吳學(xué)才

（洛陽中重發(fā)電設(shè)備有限責(zé)任公司，河南 洛陽471003）

1 概述

1.1 市場需求

洛陽中重發(fā)電設(shè)備有限責(zé)任公司為適應(yīng)市場需求，自主研發(fā)的高溫高壓汽輪發(fā)電機(jī)組，是一種新型高效節(jié)能汽輪發(fā)電機(jī)組。多次改進(jìn)生產(chǎn)制造工藝，破解了多項(xiàng)技術(shù)難題，已經(jīng)成為中信重工余熱發(fā)電和成套電站的新產(chǎn)品、新技術(shù)和新亮點(diǎn)。近幾年，發(fā)電機(jī)組應(yīng)用于燃?xì)獍l(fā)電、干熄焦余熱發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、多種工業(yè)余熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的節(jié)能減排、熱電聯(lián)產(chǎn)、能源階梯利用項(xiàng)目，市場前景廣闊。

1.2 設(shè)計(jì)要求

高溫高壓電站系統(tǒng)一般壓力為8.83MPa、蒸汽溫度530℃左右，電站高溫高壓管道焊接包括系統(tǒng)管道和主機(jī)部分的汽輪機(jī)本體的噴嘴室、蒸汽室，對ZG15Cr2Mo1、ZG15CrMoV，接管部分為12Cr1MoV 等材料進(jìn)行焊接，這些低合金珠光體耐熱鋼的抗高溫綜合性能強(qiáng)，穩(wěn)定性好，但是可焊性差，對焊接工藝的要求非常高。

1.3 質(zhì)量安全

電站系統(tǒng)高溫高壓管道焊縫的質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到系統(tǒng)的長期高負(fù)荷安全運(yùn)行，焊縫質(zhì)量是保持耐高溫蠕變性、高溫保持設(shè)計(jì)強(qiáng)度的主要因素。2016 年8 月11 日14 時(shí)49 分，由某公司施工的湖北省當(dāng)陽市馬店矸石發(fā)電有限責(zé)任公司發(fā)生高壓蒸汽管道裂爆事故，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，除人為管理因素外，高壓管道的焊接質(zhì)量未達(dá)標(biāo)也是主要的原因之一。因此，高溫高壓管道的焊接事關(guān)安全，責(zé)任重大。

1.4 高效生產(chǎn)

高溫高壓電站系統(tǒng)的主機(jī)生產(chǎn)和管道安裝周期較長，為縮短周期，在保證或提高焊縫質(zhì)量的前提下，探索了采用搖擺焊法對小于57mm 小口徑管道進(jìn)行全氬弧焊搖擺焊；對大口徑管道采用氬弧焊搖擺焊打底手工電弧填充焊蓋面、MAG 焊填充蓋面、手工電弧焊填充蓋面或MAG 焊填充手工鎢極氬弧焊搖擺焊蓋面的焊接工藝方法焊接，不但大大提高了焊接效率，也提高了焊縫質(zhì)量，焊后射線探傷，一次合格率達(dá)到100%。

1.5 外觀美化

隨著對工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，對重工產(chǎn)品焊接技術(shù)要求不斷提升，焊縫的外觀質(zhì)量不斷升級，焊接工藝與藝術(shù)的結(jié)合日益緊密。因此，工匠精神、工業(yè)藝術(shù)與技術(shù)深度融合，使焊縫的外觀日益趨于藝術(shù)化。

2 焊接工藝方法介紹

2.1 焊接方法

手工鎢極氬弧焊搖擺焊操作手法是手持焊槍焊嘴靠挨母材坡口一側(cè)引燃電弧，大拇指沿食指指尖方向摩擦送絲，形成熔滴、熔池。然后利用手腕的擺動(dòng)使焊嘴按照要求的線型和方向擺動(dòng)，利用熔滴的表面張力作用來填充坡口的一種手工鎢極氬弧焊接方法。

表1 焊接常用工藝參數(shù)

這種焊接方法也可應(yīng)用于MAG 焊，但是操作的方法略有不同，原理一致，獲得的效果較好。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

①以焊把保護(hù)瓷咀兩側(cè)在母材上確定支撐為支點(diǎn)，獲得最佳操作手感，搖動(dòng)焊把，形成電弧搖擺的寬度，沿一定形狀路線有規(guī)律地前進(jìn)，保持一定的頻率和速度。根據(jù)焊縫的寬窄、深淺、溫度等，選擇適當(dāng)?shù)那耙屏俊㈩l率、速度、送絲方法，焊出均勻漂亮的合格焊縫。②根據(jù)匹配的焊接參數(shù)，準(zhǔn)確地控制熱輸入量，進(jìn)行快速焊接。③由于最佳焊接支撐點(diǎn)的支撐作用，減輕焊接操作的強(qiáng)度，快速焊接提高焊接生產(chǎn)效率，精準(zhǔn)的熱輸入量保證熔敷金屬的元素成分燒損率最低，保證合金金屬晶粒細(xì)化。

2.3 工藝目標(biāo)

①快速獲得均勻和一定厚度的打底、填充及蓋面，而且打底的焊縫背面成型良好。②形成較為完美的外觀及成型焊縫花紋，如均勻連續(xù)的魚鱗紋、花形紋、幾何紋等。

3 焊接工藝手法操作要領(lǐng)

3.1 送絲方法

就用大拇指與食指、中指緊夾焊絲，用大拇指沿食指指尖方向靠摩擦向前推動(dòng)焊絲，焊絲從無名指和小拇指中間穿出，起定位作用。

搖把送絲法的特點(diǎn)是續(xù)絲穩(wěn)而快，不間斷，均勻地?cái)[動(dòng)加大了Ar 的保護(hù)圈，更好地保證了焊縫的質(zhì)量。特別是不銹鋼、有色金屬材料的焊接，熔池均勻、氣體保護(hù)得當(dāng)，焊接外觀更美觀，穩(wěn)定性高，又減少了坡口兩側(cè)的咬邊現(xiàn)象。

3.2 擺動(dòng)方法

焊嘴擺動(dòng)是氬弧焊搖擺焊操作關(guān)鍵，焊嘴輕輕挨著坡口作為支撐點(diǎn)，一側(cè)停留并引燃電弧形成熔池，靠大拇指與食指摩擦送絲，隨著焊嘴電弧熱源及氬氣流保護(hù)遷移方向的擺動(dòng)，熔滴在牽引力和表面張力作用下，從坡口另一側(cè)與該側(cè)母材相連，等熔滴與另一側(cè)母材形成穩(wěn)定的熔池、焊縫后，再搖擺回到母材原來一側(cè)。如此反復(fù)，形成的焊縫兩側(cè)熔合良好，不易產(chǎn)生咬邊及未焊透、未熔合現(xiàn)象。由于焊絲一直沒有脫離氬氣的保護(hù)圈，故焊縫內(nèi)部、表面質(zhì)量都能夠保證。

3.3 擺動(dòng)方式

根據(jù)不同的焊接內(nèi)外質(zhì)量要求和外觀需求，擺動(dòng)的方法也有所不同，常用的主要有以下幾種形式，圖1 為焊接試件圖。

圖1 焊接試件圖

4 焊接常用工藝參數(shù)

焊接常用工藝參數(shù)如表1 所示。

5 焊接手法的操作應(yīng)用

①汽輪機(jī)主機(jī)高溫高壓蒸汽管焊接：高溫高壓汽輪機(jī)生產(chǎn)制造；高壓蒸汽室及接管制造。

②電站熱力系統(tǒng)高溫高壓蒸汽管焊接。

6 結(jié)論

洛陽中重發(fā)電設(shè)備有限責(zé)任公司生產(chǎn)的高溫高壓、高轉(zhuǎn)速、沖動(dòng)式汽輪機(jī)，與鍋爐、發(fā)電機(jī)及其他附屬設(shè)備組成成套電站系統(tǒng)，汽輪機(jī)排出的蒸汽可供工業(yè)用汽，適用于大、中型工礦企業(yè)的自備熱電站，具有高效、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)，也是在高效高轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)研發(fā)項(xiàng)目中取得的重大突破。

主機(jī)高溫高壓管件與系統(tǒng)主蒸汽管道的焊接部分的高溫高壓焊接工藝，所取得的突破包括搖擺焊接的應(yīng)用，為電站成套系統(tǒng)的開發(fā)，提供了重要工藝技術(shù)支撐。