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        四大管道預制焊接自動化研究

        2014-10-21 20:15:39姜兆寶陳麥存
        山東工業(yè)技術(shù) 2014年15期
        關(guān)鍵詞:氬弧焊直管弧焊

        姜兆寶,陳麥存

        (山東電力建設(shè)第三工程公司,山東 青島 266100)

        四大管道預制焊接自動化研究

        姜兆寶,陳麥存

        (山東電力建設(shè)第三工程公司,山東 青島 266100)

        我國電站管道焊接行業(yè)中,自動化應用比例很低,有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示我國適用的焊接材料在200萬噸的焊材中,有73%的焊條和埋弧焊絲,氣保護焊絲只占27%,也就是說,加工制造的各類焊接結(jié)構(gòu)大部分是用手工焊條完成的,它是一種污染大、能耗高、效率低的焊接加工方法,因此推廣焊接自動化是一種趨勢。

        四大管道;預制;焊接自動化

        四大管道焊接工作量在電站工程中工作量較大、工作比較集中,最適合進行管道預制自動化焊接。我國電站管道焊接行業(yè)中,自動化應用比例很低,有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示我國適用的焊接材料在200萬噸的焊材中,有73%的焊條和埋弧焊絲,氣保護焊絲只占27%,也就是說,加工制造的各類焊接結(jié)構(gòu)大部分是用手工焊條完成的,它是一種污染大、能耗高、效率低的焊接加工方法,因此推廣焊接自動化是一種趨勢。

        1 焊接自動化方案選擇

        焊接自動化的的方案可以選擇手工氬弧焊打底+MAG焊接或埋弧焊、窄間隙MIG焊接。

        1.1 方案一

        1.1.1 氬弧焊打底

        氬弧焊打底使用ZX7-400STG焊機,同傳統(tǒng)手工氬弧焊工藝相同,但是為了保證焊縫背部不被熔穿,氬弧焊打底厚度應該在5mm以上。

        1.1.2 MAG自動焊填充蓋面

        MAG自動焊設(shè)備為PPAWM-24A2管道預制焊機,設(shè)備的主要參數(shù)如下:

        型號說明:適用管徑Φ60-630mm

        用途:適用于各個行業(yè)直管和直管、直管和錐形管、直管與法蘭、直管與彎頭、直管與三通等的自動焊。

        技術(shù)參數(shù):

        (1)適用材質(zhì):碳鋼、合金鋼、不銹鋼、低溫鋼。

        (2)適用坡口型式:I、V、U、雙V型。

        (3)適用壁厚:3-60mm,彎頭直徑D≥DN300、壁厚≥20mm時需配重。

        (4)適用長度:直管≥400mm。

        (5)焊接效率(寸/天):TIG:80-120、CO2/MAG:200-300、SAW:250-350。

        1.1.3 焊接工藝及特點

        (1)MAG焊接用混合氣體Ar80%+CO220%。

        (2)焊接大口徑厚壁管采用多層多道焊接,常用規(guī)格設(shè)置焊接專家?guī)欤詣诱{(diào)用焊接參數(shù)。

        (3)適合于大口徑厚壁管,口徑范圍為Φ60-630mm,對于管徑和壁厚的適應性好。

        1.2 方案二

        1.2.1 氬弧焊打底同方案一

        1.2.2 埋弧焊填充和蓋面

        埋弧焊設(shè)備選用PPAWM-44A8,設(shè)備主要性能參數(shù)如下:

        型號規(guī)格:PPAWM-44A8

        技術(shù)參數(shù):

        (1)適用管徑:DN400-1100

        (2)適用壁厚:6-60mm

        (3)適用管長:小于等于10m

        (4)管頭長度;小于等于2200mm

        (5)最大承重:小于等于5T

        (6)適用材質(zhì):碳鋼、合金鋼、不銹鋼、低溫鋼等

        (7)適用焊縫:各種管段焊縫,如管子-管子焊縫、管子-彎頭焊縫、管子-法蘭焊縫、法蘭-法蘭焊縫、法蘭-彎頭焊縫等(必要時采用假管過渡聯(lián)接)

        1.2.3 焊接工藝及特點

        (1)埋弧焊焊絲與焊劑的搭配至關(guān)重要,必須經(jīng)過工藝評定驗證正確性。

        (2)管道預制時,管徑越大、管壁越厚,埋弧焊的適應性越好。

        (3)埋弧焊的熔深能力強,為了防止熔穿,打底焊縫的厚度應足夠,若有必要一般采用一遍氬弧焊打底。一遍電焊填充增加根部焊道厚度的辦法來解決。

        1.3 方案三

        1.3.1 窄間隙MIG焊

        窄間隙MIG自動焊的主要技術(shù)特征是:焊絲進入窄間隙焊槍之前,通過左右擺動滾輪進行彎曲,賦予其彎曲特性;焊絲左右擺動,電弧也隨之左右振動,亦即電弧旋轉(zhuǎn),可使坡口壁完全熔融,實現(xiàn)無不良融合的優(yōu)質(zhì)焊接。窄間隙焊槍為水冷,一次保護氣體從電極兩側(cè)流過,二次保護氣體從工件表面流出,形成良好的保護特性。

        1.3.2 焊接工藝及特點

        (1)窄間隙MIG自動焊與埋弧自動焊等傳統(tǒng)技術(shù)相比,主要技術(shù)優(yōu)勢是:焊接效率高,清渣容易,側(cè)壁充分熔合,焊接熱影響區(qū)窄以及焊縫氫含量低。

        (2)火力發(fā)電用鍋爐的埋弧焊主配管因為焊縫氫含量高,影響了焊接質(zhì)量。窄間隙MIG焊氫元素含量僅有埋弧焊的1/3,因而在焊縫的疲勞強度方面占有突出優(yōu)勢。

        (3)可以實現(xiàn)打底、填充、蓋面的自動化,但對坡口的對口要求高,否則容易出現(xiàn)缺陷。不推薦采用。

        2 經(jīng)濟性分析

        以公司印度六部四大管道為例,使用常規(guī)手工焊接的方法,配管(單臺)工作量及人力消耗情況(因焊材消耗量相差不大,不予考慮),參考設(shè)備廠家數(shù)據(jù)及相似預制車間資料可知,采用MAG或者埋弧焊的效率是手工焊接的4-5倍。因此,若單臺機組采用自動焊可節(jié)約人工=(54+57+62+180)*3/4=264工日。按高壓焊工日工資300元計算,可節(jié)省人工費用79200。以PPAWM-24A2預制自動焊機為例,設(shè)備購置費用為135470元,因此購置一臺設(shè)備需要兩臺600MW機組的四大管道配管工作量才能回本。

        3 結(jié)論

        (1)焊接自動化能夠大大減輕焊工的勞動強度,對于焊工的技能水平要求不高,在高技能焊工緊缺,人工成本不斷上漲的背景下,焊接自動化具有廣闊的應用前景。

        (2)因為管道的可能存在橢圓度、馬蹄口等不規(guī)則的情況,所以達不到采用全自動焊接的條件,選擇手工氬弧焊打底和自動焊填充和蓋面是最理想的方式,即選擇方案一或者方案二。但是自動焊主要適用于大口徑、厚壁管上,否則,因為自動焊前期準備工作時間長,應用在小口徑管道上效率甚至不如手工焊。

        (3)單從生產(chǎn)成本角度考慮,自動焊的成本優(yōu)勢并不是特別突出,如果考慮到高技能焊工的培訓費用、工作量不飽滿時候的人工費用等情況,四大管道預制的自動焊依然具有一定的推廣意義。

        [1]李偉明.高效自動焊在管道工廠化預制中的應用[J].焊接技術(shù),2002(12).

        [2]劉古文 孫靜濤.管線預制自動焊設(shè)備及焊接工藝[J].焊接,2000(09).

        [3]季偉明.PPAWM-Ⅱ型管道預制自動焊機在管道工廠化預制中的應用[J].化工建設(shè)工程,2002(05).

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