基于逆變焊機技術的鍋爐壓力容器制造

付 泉

貴州省黔南州鍋爐壓力容器檢驗所，貴州都勻 558000

0 引言

現代鍋爐壓力容器在工程焊接技術的迅速發展的環境下，已演變成典型的全焊接結構。焊機是焊接的基本裝備，是焊接賴以實現的載體，焊接質量對鍋爐及壓力容器的安全運行起著決定性的作用。逆變式焊機與傳統焊機相比，具有高效節能、輕巧、省材、而且動態特性和控制調節特性好、加工量少、制造過程占地少等特點，其技術水平對提高鍋爐及壓力容器的焊接質量和勞動生產率，降低焊接成本、促進行業自動化水平都產生重要影響。因而，在國內得到迅速的推廣應用。

1 逆變焊機技術的現狀

逆變焊機由于其工作頻率高，過小的體積影響設備的通風和散熱效果，不利于可靠性，片面地強調小型化把逆變焊機的發展引入歧途。現在除便攜焊機外，不再追求小型化，焊機故障率高，主要原因是可靠性問題。解決逆變焊機的可靠性問題，就要充分依托現代的電力電子技術、控制技術、半導體器件技術和磁性元件發展與進步，著力解決器件質量、設計合理等問題；充分利用變壓器具有飽和磁感應強度高、溫度穩定性好和居里點高等特點，提高器件質量，保證逆變焊機的安全可靠。設計合理是提高可靠性的根本。實踐證明，重視焊機性能設計而忽略了逆變焊機的可靠性設計是行不通的。采用諧振技術、軟開關技術可降低功率器件的開關損耗，可靠性設計要考慮到逆變焊機的整個工作過程及熱設計和電磁兼容性設計等。

2 逆變焊機質量控制

焊接質量控制大致可分為焊工管理、焊接設備、焊材管理、焊接工藝評定、壓力容器產品的施焊管理、壓力容器產品試板等幾個控制環節。焊工的技術水平、思想覺悟水平和工作責任心的高低，直接影響壓力容器焊縫質量的好壞。壓力容器焊工必須通過《鍋爐壓力容器壓力管道考試與管理規則》考試，持證上崗，由車間主任控制，焊接責任工程師監督檢查，包括壓力容器焊縫外觀質量、換熱器管板、產品焊接試板、換熱管焊接質量，以及工藝紀律檢查、耐壓泄漏試驗和探傷底片合格率等。這些內容直接作為焊工的考核，并根據本單位的實際制定相應的獎勵和處罰措施，激勵了焊工的工作積極性和責任心，有效地控制了壓力容器的焊接質量。焊接設備必須由專管人管理，定期保養及檢驗。因為焊接設備的電壓、電流表是施焊計量儀表，電壓、電流表的好壞直接影響焊接操作。可以說，壓力容器焊接質量直接受到壓力容器制造焊接設備好壞的影響。焊接材料是壓力容器制造焊接質量保證的基本條件，影響到壓力容器的生產周期和制造成本。因此，壓力容器用焊接材料必須有焊材生產廠家蓋有印章的材料質量證明書，入庫的焊接材料經過質量檢驗合格，有材料標記號、建帳立卡，按品種、規格、分區域存放，做到帳、卡、物、證四統一。作為制定焊接工藝的依據，焊接工藝評定應由焊接工藝人員根據壓力容器設計圖樣的結構特點和技術條件等規定對焊縫編制焊接工藝方案，以可靠的鋼材焊接性能試驗為依據，并在產品焊接前完成。重要設備的焊接施焊前，由焊接工藝人員到車間班組對焊工進行焊接工藝技術交底。作為保證焊縫質量的關鍵壓力容器產品的施焊管理是在壓力容器產品施焊過程中，工藝人員或焊接責任工程師隨時監督工藝規程的執行情況。監督內容包括：項目與有效期、焊工資格、焊接材料的正確性、焊條烘干溫度、焊前預熱、焊接工藝參數、層間溫度及焊接順序等。壓力容器產品試板按《鋼制壓力容器產品焊接試板的力學性能檢驗》的規定進行試板的制備和檢驗，分析產生缺陷原因，編制焊接返修工藝，并將返修次數、部位及返后檢測情況記入容器的質量證明書中。

3 逆變焊機技術在鍋爐壓力容器制造中應用

手工電弧焊、埋弧自動焊、CO2氣體保護焊及鎢極氬弧焊是鍋爐壓力容器的制造過程中最常使用的焊接方法。從技術角度分析，手工逆變焊機特別是IGBT逆變焊機具有引弧成功率高、焊接性能好、噪聲低、飛濺少、電路可靠、安全電流穩定、電感小、電弧稍硬但不暴躁、飛濺較少等優點，是傳統旋轉直流,硅整流，晶閘管整流無法比擬的，而且逆變焊機省電，節能，效率高，有短路、過載和欠壓保護，是很好的節能產品。以ZX7-315逆變焊機為例，通過對碳鋼、不銹鋼的焊接，使用的焊條為鈦鈣型和低氫型，焊接位置包括平、立、仰、全位置管焊等方面的試驗，說明ZX7-315逆變焊機啟動電流小、飛濺少、焊接電弧穩定、引弧順暢、焊縫成型美觀，且設有欠壓、短路及過載保護功能，對大功率器件采用隔離強制風冷方式，不論壓力容器焊接或結構鋼焊接均得到滿意的效果。由于焊接質量好、生產效率高、焊接成本低、適合全位置和機械化自動化焊接且可操作性好。因此，CO2氣體保護焊在鍋爐壓力容器的制造中也得到了廣泛的應用。在CO2焊接這一物理過程中，引弧、金屬過渡、電極熔化、熔池變化等現象都是高速變化的物理過程，由于逆變式弧焊電源的響應時間等于或小于CO2焊接物理現象的發生時間，引入了運行頻率比工頻高得多的逆變器使逆變焊機具有其他弧焊電源，包括晶閘管整流式弧焊電源所不具有的獨特優點。所以，控制電源動特性，就有效地改善CO2焊接時的各種物理現象，從而達到提高引弧成功率、減少飛濺以及改善焊縫成型的目的。由此可見，鍋爐壓力容器制造行業推廣應用逆變焊機具有現實和長遠的技術價值，應當被積極科學地推廣應用。

4 結論

逆變焊機技術發展迅速，在焊接質量控制方面技術比較成熟，控制環節嚴密有序，與傳統的焊接方法相比，應用逆變焊機技術在鍋爐壓力容器制造有相當長遠的技術價值，值得廣泛推廣與應用。

[1]劉鵬，趙笠.逆變焊機在鍋爐壓力容器制造中的應用[J].山東機械，2003(3).

[2]馬宏，關旭東.鍋爐焊接中的組合焊接工藝評定方法[J].焊接，2005(3).

[3]黃石生，張紅兵，周漪清，蔣曉明，何永.逆變式焊機技術發展與科學問題[J].電焊機，2004(S1).

[4]黃石生，吳朝望，馬紅兵.大功率高性能逆變式焊機的特點與應用[J].機械工人熱加工，2005(1).