摘 要：本文概述了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)管道熱絲TIG對(duì)接焊機(jī)的調(diào)試過程及對(duì)焊接工藝試驗(yàn)的研究，并著重論述了鍋爐產(chǎn)品中管道機(jī)械化對(duì)接焊的特點(diǎn)和要素，指出了中型規(guī)格管道采用熱絲TIG焊接工藝取代全手工焊生產(chǎn)的可行性。

關(guān)鍵詞：國(guó)內(nèi)第一臺(tái)；管道熱絲TIG對(duì)接焊機(jī)；機(jī)械化對(duì)接焊

中圖分類號(hào)：TG44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

鍋爐管道規(guī)格繁多，采用自動(dòng)機(jī)械化焊接生產(chǎn)是業(yè)內(nèi)人士竭力追求的。為填補(bǔ)這項(xiàng)國(guó)內(nèi)空白，我公司特采購(gòu)北京中電華強(qiáng)焊接工程技術(shù)有限公司外徑最大可焊Φ325mm管道的熱絲TIG對(duì)接焊機(jī)（國(guó)內(nèi)第一臺(tái)）。由此產(chǎn)生許多新技術(shù)問題，探索其設(shè)備性能和工藝性必須進(jìn)行大量試驗(yàn)分析研究工作。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

設(shè)備名稱：管子對(duì)接自動(dòng)熱絲TIG焊機(jī)；管子直徑：Φ89—325mm；管子壁厚：6—36mm；長(zhǎng)度：焊前12m，焊后16m；材質(zhì)：碳鋼、不銹鋼及異種鋼、耐熱合金鋼。此控制系統(tǒng)由觸摸屏、PLC、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換和交流伺服系統(tǒng)等組成。能實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，設(shè)定、顯示焊接程序、參數(shù)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及控制焊接過程的弧長(zhǎng)（AVC）及焊槍擺動(dòng)等動(dòng)作。

2 系統(tǒng)要求

（1）坡口角度要求在32.5—35°之間，公差在±1.5°，更重要的是接頭兩側(cè)坡口角度力求有同一性。若坡口根部角度過小，焊接過程中電弧與管壁坡口之間的距離越近，管壁吸收的熱量也就越多，受電弧熔深限制，電弧熱量很難集中到焊縫根部，導(dǎo)致打底易產(chǎn)生未焊透。

（2）管子加工不留鈍邊為宜，按圖或按標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)鏜必不可少。對(duì)接焊口兩側(cè)管材的內(nèi)鏜尺寸必須一致，對(duì)口定位時(shí)力求無錯(cuò)邊。

（3）端面垂直度要求保證在±0.2mm只內(nèi)，即管端坡口加工不允許存在螺旋面。要求對(duì)位后管子之間不應(yīng)留有間隙。

3 工藝試驗(yàn)

3.1試驗(yàn)過程

此設(shè)備為國(guó)內(nèi)第一臺(tái)大口徑厚壁管熱絲TIG焊機(jī)，雖與φ76mm小口徑管子熱絲TIG焊機(jī)操作原理基本相同，但對(duì)于大口徑厚壁管來說，焊接時(shí)間長(zhǎng)，散熱速度快，并且焊接電流和各種參數(shù)都有很大幅度提升，所以無論是對(duì)焊機(jī)的機(jī)械性能和電氣性能都是很大的考驗(yàn)。目前焊機(jī)的調(diào)試結(jié)果主要是針對(duì)Φ133×12mm/SA-106B/C、Φ159×18mm/SA-106C規(guī)格的管子。具體調(diào)試過程如下：

3.1.1 試樣和焊材的材質(zhì)及規(guī)格

此次采用的試樣材料SA-106B/C，碳鋼材質(zhì)，規(guī)格為Φ133mm×12mm、Φ159×16mm、Φ159×18mm。焊絲為TG-S50，焊絲直徑為Φ1.0mm，鎢極直徑為Φ4.0mm，焊槍噴嘴直徑Φ16，鎢極伸出長(zhǎng)度約為1-2倍的鎢極直徑。

3.1.2焊接過程比較

由于Φ133mm×12mm管徑和壁厚較小，焊接時(shí)間短，所以調(diào)試過程比較順利，焊接效果良好。而在Φ159×16mm、Φ159×18mm調(diào)試過程中首先遇到的是鎢極質(zhì)量問題。由于現(xiàn)有焊槍槍頭很難在鎢極伸出長(zhǎng)度的理論值范圍內(nèi)下降到焊縫根部，無法進(jìn)行起弧與焊接，而如果加長(zhǎng)鎢極長(zhǎng)度的同時(shí)電阻也會(huì)隨之增大，在保證鎢極伸出長(zhǎng)度不變的情況下，采取把鎢極前端打磨成平頂錐形，焊接時(shí)電流對(duì)鎢極所做的功也就相應(yīng)減小。由此認(rèn)識(shí)鎢棒的質(zhì)量、適用性及使用壽命這一技術(shù)問題被提到議事日程，經(jīng)多渠道采集并做比較性試驗(yàn)，終于選擇了合適的鎢極，一根鎢極可以連續(xù)焊接三個(gè)以上焊口。其次隨著規(guī)格的增大，每層參數(shù)的調(diào)整都經(jīng)過大量的試驗(yàn)驗(yàn)證。

3.2 所遇問題的分析和解決措施

問題一：擺動(dòng)報(bào)警

原因：1擺動(dòng)位置已經(jīng)超出了極大值；2設(shè)備程序有錯(cuò)誤；3電路接觸不良。

解決辦法：1不要把焊槍移到位移最大值。2設(shè)備供方修改程序。3檢查線路接觸問題。

問題二：φ133管子打底焊縫根部會(huì)有斷續(xù)的內(nèi)凹缺陷

原因：1內(nèi)部除銹、除污不完全；2填充焊劑量偏小，打底焊道厚度偏低

解決方法：1加工坡口必須內(nèi)鏜，內(nèi)鏜按圖、按標(biāo)準(zhǔn)加工；2經(jīng)常檢查保護(hù)氣體的壓力表，發(fā)現(xiàn)氬氣不足應(yīng)及時(shí)更換氬氣瓶

問題三：接頭左側(cè)一度出現(xiàn)嚴(yán)重咬邊

原因：1由于焊機(jī)本身誤差，致使左右擺幅大小不同；2存在磁偏吹現(xiàn)象，導(dǎo)致左側(cè)咬邊；3熱絲電流偏小，導(dǎo)致焊接時(shí)焊絲沒有完全熔化。

解決方法：1左側(cè)擺幅作適當(dāng)調(diào)整；2檢查管件表面清潔情況及接地線等線路產(chǎn)生磁場(chǎng)存在干擾；3檢查熱絲相關(guān)部件和參數(shù)，并在焊接時(shí)測(cè)量實(shí)際熱絲電流值，確保焊接時(shí)的熱絲電流和實(shí)際電流值相符。

問題四：封底焊道存在未焊透

原因：1封底焊電流過?。?管子對(duì)位時(shí)存在錯(cuò)邊；

解決方法：1加大封底焊電流，適當(dāng)增加送絲速度。2管子對(duì)位時(shí)應(yīng)盡量避免錯(cuò)邊，必要時(shí)可適當(dāng)留出一點(diǎn)間隙。

4試驗(yàn)結(jié)果匯總

在本次試驗(yàn)基礎(chǔ)上，針對(duì)碳鋼材質(zhì)共做工藝評(píng)定10套，壁厚覆蓋范圍9—24mm，可以完成壁厚t≤20mm、管徑φ≤325mm的熱絲TIG自動(dòng)對(duì)接，現(xiàn)將最終試驗(yàn)的焊接效率、接頭一次合格率及現(xiàn)行手工焊生產(chǎn)情況做比較。

4.1焊接時(shí)間

4.1.1Φ133×12管子，熱絲TIG自動(dòng)對(duì)接焊每個(gè)焊口焊接時(shí)間為15分08秒。而采用GTAW/SMAW焊接時(shí)間為25分45秒。

4.1.2Φ159×16管子，熱絲TIG自動(dòng)對(duì)接焊每個(gè)焊口焊接時(shí)間為23分47秒。而采用GTAW/SMAW焊接時(shí)間為40分30秒。

4.1.3Φ159×18管子，熱絲TIG自動(dòng)對(duì)接焊每個(gè)焊口焊接時(shí)間為25分19秒。而采用GTAW/SMAW焊接時(shí)間為46分20秒。

4.2焊接合格率

4.2.1 Φ133×12管子，采用熱絲TIG自動(dòng)對(duì)接焊焊接合格率為99.2%。而采用GTAW/SMAW焊接合格為95.6%。

4.2.2 Φ159×16管子，采用熱絲TIG自動(dòng)對(duì)接焊焊接合格率為98.3%。而采用GTAW/SMAW焊接合格為94.9%。

4.2.3Φ159×18管子，采用熱絲TIG自動(dòng)對(duì)接焊焊接合格率為100%。而采用GTAW/SMAW焊接合格為95.1%。

結(jié)語(yǔ)

本試驗(yàn)清晰證明熱絲TIG焊用于中型規(guī)格管道對(duì)接焊是可行的。試驗(yàn)結(jié)果和分析數(shù)據(jù)反映此自動(dòng)機(jī)械焊方法的效率和質(zhì)量都優(yōu)于手工氬弧焊封底、電弧焊蓋面的作業(yè)效果。

本階段性試驗(yàn)為我公司此類管道投入試生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。三種規(guī)格的碳鋼管道對(duì)接焊試驗(yàn)成功僅是一個(gè)開端，積累了大量規(guī)范依據(jù)，為今后進(jìn)一步提升效率和開拓更多規(guī)格、鋼種的管道機(jī)械化焊接奠定了重要基礎(chǔ)。

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[1]NB/T47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定壓力容器焊接規(guī)程》.

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