匹配度，將直接影響到焊接質(zhì)量及效率。為了優(yōu)化焊接品質(zhì)，企業(yè)在引進(jìn)相關(guān)設(shè)備后，往往需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)，明確不同材質(zhì)、不同壁厚所對應(yīng)的最佳焊接工藝參數(shù)，然后再進(jìn)行焊接程序的設(shè)計(jì)與創(chuàng)編，將之輸入控制系統(tǒng)中，生產(chǎn)時(shí)，直接根據(jù)焊接工藝規(guī)程，選用匹配的焊接程序，設(shè)備即可連續(xù)自動(dòng)完成整個(gè)接頭的焊接。電站鍋爐在焊縫打底層上有著嚴(yán)格的要求，既要保證根部焊透，又要避免燒穿，所以在工藝參數(shù)設(shè)置上，應(yīng)格外精細(xì)，焊接電流不可過大，因?yàn)檫^渡層根部厚度較薄，電弧電壓相對較高，這樣才能讓焊縫成形為凹形，為填充層的焊接打好基礎(chǔ)。填充層焊縫寬度較為穩(wěn)定，所以焊接工藝參數(shù)變數(shù)也不大，技術(shù)人員會(huì)根據(jù)焊縫寬度變化對電弧電壓作出細(xì)微的調(diào)整，使焊縫成形為蓋面，同時(shí)適當(dāng)減小焊接電流，減少送絲，這樣焊縫成形較為平滑[3]。在進(jìn)行蓋面焊時(shí)，電弧電壓應(yīng)較高，讓焊槍不斷擺動(dòng)，且保持較大的擺寬，以保證蓋面層質(zhì)量。

2.3 典型缺陷的處置

針對熱絲TIG焊重熔，可采取幾點(diǎn)防控措施：（1）部分材料如T23鋼容易產(chǎn)生再熱裂紋，焊接接頭可采用熱絲TIG焊重熔工藝，規(guī)避問題的發(fā)生，而且這一工藝還能夠增強(qiáng)接頭疲勞強(qiáng)度上亦有顯著效果;（2）將焊縫兩側(cè)熱影響區(qū)及周邊10mm區(qū)域都打磨清理一下，直至其呈現(xiàn)金屬光澤;（3）熔焊時(shí)，不填焊絲，直接將鎢極調(diào)在熔合線上熔焊，這樣可保證粗晶區(qū)被完全熔化;（4）將焊縫包扎起來，減緩冷卻速度;（5）定期清理焊縫及熔焊焊道表面，減少雜質(zhì)。焊縫層間未熔合是一種目前常用的無損探傷技術(shù)均無法檢測出來的缺陷，危害甚大。這一缺陷的產(chǎn)生，與焊接時(shí)焊接電流過小、焊接速度過快、送絲速度過快、送絲位置靠后、填充金屬中混有氧化物類高熔點(diǎn)夾雜物等因素相關(guān)，為避免這一缺陷的產(chǎn)生，技術(shù)人員應(yīng)該通過工藝試驗(yàn)，優(yōu)化不同壁厚匹配的焊接工藝參數(shù)。

3? 結(jié)語

電站鍋爐生產(chǎn)制造過程中，所使用的焊接材料多為ERNiCr-3、ERNiCrCoMo-1等，這些材料金屬流動(dòng)性差，容易產(chǎn)生焊接缺陷，如若采用TIG焊，生產(chǎn)效率及焊接質(zhì)量均無法達(dá)標(biāo)，返修量大，會(huì)影響到產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度。為了解決這一問題，優(yōu)化生產(chǎn)效益，企業(yè)開始引進(jìn)現(xiàn)代化焊接工藝，比如說高效熱絲TIG自動(dòng)焊，這一焊接技術(shù)無論是操作簡便度、焊接質(zhì)量、焊縫成形度上，均優(yōu)于傳統(tǒng)TIG焊，且相關(guān)設(shè)備機(jī)械化程度高，對于鍋爐生產(chǎn)制造的自動(dòng)化、智能化發(fā)展有著積極意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 王勻，陳英箭，許楨英，等.基體表面粗糙度對熱絲TIG堆焊Inconel625組織和耐腐蝕性能的影響[J].材料工程，2018（7）：94-99.

[2] 姚宗湘，李東，王剛，等.X80管線鋼熱絲TIG焊接接頭顯微組織和力學(xué)性能[J].電焊機(jī)，2017（8）：15-18.

[3] 王嵐，王偉波，孫福成，等.CPR1000反應(yīng)堆壓力容器安全端焊接缺陷原因分析與質(zhì)量優(yōu)化[J].焊接技術(shù)，2016（5）：179-181.