潘顯亮

（國能神福（晉江）熱電有限公司，福建 晉江 362271）

1 引言

鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)中常用的設(shè)備，而其中的燃燒帶是鍋爐的重要部件之一，其質(zhì)量和可靠性直接影響著鍋爐的使用壽命和安全性。為了確保鍋爐的正常運(yùn)行，鍋爐燃燒帶的制造過程中需要采用高質(zhì)量的焊接工藝。然而，在鍋爐燃燒帶的制造中，抓釘焊接工藝是常用的一種焊接方法。雖然該工藝具有一定的優(yōu)點(diǎn)，如連接牢固、可靠性高等，但也存在一些問題，如焊接質(zhì)量不穩(wěn)定、抓釘與基材的連接強(qiáng)度不足、焊接過程中熱影響區(qū)大等。這些問題都會(huì)對(duì)焊接接頭的質(zhì)量和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，從而影響鍋爐的使用壽命和安全性。因此，需要對(duì)鍋爐燃燒帶抓釘焊接工藝進(jìn)行深入的研究和探討，以找到解決這些問題的方法和策略，保障鍋爐燃燒帶的制造質(zhì)量和可靠性。

2 鍋爐燃燒帶抓釘焊接工藝方法概述

2.1 抓釘?shù)姆N類和作用

抓釘是焊接工藝中的一種輔助材料，通常由金屬材料制成，具有在焊接過程中起到錨定和支撐作用的特點(diǎn)。不同類型的抓釘適用于不同的焊接場(chǎng)景。常見的抓釘類型有：

①直釘型抓釘：在焊接過程中，將直釘型抓釘?shù)囊欢撕附釉诠ぜ希硪欢擞糜诠潭ê附硬牧?，以減少熱應(yīng)力和變形。②L 型抓釘：與直釘型抓釘類似，但具有L 形狀，可更好地固定焊接材料。③Y 型抓釘：與直釘型抓釘類似，但具有Y 形狀，可更好地固定多個(gè)焊縫。

抓釘?shù)淖饔迷谟冢悍€(wěn)定焊接過程中的工件，保證焊接的質(zhì)量，減少熱應(yīng)力和變形，提高焊接接頭的牢固度和穩(wěn)定性。

2.2 常見的焊接方法及其特點(diǎn)

常見的焊接方法包括電弧焊、氣焊、氣體保護(hù)焊、等離子焊等。不同的焊接方法具有各自的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。

①電弧焊：利用電極與工件之間的電弧放電來加熱和熔化焊接材料，形成焊縫。電弧焊具有成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但存在焊接速度慢、氧化和污染問題等缺點(diǎn)。②氣焊：利用氣體燃燒產(chǎn)生的熱量來熔化焊接材料，形成焊縫。氣焊具有溫度易控制、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但存在熱影響區(qū)大、氧化和污染問題等缺點(diǎn)。③氣體保護(hù)焊：在焊接過程中使用惰性氣體（如氬氣）來保護(hù)焊接區(qū)域，以減少氧化和污染。氣體保護(hù)焊具有焊接質(zhì)量高、氧化和污染少等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備成本高、操作要求嚴(yán)格等缺點(diǎn)。④等離子焊：利用等離子體產(chǎn)生的高能電子來加熱和熔化焊接材料，形成焊縫。等離子焊具有焊接速度快、焊接深度大、熱影響區(qū)小等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備成本高、操作要求嚴(yán)格等缺點(diǎn)。

2.3 抓釘焊接工藝流程

抓釘焊接工藝流程一般包括以下步驟：

①工件準(zhǔn)備：對(duì)需要焊接的工件進(jìn)行清潔和處理，以去除表面的污垢和氧化物，保證焊接區(qū)域的干凈和光滑。同時(shí)，根據(jù)焊接接頭的形狀和尺寸，選用合適的抓釘類型和數(shù)量。②抓釘固定：將選好的抓釘固定在工件上，以減少焊接過程中的變形和熱應(yīng)力。通常采用鉗子、夾具等工具將抓釘固定在工件上，確保其牢固和穩(wěn)定。③焊接前準(zhǔn)備：根據(jù)選用的焊接方法和焊接材料，選擇合適的焊接參數(shù)和設(shè)備，進(jìn)行預(yù)熱和準(zhǔn)備工作。例如，對(duì)于氣焊和氣體保護(hù)焊，需要預(yù)熱和凈化焊接區(qū)域；對(duì)于電弧焊，需要選擇合適的電極類型和電流強(qiáng)度等參數(shù)。④焊接：根據(jù)選定的焊接方法和參數(shù)，進(jìn)行焊接操作。在焊接過程中，要注意控制焊接熱源的大小和強(qiáng)度，保持合適的焊接速度和焊接壓力，以確保焊接接頭的質(zhì)量和穩(wěn)定性。⑤抓釘去除：焊接完成后，將抓釘去除，通常采用錘子、鉗子等工具將抓釘打掉或者割掉。⑥檢查和測(cè)試：對(duì)焊接接頭進(jìn)行全面的檢查和測(cè)試，以確認(rèn)其質(zhì)量和強(qiáng)度。如檢查焊縫的質(zhì)量、裂紋和氣孔等缺陷，進(jìn)行X 射線、超聲波等非破壞性檢測(cè)，確保焊接接頭符合要求。

3 鍋爐燃燒帶抓釘焊接問題分析

3.1 焊接質(zhì)量不穩(wěn)定

焊接質(zhì)量不穩(wěn)定是由多種因素共同作用而導(dǎo)致的。

①焊接參數(shù)的選擇不當(dāng)：不同的焊接參數(shù)會(huì)對(duì)焊接接頭的質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。例如，焊接電流、電壓、電極直徑、焊接速度等參數(shù)的選擇都會(huì)影響焊接接頭的熔深、焊縫形貌和焊接質(zhì)量等因素。如果選擇不當(dāng)或者操作不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致焊接接頭的質(zhì)量不穩(wěn)定。②操作技能的差異：焊接操作技能的差異也會(huì)對(duì)焊接接頭的質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。焊接操作需要熟練的技能和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)焊接材料和設(shè)備的了解程度也要較高。如果焊工技能差異較大，就會(huì)導(dǎo)致焊接接頭的質(zhì)量不穩(wěn)定。③設(shè)備的質(zhì)量：焊接設(shè)備的質(zhì)量也會(huì)對(duì)焊接接頭的質(zhì)量產(chǎn)生影響。例如，焊接機(jī)器的精度、控制性能、故障率等都會(huì)影響焊接接頭的質(zhì)量。如果設(shè)備質(zhì)量差或者使用不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致焊接接頭的質(zhì)量不穩(wěn)定。④材料的質(zhì)量：焊接材料的質(zhì)量也會(huì)對(duì)焊接接頭的質(zhì)量產(chǎn)生影響。如果材料質(zhì)量不良或者不符合焊接要求，就會(huì)導(dǎo)致焊接接頭的質(zhì)量不穩(wěn)定。⑤焊接環(huán)境的影響：焊接環(huán)境的溫度、濕度等因素也會(huì)對(duì)焊接接頭的質(zhì)量產(chǎn)生影響。如果焊接環(huán)境不穩(wěn)定或者過于潮濕，就會(huì)導(dǎo)致焊接接頭的質(zhì)量不穩(wěn)定。

3.2 抓釘與基材的連接強(qiáng)度不足

抓釘與基材之間的連接強(qiáng)度不足，通常由以下因素引起：

①抓釘?shù)某叽绾托螤畈缓线m：抓釘?shù)某叽绾托螤钚枰c基材相匹配，如果抓釘太小或太大，或者形狀不適合，就會(huì)導(dǎo)致連接強(qiáng)度不足。在選擇抓釘時(shí)，需要根據(jù)基材的材質(zhì)、厚度和焊接方法等因素進(jìn)行合理選擇。②抓釘?shù)募庸べ|(zhì)量不高：抓釘?shù)募庸べ|(zhì)量也會(huì)影響連接強(qiáng)度。如果抓釘?shù)谋砻娌黄秸?，存在劃痕、氣孔等缺陷，就?huì)影響其與基材的連接強(qiáng)度。③焊接工藝不合適：焊接工藝的選擇和操作也會(huì)影響焊接接頭的連接強(qiáng)度。例如，焊接工藝不合適、焊接速度過快或過慢、焊接溫度過高或過低等因素都會(huì)導(dǎo)致抓釘與基材之間的連接強(qiáng)度不足。

3.3 焊接過程中的熱影響區(qū)大

焊接過程中的熱影響區(qū)大是由多種因素共同作用導(dǎo)致的。

①焊接能量過大：焊接能量過大會(huì)導(dǎo)致焊接區(qū)域周圍的金屬受到過度加熱，從而形成較大的熱影響區(qū)。通常，焊接能量取決于焊接參數(shù)和焊接速度等因素。因此，在進(jìn)行焊接過程中需要控制好焊接參數(shù)和焊接速度，以減少熱影響區(qū)的大小。②焊接工藝不合適：不同的焊接工藝會(huì)產(chǎn)生不同大小的熱影響區(qū)。例如，氣焊和電弧焊產(chǎn)生的熱影響區(qū)較大，而激光焊和等離子焊產(chǎn)生的熱影響區(qū)較小。因此，在選擇焊接工藝時(shí)需要綜合考慮熱影響區(qū)大小的因素。③焊接材料的導(dǎo)熱性差：某些焊接材料的導(dǎo)熱性差，容易在焊接過程中形成較大的熱影響區(qū)。例如，鑄鐵、鎳合金等材料的導(dǎo)熱性相對(duì)較差，需要特別注意在焊接過程中控制好焊接參數(shù)和焊接速度。④焊接環(huán)境不良：焊接環(huán)境的溫度、濕度等因素也會(huì)影響焊接過程中的熱影響區(qū)。如果焊接環(huán)境不穩(wěn)定或者過于潮濕，就會(huì)導(dǎo)致焊接過程中的熱影響區(qū)變大。

4 鍋爐燃燒帶抓釘焊接工藝的優(yōu)化措施

4.1 采用先進(jìn)的焊接技術(shù)和設(shè)備

在抓釘焊接工藝中，采用先進(jìn)的焊接技術(shù)和設(shè)備可以大大提高焊接效率和質(zhì)量。

①自動(dòng)化焊接設(shè)備：自動(dòng)化焊接設(shè)備可以大大提高焊接效率和質(zhì)量。例如，采用機(jī)器人焊接可以實(shí)現(xiàn)高精度和高速度的焊接，同時(shí)減少人為操作的誤差和不穩(wěn)定性。此外，自動(dòng)化焊接設(shè)備還可以通過在線監(jiān)測(cè)焊接過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題，從而確保焊接質(zhì)量穩(wěn)定。②光纖激光焊接技術(shù)：光纖激光焊接技術(shù)是一種先進(jìn)的焊接技術(shù)，可以在較小的焊接區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的焊接。它具有快速、高精度、無熱變形、焊接質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。在抓釘焊接工藝中，采用光纖激光焊接技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效率和高質(zhì)量的焊接。③數(shù)字化焊接控制系統(tǒng)：數(shù)字化焊接控制系統(tǒng)可以通過對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行精細(xì)調(diào)整和監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。在抓釘焊接工藝中，采用數(shù)字化焊接控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)的智能化調(diào)整和優(yōu)化，從而提高焊接效率和質(zhì)量。

4.2 對(duì)焊接工藝進(jìn)行全面的質(zhì)量控制與監(jiān)測(cè)

對(duì)焊接工藝進(jìn)行全面的質(zhì)量控制與監(jiān)測(cè)是確保焊接接頭質(zhì)量穩(wěn)定的重要手段。

①無損檢測(cè)技術(shù)：采用無損檢測(cè)技術(shù)可以檢測(cè)焊接接頭中的缺陷和質(zhì)量問題。無損檢測(cè)技術(shù)包括超聲波檢測(cè)、射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)等方法，可以在不破壞焊接接頭的情況下發(fā)現(xiàn)缺陷和問題。在焊接接頭完成后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行無損檢測(cè)，以確保焊接接頭的質(zhì)量穩(wěn)定。②焊接過程質(zhì)量控制流程：建立焊接過程的質(zhì)量控制流程可以確保焊接過程中每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量穩(wěn)定。例如，建立焊接工藝參數(shù)的選擇和調(diào)整流程，建立焊接材料和設(shè)備的質(zhì)量控制流程，建立焊接操作人員的培訓(xùn)和評(píng)估流程等。③質(zhì)量管理體系：建立質(zhì)量管理體系可以確保焊接接頭的質(zhì)量和穩(wěn)定性。例如，建立ISO9001 質(zhì)量管理體系，進(jìn)行全面的質(zhì)量管理和監(jiān)督，確保焊接接頭的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 加強(qiáng)焊接操作人員的培訓(xùn)與技能提升

加強(qiáng)焊接操作人員的培訓(xùn)與技能提升是提高焊接接頭質(zhì)量和穩(wěn)定性的重要措施。

①培訓(xùn)課程：開設(shè)焊接培訓(xùn)課程，包括理論和實(shí)踐，涵蓋焊接工藝、焊接材料、焊接設(shè)備的使用和維護(hù)等方面。同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)向焊接操作人員傳授焊接安全知識(shí)，以確保焊接操作的安全性。②實(shí)踐培訓(xùn)：通過實(shí)踐培訓(xùn)來提高焊接操作人員的技能水平。實(shí)踐培訓(xùn)可以包括模擬焊接實(shí)驗(yàn)、實(shí)際焊接操作等，從而使焊接操作人員更加熟練掌握焊接技能。③技能評(píng)估：對(duì)焊接操作人員的技能進(jìn)行評(píng)估，以了解他們的技能水平和技能缺陷。通過評(píng)估結(jié)果，制定針對(duì)性的培訓(xùn)計(jì)劃和提升措施。④技能交流和分享：組織焊接操作人員進(jìn)行技能交流和分享，以促進(jìn)技術(shù)交流和互相學(xué)習(xí)。這種方法可以幫助焊接操作人員學(xué)習(xí)其他焊接工藝的經(jīng)驗(yàn)和技巧，從而提高自己的技能水平。

4.4 對(duì)焊接工藝進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，提高焊接效率與質(zhì)量

對(duì)焊接工藝進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，提高焊接效率與質(zhì)量是提高焊接接頭質(zhì)量和穩(wěn)定性的重要措施。

①優(yōu)化焊接參數(shù)：對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，以減少熱影響區(qū)和應(yīng)力集中等問題。例如，可以調(diào)整焊接電流、電壓、焊接速度等參數(shù)，以獲得更好的焊接質(zhì)量和穩(wěn)定性。②采用新的焊接工藝和材料：隨著科技的發(fā)展，新的焊接工藝和材料不斷涌現(xiàn)，這些新技術(shù)和材料具有更高的效率和更穩(wěn)定的焊接質(zhì)量。例如，可以采用激光焊接、摩擦焊接等先進(jìn)的焊接技術(shù)，以提高焊接效率和質(zhì)量。同時(shí)，可以選擇更適合的焊接材料，以提高焊接接頭的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。③焊接工藝監(jiān)控系統(tǒng)：采用焊接工藝監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焊接過程中的各項(xiàng)參數(shù)，并對(duì)焊接接頭進(jìn)行質(zhì)量分析。通過分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量問題，并采取措施加以解決。

5 鍋爐燃燒帶抓釘焊接問題案例

某煤電廠的2 號(hào)鍋爐燃燒帶抓釘焊接處出現(xiàn)了問題，導(dǎo)致燃燒帶不穩(wěn)定，進(jìn)而影響了整個(gè)鍋爐的燃燒效率和安全性能。針對(duì)這一問題，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)分析和有限元仿真分析，并制定了有針對(duì)性的改善措施。

首先進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)燃燒帶抓釘處出現(xiàn)了裂紋和變形的情況，可能是由于焊接時(shí)的溫度過高或焊接工藝不當(dāng)造成的。為了確定問題原因和解決方案，采用了有限元仿真分析方法，建立了燃燒帶抓釘焊接模型，對(duì)其受力狀態(tài)進(jìn)行了仿真分析。

仿真結(jié)果表明，燃燒帶抓釘處存在較大的應(yīng)力集中現(xiàn)象，這可能是導(dǎo)致抓釘焊接斷裂的主要原因。為了改善燃燒帶抓釘焊接問題，需要對(duì)焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化。在焊接過程中，需要控制焊接溫度和焊接速度，避免出現(xiàn)過高溫度和過快焊接速度導(dǎo)致的應(yīng)力集中現(xiàn)象。同時(shí)，在焊接工藝中應(yīng)加入適當(dāng)?shù)耐嘶鸷驼{(diào)質(zhì)等熱處理工藝，提高焊接部位的強(qiáng)度和韌性。

通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和有限元仿真分析，發(fā)現(xiàn)燃燒帶抓釘焊接存在問題，并提出了改善措施。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體情況確定焊接工藝和熱處理方案，以確保燃燒帶抓釘焊接的質(zhì)量和可靠性，提高鍋爐的燃燒效率和安全性能。

6 結(jié)語

總而言之，針對(duì)鍋爐燃燒帶抓釘焊接工藝中存在的問題，需要不斷地進(jìn)行改善和優(yōu)化，以提高焊接接頭的質(zhì)量和穩(wěn)定性，保障鍋爐的使用壽命和安全性。只有通過實(shí)踐和探索，才能不斷提高焊接技術(shù)水平，進(jìn)而為鍋爐的制造質(zhì)量提供可靠保障。