自動(dòng)焊技術(shù)在厚壁鉻鉬鋼管道P22施工中的應(yīng)用研究

黃植剛

摘要：本文基于筆者多年相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，以管道施工中厚壁鉻鉬鋼管道P22自動(dòng)焊技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)為研究對(duì)象，系統(tǒng)歸納這一實(shí)用技術(shù)的操作要點(diǎn)，為行業(yè)發(fā)展提供建設(shè)性意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)焊;厚壁鉻鉬鋼;管道;應(yīng)用

1引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步與時(shí)代的發(fā)展，以金屬材料與不同材料鏈接為代表的特殊焊材及其焊接工藝的發(fā)展開(kāi)始大力發(fā)展。在管道焊接領(lǐng)域新舊管道的連頭施工，不同材質(zhì)不同膨脹系數(shù)的變徑式焊接成為工程技術(shù)人員普遍面臨的問(wèn)題。而現(xiàn)場(chǎng)小空間、偏角度的焊接環(huán)境給本已捉襟見(jiàn)肘的焊接工藝帶來(lái)工序上的影響，極大危及工程可延續(xù)性甚至誘發(fā)后續(xù)的安全生產(chǎn)事故。所以運(yùn)用體積小可操作性強(qiáng)的自動(dòng)焊技術(shù)成為行業(yè)的首選。本文基于筆者多年相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，以管道施工中厚壁鉻鉬鋼管道P22自動(dòng)焊技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)為研究對(duì)象，系統(tǒng)歸納這一實(shí)用技術(shù)的操作要點(diǎn)，為行業(yè)發(fā)展提供建設(shè)性意見(jiàn)。

2自動(dòng)焊技術(shù)概述

自動(dòng)焊技術(shù)及為依靠焊接臺(tái)架配合固定多變焊接機(jī)械（焊接機(jī)器人）。通過(guò)滾軸帶動(dòng)焊件進(jìn)行一定速度的固定式旋轉(zhuǎn)。確保焊接過(guò)程中的位置一致性和速度均衡性，從而保證焊接質(zhì)量無(wú)誤。該種方式特別適合管道焊接，通過(guò)焊縫確定在將管段進(jìn)行滾動(dòng)臺(tái)放制。然后通過(guò)數(shù)控電腦進(jìn)行電流、電弧電壓、焊槍擺動(dòng)幅度、擺動(dòng)頻率等相關(guān)工藝參數(shù)的預(yù)先設(shè)置并全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，確保焊接過(guò)程中能及時(shí)進(jìn)行手動(dòng)切換式調(diào)節(jié)和急停，保證材料可控性。該種及時(shí)及其相關(guān)工作臺(tái)架能在管道預(yù)制焊接和部分零部件修復(fù)上得到較好使用體驗(yàn)。同時(shí)能全面實(shí)現(xiàn)化極氣體保護(hù)焊、埋弧焊。同時(shí)在焊機(jī)選擇上可以進(jìn)行DIY式更換（通常采用懸臂式自動(dòng)焊機(jī)）全面提高設(shè)備操作靈活性。筆者所在單位選用美國(guó)米勒DW-852型配套設(shè)備最大輸出電流可達(dá)600A。能全面適用于氣體保護(hù)焊和細(xì)絲埋弧焊。

在使用方面，根據(jù)相關(guān)說(shuō)明書(shū)與操作經(jīng)驗(yàn)。在此確立，氣體保護(hù)焊焊絲直徑以φ1.2mm為宜，埋弧焊焊絲直徑以φ2.4mm、φ1.6mm為宜，最大直徑不超過(guò)φ4.0mm。管徑范圍：φ133～650mm，壁厚范圍：δ5～75mm。根據(jù)臺(tái)架使用經(jīng)驗(yàn)，在此總結(jié)通用性設(shè)備優(yōu)點(diǎn)如下：（1）高效生產(chǎn)，真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境下需要運(yùn)用較大的瞬間電流進(jìn)行電弧發(fā)散以至于達(dá)到預(yù)定穿透力，致使焊縫熔深達(dá)標(biāo)。運(yùn)用埋弧焊進(jìn)行對(duì)比，相關(guān)的熱量集中相比傳統(tǒng)電弧焊高處5-10倍。（2）高效焊接質(zhì)量且過(guò)程穩(wěn)定。根據(jù)不同焊接規(guī)范能在保持穩(wěn)定性的前提下運(yùn)用不同規(guī)格焊劑進(jìn)行防氧化侵害保護(hù)。而動(dòng)態(tài)的精度變化能充分保障熔池金屬與渣反應(yīng)充分，在外觀美觀的同時(shí)保持穩(wěn)定性。（3）節(jié)能減排。運(yùn)用自動(dòng)焊能動(dòng)態(tài)調(diào)整電弧度量，保持熱量損失最小的前提下電弧在焊劑層下均勻燃燒，物料和電弧上達(dá)到最小。且沒(méi)有焊絲金屬的飛濺損失。

3焊接材料選用及焊接工藝評(píng)定

超高壓蒸汽管道采用A335-P22無(wú)縫鋼管，設(shè)計(jì)溫度538℃，運(yùn)行溫度520℃，設(shè)計(jì)壓力12.8 MPa，運(yùn)行壓力11 MPa。它總共有3300個(gè)焊縫。厚壁管道材料主要為A335P22。管道規(guī)格：21.3 *4.78～610 *73.025。由于管壁較厚，焊接工作量較大，傳統(tǒng)的氬電接頭焊接作業(yè)方法耗時(shí)長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度高，生產(chǎn)效率低。為了提高焊接生產(chǎn)效率，公司決定采用氬弧焊底部，埋弧焊自動(dòng)填焊蓋，以提高焊接生產(chǎn)效率，更好地保證焊接質(zhì)量。

1）焊接材料采用國(guó)產(chǎn)埋弧焊絲和焊劑，焊絲直徑2.4mm。匹配P22的焊絲號(hào)為CHW-S8，相當(dāng)于AWS A5.23 EB3。通量為SJ603，粒度為10-60目。

2）根據(jù)JB4708《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》，進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。拉伸、彎曲、沖擊等性能指標(biāo)均符合規(guī)范要求。

4自動(dòng)焊技術(shù)在厚壁鉻鉬鋼管道P22施工

4.1焊接準(zhǔn)備

運(yùn)營(yíng)商的自動(dòng)焊接就焊接證書(shū)規(guī)定的工資“鍋爐、壓力容器和壓力管道焊工考試與管理規(guī)則”（2011年2月1日之后，交換證書(shū)或取證實(shí)施次數(shù)的要求z6002 - 2010的“特定設(shè)備焊接運(yùn)營(yíng)商評(píng)估規(guī)則”），并嚴(yán)格禁止操作沒(méi)有相應(yīng)的自動(dòng)焊接資格。從事焊接作業(yè)的工人。自動(dòng)氬弧焊操作員焊工證為GTAW-1G-05/07/09;自動(dòng)埋弧焊操作員焊工證書(shū)為SAW-1G（K） -07/09;焊工應(yīng)至少配備以下工具：鋼絲刷、銼刀、鋼絲筒和砂輪機(jī)。

4.2坡口加工

槽形加工，如管材車床、磁力切割機(jī)等。管材切割和坡口加工一次完成。坡口加工質(zhì)量好，機(jī)床利用率高，切削效率高。管道管壁厚度小于30mm時(shí)采用v形坡口形式。槽角為60 +5，管壁厚度大于30mm。槽形為雙v形。槽角為=65 +5 =10 ～15。坡口應(yīng)100%上色檢查，合格的坡口應(yīng)無(wú)裂紋。

4.3清理組對(duì)、定位焊、預(yù)熱

配對(duì)前用角磨機(jī)、棒磨機(jī)、鋼銼對(duì)槽面及邊緣區(qū)域的銹蝕、油污進(jìn)行清理，直至露出金屬光澤;組對(duì)內(nèi)壁應(yīng)光滑，組對(duì)錯(cuò)邊不應(yīng)超過(guò)壁厚的10%，不應(yīng)超過(guò)1mm。

定位焊接與正規(guī)焊接工藝相同。定位焊縫長(zhǎng)度10- 15mm，厚度2- 4mm，不超過(guò)壁厚的2/3。定位焊縫沿圓周均勻分布，兩端過(guò)渡平穩(wěn)。根據(jù)實(shí)際管徑和管壁厚度確定焊接點(diǎn)的位置。采用橋式定位焊縫時(shí)，在焊接形式焊縫時(shí)，定位焊縫點(diǎn)打磨干凈。

鉻鉬鋼焊接前應(yīng)預(yù)熱至預(yù)熱溫度，焊縫應(yīng)采用電加熱預(yù)熱。預(yù)熱溫度由溫度控制柜控制，焊縫處采用電子點(diǎn)溫度計(jì)測(cè)量。P22預(yù)熱溫度為200 ～ 300c，達(dá)到預(yù)熱溫度后15分鐘開(kāi)始焊接。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)多種情況下的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與運(yùn)用可知。運(yùn)用埋弧自動(dòng)焊技術(shù)進(jìn)行厚壁鉻鉬鋼的不同形式加工綜合一次合格率可達(dá)99%，在提高工效的同時(shí)極大縮小了工程返修率，在焊接質(zhì)量和后續(xù)工作上徹底解決了維修問(wèn)題。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算，正常工況下，每臺(tái)自動(dòng)焊的焊接工效為180寸/天，最高可達(dá)到240寸/天。1臺(tái)自動(dòng)焊機(jī)相當(dāng)于5-6個(gè)焊工，隨著壁厚的增大，工效越明顯。

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