自動橫焊在脫硫吸收塔安裝的應(yīng)用

黎理，詹希

（1.湖南省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，湖南 株洲 412008；2.株洲新蘆淞產(chǎn)業(yè)發(fā)展集團(tuán)有限公司，湖南 株洲 412000）

1 自動埋弧焊和自動橫焊原理

埋弧焊是一種電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。目前廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)、造船、鍋爐、橋梁等焊接量較大的金屬結(jié)構(gòu)制造。相對于其他焊接具有效率高、焊縫質(zhì)量高、勞動強(qiáng)度低的優(yōu)點，埋弧自動焊一般只適合平焊位置焊接，不利于現(xiàn)場安裝焊接工況。橫縫埋弧焊適用于橫向水平直焊縫和橫向水平環(huán)焊縫。此機(jī)采用平特性焊接電源、等速送絲方式。其焊接原理同普通埋弧焊相同。自動橫焊縫焊機(jī)采用等速送絲、焊接電流反饋方式。采用平特性焊接電源，用焊接電流自動調(diào)節(jié)焊絲的熔化速度，焊接中電流波動大，電壓波動小。

2 自動橫焊機(jī)的組成

橫縫埋弧自動焊操作機(jī)主要由五部分組成：操作車、控制系統(tǒng)、焊劑自動輸送及回收機(jī)構(gòu)、送絲及焊槍調(diào)整機(jī)構(gòu)、焊接電源。

（1）操作車。操作車載有除焊接電源外的一切焊接裝備，并配有行走拖動系統(tǒng)。操作車行走在軌道上或者懸掛在罐壁上，沿著罐壁行走實現(xiàn)自動化焊接，見圖1。拖動系統(tǒng)配備無級調(diào)速系統(tǒng)，可以實現(xiàn)0mm/min ～2000mm/min 的無級調(diào)速，操作車行走穩(wěn)定。大車外為鋁合金板罩面，經(jīng)久耐用、防腐耐蝕、抗風(fēng)避雨、保護(hù)效果好，車上安裝有電纜支撐旋轉(zhuǎn)臂、操作室坐凳和儲物箱，使操作者便于操作及保障安全。（2）控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)實現(xiàn)大車的走行控制、調(diào)速；焊機(jī)的遠(yuǎn)控、焊接控制和焊接規(guī)范的調(diào)節(jié)；焊劑回收器的控制。控制系統(tǒng)由人工控制，大車有操作室，操作人員僅需坐在操作室內(nèi)控制大車行走及觀察焊接情況并調(diào)節(jié)速度。（3）焊劑自動輸送、回收系統(tǒng)。焊劑自動輸送、回收系統(tǒng)是橫縫自動焊接的一個重要環(huán)節(jié)，焊劑利用率高、防潮效果良好。焊劑托盤采用橡膠帶，抗磨損性、耐熱性好。工作點和罐壁接觸的部分與罐壁相對靜止，始終跟隨焊接點位置，在焊接點前方由焊劑輸送管送下焊劑，后方由焊劑回收管將焊劑回收至焊劑箱。托盤座可調(diào)節(jié)托盤的上下、左右位置。（4）送絲、焊槍調(diào)整機(jī)構(gòu)。采用輕型送絲機(jī)，焊槍安裝在送絲機(jī)上，焊絲盤單獨放置，三輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行焊絲校直和拉送焊絲。焊槍能夠?qū)崿F(xiàn)上下、前后調(diào)節(jié)，松動焊槍座可以調(diào)整焊槍的角度，見圖2。（5）焊接電源：焊接電源選用直流平特性電源，額定電流不小于600A，暫載率為100%。

3 焊接工藝參數(shù)

（1）自動埋弧橫縫焊機(jī)根據(jù)箱罐直徑大小，多臺 配 套 使 用、 均 勻 布 置。（2） 焊 接 板 寬：1500mm、2000mm、2200mm、2400mm。（3） 焊 接 罐 體 直 徑：18m和20m。（4） 焊 接 板 厚 度：14mm、16mm、18mm、20mm、22mm。（5）焊接電流：焊接電流一般在400A ～500A，焊接電流大小對焊縫寬度影響不大，對熔深和焊縫余高影響顯著。（6）電弧電壓：焊接電壓一般在26V ～32V，電弧電壓大小對焊縫寬度影響顯著。電弧電壓加大，熔深和焊縫余高減小，故一般增加電弧電壓的同時需加大焊接電流。（7）焊接速度：焊接速度對熔深和焊縫余高影響顯著，提高焊接速度，則需同時加大焊接電流和電弧電壓。（8）焊絲：JW-2，3.2mm 林肯；焊劑：JF-B，林肯。（9）焊槍角度：25°～30°。（10）分道分層焊接：當(dāng)板厚超過20mm 時，橫縫埋弧焊可采用多道多層焊接工藝，注意焊道寬度和焊縫深度的比例，避免出現(xiàn)梨形焊道裂紋。（11）坡口形式因先外壁焊接再內(nèi)壁焊接，故采用不等邊K 型坡口或V 型坡口，坡口角度約為45°，鈍邊留2mm。環(huán)焊縫坡口尺寸見圖3。

圖1 操作車

圖2 送絲機(jī)構(gòu)

4 焊接質(zhì)量的控制

埋弧焊焊縫缺陷一是主要由于焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲及焊接角度等原因，出現(xiàn)夾渣、未焊透、焊穿、咬邊及焊縫余高不達(dá)標(biāo)等缺陷；二是由于鋼材、焊材、焊機(jī)材質(zhì)和質(zhì)量等原因，出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷。因此，根據(jù)實際情況，具體分析，進(jìn)行質(zhì)量控制和缺陷防治。

（1）采用埋弧自動橫焊機(jī)焊接，對于坡口形式要求非常嚴(yán)格，在焊接前應(yīng)仔細(xì)檢查坡口，檢查內(nèi)容包括上下兩板間隙、錯邊量、坡口角度等。焊接過程中，必須仔細(xì)觀察，根據(jù)坡口的情況相應(yīng)改變焊接電流、電壓。（2）夾渣主要是坡口焊渣清理不干凈造成，因此，焊接時一定要將焊道焊渣清理干凈，針對打底焊可用風(fēng)鏟、電錘清理。（3）未焊透是每層焊縫熔化區(qū)彼此未相接，主要原因是焊接工藝參數(shù)鐘焊接速度過大，焊接電流過小或電弧電壓偏大以及焊絲位置不對造成，因此，焊接時選擇合適的焊接工藝參數(shù)，并及時調(diào)整。（4）氣孔出現(xiàn)原因主要是坡口有鐵銹、油、漆、潮濕等，且焊劑未進(jìn)行烘干或使用量不夠。故焊接前，需對坡口和焊接位置進(jìn)行清理和處理，保證焊劑的質(zhì)量，從而避免氣孔的質(zhì)量缺陷的發(fā)生。

圖3 焊縫坡口尺寸（單位：mm）

5 效果分析

吸收塔安裝中橫焊縫10%射線或超聲波探傷，T 字焊縫100%探傷。且大同塔山電廠項目兩臺吸收塔同時安裝，為解決需要大量的焊機(jī)以及一定水平的焊工問題，保質(zhì)保量完成節(jié)點計劃，項目部決定采用自動橫焊機(jī)于吸收塔環(huán)焊縫的施工，最終項目部按時完成節(jié)點計劃，焊接質(zhì)量得到有力保障，并得到總包、監(jiān)理、業(yè)主單位的好評和認(rèn)可。但仍存在一定技術(shù)問題，在以后的施工中需要改進(jìn)，作為經(jīng)驗推廣到其他項目：

（1）焊接設(shè)備和操作人員費用較高。因項目部為第一次引進(jìn)，對焊接工藝和焊接設(shè)備的了解不夠。設(shè)備采用租賃形式，成本較高，單套焊接設(shè)備約500 元/天。雖操作簡單，經(jīng)廠家技術(shù)人員培訓(xùn)可以馬上學(xué)會使用。但焊接質(zhì)量和速度不如熟練自動焊操作工。根據(jù)進(jìn)度和實際情況，從社會上聘請專業(yè)操作工，工價達(dá)300 元/天。（2）吸收塔采用倒裝法，塔內(nèi)設(shè)置液壓千斤頂及配套設(shè)施，所以塔內(nèi)無法使用自動焊設(shè)備，造成內(nèi)部手工焊且存在大量打磨工作量，未體現(xiàn)出自動焊后勿需打磨或少量打磨的重大優(yōu)勢。（3）吸收塔塔壁因塔內(nèi)件、人孔、管口較多，影響自動焊的連續(xù)作業(yè)和交叉作業(yè)，降低設(shè)備和專業(yè)焊工的效率。吸收塔焊接量以及因吸收塔工藝導(dǎo)致自動焊使用局限性相對于以上成本，社會效益大于直接經(jīng)濟(jì)效益。但此次對自動焊應(yīng)用于塔罐施工有了更深刻和直觀的認(rèn)識，通過吸收塔施工工藝的改變，可以充分發(fā)揮自動焊的優(yōu)勢，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)語

隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場施工自動化程度越來越高，尤其在儲罐群建造領(lǐng)域，從下料、加工、頂升、預(yù)制、焊接、打磨整體解決方案日益成熟。本文僅通過介紹自動橫焊在吸收塔安裝中的應(yīng)用總結(jié)經(jīng)驗，從而提高項目部四新技術(shù)在施工中的應(yīng)用水平。