全自動TIG焊接在小管預制中的應用分析

楊澤宇 淡亞新 岳佳偉 馬慶會 劉城 于天石

摘? 要：核電安裝工程中，管道工件量大且安裝周期長，焊接是管道施工的關鍵程序之一，直接影響到工程的質量和進度。傳統(tǒng)焊接工藝采用TIG焊、電弧焊等手工焊接的方法，人工勞動強度高，焊接效率低;焊接質量很大程度上取決于焊工的個人技能水平，不易控制。由于全位置自動TIG焊因其焊接質量好、效率高、易操作等優(yōu)點，加之國內自動TIG焊機管/管焊機裝備水平的提高，所以在核島安裝工程中引進自動焊設備顯得尤為重要。

關鍵詞：核電? 全自動TIG焊接機? 小管預制

中圖分類號：TG457.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）04（a）-0001-02

全自動TIG焊接機是指在管道的焊接過程中，管道固定、機頭（或焊接小車）轉動的焊接工藝，具有焊縫成形好、焊接效率高、節(jié)省焊材成本、焊縫合格率高的特點。目前主要應用于電站、船廠、化工等行業(yè)的管道焊接。核電建設中小管對接和插套的預制是非常重要的一環(huán)，全自動TIG焊接機對在小管的對接和插套焊接中焊接工藝較為成熟。

1? 小管預制車間的焊接現(xiàn)狀

小管預制車間經(jīng)過大范圍的改革創(chuàng)新，由原來的環(huán)境差、工作效率慢、人工勞動量大等條件變成現(xiàn)在的環(huán)境好、部分工作效率加快、人工勞動量減少等，在項目部乃至整個公司都成為新的車間標桿。從小管預制車間的改革可以看出，改變創(chuàng)新的都是焊接的條件、搬運的工具、設備擺放方式和一些新的工器具的使用，但是最根本的焊接方式并沒有變化，仍然是相對傳統(tǒng)的焊接方式。對于焊工來說仍然是要用傳統(tǒng)的焊把、傳統(tǒng)的手動送絲來焊接插套和小管對接。傳統(tǒng)的手工鎢極氬弧焊限制了小管預制車間的工作效率。

2? 手工鎢極氬弧焊的缺點

2.1 生產效率低

手工鎢極氬弧焊是完全的人為手動焊接，生產效率低。

2.2 焊接質量完全依賴焊工的操作技能

手工鎢極氬弧焊的焊接質量完全依靠焊工的操作水平，操作技能較低的焊工焊接合格率較低，焊接質量達不到要求，不論是修補還是返修都會造成不必要的損失和浪費。

2.3 培養(yǎng)技能合格的焊工花費大

一名優(yōu)秀的焊工需要較長時間和大量的資金投入培養(yǎng)，焊培培養(yǎng)一名焊工需要6個月的時間，大概需要4萬元，剛培訓的焊工需要從簡單的支架焊接開始工作，能熟練地焊接小管對接和插套需要更多的時間和經(jīng)驗，由于培養(yǎng)周期過長并不能滿足施工進程。

3? 全自動TIG焊接機的引用

3.1 焊機操作工的條件

焊機操作工[1]應具有手工氬弧焊經(jīng)驗和特種作業(yè)人員操作證，焊接操作技能熟練，并接受全位置自動TIG焊機廠家專門培訓，能夠熟練操作自動焊設備，了解設備日常維護保養(yǎng)知識。

3.2 全自動TIG焊接機的設備和儀器

焊機選用iorbital 5000數(shù)字化程控管焊電源，配有TOA180-B管/管全自動TIG焊接機頭和TOA77-B管/管全自動TIG焊接機頭（見表1）。

3.3 全自動TIG焊接機的工作環(huán)境

環(huán)境溫度-10℃～40℃，濕度小于等于90%，風速小于等于2m/s，設備使用現(xiàn)場要求無漂浮鐵屑和塵土。

3.4 全自動TIG焊接機的優(yōu)點

3.4.1 焊接質量高

全自動TIG焊接機由于本身的機械性能，焊接時的擺動寬度、送絲量一直會處于一個恒定狀態(tài)，這就使焊接出來的焊縫都基本一致，焊縫的質量也就上升了。核電建設中對于焊縫的檢驗有著極高的要求，自動焊接機焊接的焊縫滿足核電的焊接標準。

3.4.2 生產效率高

全自動TIG焊接機對于不同的管徑和壁厚都有對應標準的焊接參數(shù)，操作者只需要在程序中找到與其對應的焊接參數(shù)便可以開始焊接，這樣的方式明顯地在保證焊接質量的前提下加快了生產效率，加快了施工進度。

3.4.3 全新操作系統(tǒng)

焊接操作工在經(jīng)過短期培訓后就可以熟練地操作機器，操作機器主要是通過線控器來控制整個焊接過程，焊接時操作工只需要按線控器上的按鍵便可以使得整個焊接完成，這樣的操作系統(tǒng)簡單而且使用時間長并不會很疲憊，這從另一方面也提升了生產效率。

3.4.4 獨特的電流方式——脈沖電流

全自動TIG自動焊機有著它獨特的電流方式——脈沖電流[2]，脈沖電流的特點是熱輸入小，這對于碳鋼薄壁管和不銹鋼的焊接有著很大的作用，小的熱輸入量保證了母材不被焊透，這有助于節(jié)約母材。

4? 全自動TIG焊接機實驗分析

經(jīng)過長時間的實驗分析，我們使用管道TIG自動焊機對不同材質、不同管徑的對接和插套進行了焊接（對焊接出來了不同材質、不同管徑的對接和插套），并且探傷都取得了合格。

以開V型坡口φ45×5的不銹鋼管對接為例，焊接步驟如下。

4.1 手工點焊

不銹鋼開V型坡口的時候，手工點焊需要充氬，焊點為3～4個[3]，如圖1所示。

4.2 起弧

不銹鋼開V型坡口從焊點處起弧焊接，兩個焊點從焊點處起弧會燒掉焊點，從而使對接管斷裂，在非焊點處起弧會直接把坡口燒穿。

4.3 打底焊接

打底時要使焊槍壓壓低，保證根部熔合，焊接弧光是綠色的時候說明鎢極和熔池距離太近，需要稍微提升鎢極與熔池間的距離，以免會有夾鎢的焊接缺陷出現(xiàn)。

4.4 填充焊接

打底完成后觀察整個焊縫的凸度是否均勻，打底時由于重力原因的影響，仰焊位置和平焊位置的凸度不一致，這時候有兩種解決辦法：（1）填充焊接前改變焊接位置，把對接管旋轉180°，使得平焊和仰焊的位置發(fā)生改變，這樣填充焊接后保證整個焊縫的凸度一致。（2）填充焊接前將第二層程序設置為4個區(qū)間，并相對增加第一區(qū)間和第四區(qū)間的送絲量，這樣焊接后保證整個焊縫凸度一致。

4.5 蓋面焊接

蓋面焊接之前同樣檢查整個焊縫的凸度，填充焊接由于需要橫擺，所以都會出現(xiàn)焊縫凸度不均勻的情況，解決方法和上述方法一致。

圖2為φ45×5不銹鋼管對接的焊道分布圖。

正確的焊接參數(shù)如表2所示。

焊接完成后焊縫成型良好，目視檢測合格，無損檢測未發(fā)現(xiàn)缺陷，理化試驗各項指標都在標準范圍之內。

5? 結語

管道TIG自動焊技術和傳統(tǒng)的手工鎢極氬弧焊相比有著很大的優(yōu)勢，自動化的生產模式彌補了傳統(tǒng)工藝在小管預制車間生產中的缺點，它有效地提高了生產效率、焊接質量，改變了焊接方式并減少了勞動力。通過進行一系列的焊接工藝試驗，確定了全位置TIG焊接機在小管預制車間的可應用性，并且形成了成熟的焊接工藝和成套的焊接工藝數(shù)據(jù)包，提高了小管預制車間的生產效率，并為下一步的推廣打下了堅實的基礎。

參考文獻

[1] 唐識，王海東.脈沖TIG自動焊工藝在核工程中的應用[J].電焊機，2010，40（4）：11-17.

[2] 薛振奎，隋永莉，黃福祥，等.長輸管道焊接施工工藝[J].焊接，2002（8）：28-30.

[3] 姚壽銘.碳鋼管道全位置自動TIG焊[J].電焊機，2011（12）：53-56.