楊澤宇 淡亞新 岳佳偉 馬慶會(huì) 劉城 于天石

摘? 要：核電安裝工程中，管道工件量大且安裝周期長(zhǎng)，焊接是管道施工的關(guān)鍵程序之一，直接影響到工程的質(zhì)量和進(jìn)度。傳統(tǒng)焊接工藝采用TIG焊、電弧焊等手工焊接的方法，人工勞動(dòng)強(qiáng)度高，焊接效率低;焊接質(zhì)量很大程度上取決于焊工的個(gè)人技能水平，不易控制。由于全位置自動(dòng)TIG焊因其焊接質(zhì)量好、效率高、易操作等優(yōu)點(diǎn)，加之國(guó)內(nèi)自動(dòng)TIG焊機(jī)管/管焊機(jī)裝備水平的提高，所以在核島安裝工程中引進(jìn)自動(dòng)焊設(shè)備顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：核電? 全自動(dòng)TIG焊接機(jī)? 小管預(yù)制

中圖分類(lèi)號(hào)：TG457.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2019）04（a）-0001-02

全自動(dòng)TIG焊接機(jī)是指在管道的焊接過(guò)程中，管道固定、機(jī)頭（或焊接小車(chē)）轉(zhuǎn)動(dòng)的焊接工藝，具有焊縫成形好、焊接效率高、節(jié)省焊材成本、焊縫合格率高的特點(diǎn)。目前主要應(yīng)用于電站、船廠、化工等行業(yè)的管道焊接。核電建設(shè)中小管對(duì)接和插套的預(yù)制是非常重要的一環(huán)，全自動(dòng)TIG焊接機(jī)對(duì)在小管的對(duì)接和插套焊接中焊接工藝較為成熟。

1? 小管預(yù)制車(chē)間的焊接現(xiàn)狀

小管預(yù)制車(chē)間經(jīng)過(guò)大范圍的改革創(chuàng)新，由原來(lái)的環(huán)境差、工作效率慢、人工勞動(dòng)量大等條件變成現(xiàn)在的環(huán)境好、部分工作效率加快、人工勞動(dòng)量減少等，在項(xiàng)目部乃至整個(gè)公司都成為新的車(chē)間標(biāo)桿。從小管預(yù)制車(chē)間的改革可以看出，改變創(chuàng)新的都是焊接的條件、搬運(yùn)的工具、設(shè)備擺放方式和一些新的工器具的使用，但是最根本的焊接方式并沒(méi)有變化，仍然是相對(duì)傳統(tǒng)的焊接方式。對(duì)于焊工來(lái)說(shuō)仍然是要用傳統(tǒng)的焊把、傳統(tǒng)的手動(dòng)送絲來(lái)焊接插套和小管對(duì)接。傳統(tǒng)的手工鎢極氬弧焊限制了小管預(yù)制車(chē)間的工作效率。

2? 手工鎢極氬弧焊的缺點(diǎn)

2.1 生產(chǎn)效率低

手工鎢極氬弧焊是完全的人為手動(dòng)焊接，生產(chǎn)效率低。

2.2 焊接質(zhì)量完全依賴焊工的操作技能

手工鎢極氬弧焊的焊接質(zhì)量完全依靠焊工的操作水平，操作技能較低的焊工焊接合格率較低，焊接質(zhì)量達(dá)不到要求，不論是修補(bǔ)還是返修都會(huì)造成不必要的損失和浪費(fèi)。

2.3 培養(yǎng)技能合格的焊工花費(fèi)大

一名優(yōu)秀的焊工需要較長(zhǎng)時(shí)間和大量的資金投入培養(yǎng)，焊培培養(yǎng)一名焊工需要6個(gè)月的時(shí)間，大概需要4萬(wàn)元，剛培訓(xùn)的焊工需要從簡(jiǎn)單的支架焊接開(kāi)始工作，能熟練地焊接小管對(duì)接和插套需要更多的時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)，由于培養(yǎng)周期過(guò)長(zhǎng)并不能滿足施工進(jìn)程。

3? 全自動(dòng)TIG焊接機(jī)的引用

3.1 焊機(jī)操作工的條件

焊機(jī)操作工[1]應(yīng)具有手工氬弧焊經(jīng)驗(yàn)和特種作業(yè)人員操作證，焊接操作技能熟練，并接受全位置自動(dòng)TIG焊機(jī)廠家專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)，能夠熟練操作自動(dòng)焊設(shè)備，了解設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)知識(shí)。

3.2 全自動(dòng)TIG焊接機(jī)的設(shè)備和儀器

焊機(jī)選用iorbital 5000數(shù)字化程控管焊電源，配有TOA180-B管/管全自動(dòng)TIG焊接機(jī)頭和TOA77-B管/管全自動(dòng)TIG焊接機(jī)頭（見(jiàn)表1）。

3.3 全自動(dòng)TIG焊接機(jī)的工作環(huán)境

環(huán)境溫度-10℃～40℃，濕度小于等于90%，風(fēng)速小于等于2m/s，設(shè)備使用現(xiàn)場(chǎng)要求無(wú)漂浮鐵屑和塵土。

3.4 全自動(dòng)TIG焊接機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

3.4.1 焊接質(zhì)量高

全自動(dòng)TIG焊接機(jī)由于本身的機(jī)械性能，焊接時(shí)的擺動(dòng)寬度、送絲量一直會(huì)處于一個(gè)恒定狀態(tài)，這就使焊接出來(lái)的焊縫都基本一致，焊縫的質(zhì)量也就上升了。核電建設(shè)中對(duì)于焊縫的檢驗(yàn)有著極高的要求，自動(dòng)焊接機(jī)焊接的焊縫滿足核電的焊接標(biāo)準(zhǔn)。

3.4.2 生產(chǎn)效率高

全自動(dòng)TIG焊接機(jī)對(duì)于不同的管徑和壁厚都有對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的焊接參數(shù)，操作者只需要在程序中找到與其對(duì)應(yīng)的焊接參數(shù)便可以開(kāi)始焊接，這樣的方式明顯地在保證焊接質(zhì)量的前提下加快了生產(chǎn)效率，加快了施工進(jìn)度。

3.4.3 全新操作系統(tǒng)

焊接操作工在經(jīng)過(guò)短期培訓(xùn)后就可以熟練地操作機(jī)器，操作機(jī)器主要是通過(guò)線控器來(lái)控制整個(gè)焊接過(guò)程，焊接時(shí)操作工只需要按線控器上的按鍵便可以使得整個(gè)焊接完成，這樣的操作系統(tǒng)簡(jiǎn)單而且使用時(shí)間長(zhǎng)并不會(huì)很疲憊，這從另一方面也提升了生產(chǎn)效率。

3.4.4 獨(dú)特的電流方式——脈沖電流

全自動(dòng)TIG自動(dòng)焊機(jī)有著它獨(dú)特的電流方式——脈沖電流[2]，脈沖電流的特點(diǎn)是熱輸入小，這對(duì)于碳鋼薄壁管和不銹鋼的焊接有著很大的作用，小的熱輸入量保證了母材不被焊透，這有助于節(jié)約母材。

4? 全自動(dòng)TIG焊接機(jī)實(shí)驗(yàn)分析

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)分析，我們使用管道TIG自動(dòng)焊機(jī)對(duì)不同材質(zhì)、不同管徑的對(duì)接和插套進(jìn)行了焊接（對(duì)焊接出來(lái)了不同材質(zhì)、不同管徑的對(duì)接和插套），并且探傷都取得了合格。

以開(kāi)V型坡口φ45×5的不銹鋼管對(duì)接為例，焊接步驟如下。

4.1 手工點(diǎn)焊

不銹鋼開(kāi)V型坡口的時(shí)候，手工點(diǎn)焊需要充氬，焊點(diǎn)為3～4個(gè)[3]，如圖1所示。

4.2 起弧

不銹鋼開(kāi)V型坡口從焊點(diǎn)處起弧焊接，兩個(gè)焊點(diǎn)從焊點(diǎn)處起弧會(huì)燒掉焊點(diǎn)，從而使對(duì)接管斷裂，在非焊點(diǎn)處起弧會(huì)直接把坡口燒穿。

4.3 打底焊接

打底時(shí)要使焊槍壓壓低，保證根部熔合，焊接弧光是綠色的時(shí)候說(shuō)明鎢極和熔池距離太近，需要稍微提升鎢極與熔池間的距離，以免會(huì)有夾鎢的焊接缺陷出現(xiàn)。

4.4 填充焊接

打底完成后觀察整個(gè)焊縫的凸度是否均勻，打底時(shí)由于重力原因的影響，仰焊位置和平焊位置的凸度不一致，這時(shí)候有兩種解決辦法：（1）填充焊接前改變焊接位置，把對(duì)接管旋轉(zhuǎn)180°，使得平焊和仰焊的位置發(fā)生改變，這樣填充焊接后保證整個(gè)焊縫的凸度一致。（2）填充焊接前將第二層程序設(shè)置為4個(gè)區(qū)間，并相對(duì)增加第一區(qū)間和第四區(qū)間的送絲量，這樣焊接后保證整個(gè)焊縫凸度一致。

4.5 蓋面焊接

蓋面焊接之前同樣檢查整個(gè)焊縫的凸度，填充焊接由于需要橫擺，所以都會(huì)出現(xiàn)焊縫凸度不均勻的情況，解決方法和上述方法一致。

圖2為φ45×5不銹鋼管對(duì)接的焊道分布圖。

正確的焊接參數(shù)如表2所示。

焊接完成后焊縫成型良好，目視檢測(cè)合格，無(wú)損檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)缺陷，理化試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)都在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

5? 結(jié)語(yǔ)

管道TIG自動(dòng)焊技術(shù)和傳統(tǒng)的手工鎢極氬弧焊相比有著很大的優(yōu)勢(shì)，自動(dòng)化的生產(chǎn)模式彌補(bǔ)了傳統(tǒng)工藝在小管預(yù)制車(chē)間生產(chǎn)中的缺點(diǎn)，它有效地提高了生產(chǎn)效率、焊接質(zhì)量，改變了焊接方式并減少了勞動(dòng)力。通過(guò)進(jìn)行一系列的焊接工藝試驗(yàn)，確定了全位置TIG焊接機(jī)在小管預(yù)制車(chē)間的可應(yīng)用性，并且形成了成熟的焊接工藝和成套的焊接工藝數(shù)據(jù)包，提高了小管預(yù)制車(chē)間的生產(chǎn)效率，并為下一步的推廣打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐識(shí)，王海東.脈沖TIG自動(dòng)焊工藝在核工程中的應(yīng)用[J].電焊機(jī)，2010，40（4）：11-17.

[2] 薛振奎，隋永莉，黃福祥，等.長(zhǎng)輸管道焊接施工工藝[J].焊接，2002（8）：28-30.

[3] 姚壽銘.碳鋼管道全位置自動(dòng)TIG焊[J].電焊機(jī)，2011（12）：53-56.