325熱絲TIG焊機調(diào)試及焊接工藝試驗研究

摘 要：本文概述了國內(nèi)第一臺管道熱絲TIG對接焊機的調(diào)試過程及對焊接工藝試驗的研究，并著重論述了鍋爐產(chǎn)品中管道機械化對接焊的特點和要素，指出了中型規(guī)格管道采用熱絲TIG焊接工藝取代全手工焊生產(chǎn)的可行性。

關鍵詞：國內(nèi)第一臺；管道熱絲TIG對接焊機；機械化對接焊

中圖分類號：TG44 文獻標識碼：A

鍋爐管道規(guī)格繁多，采用自動機械化焊接生產(chǎn)是業(yè)內(nèi)人士竭力追求的。為填補這項國內(nèi)空白，我公司特采購北京中電華強焊接工程技術有限公司外徑最大可焊Φ325mm管道的熱絲TIG對接焊機（國內(nèi)第一臺）。由此產(chǎn)生許多新技術問題，探索其設備性能和工藝性必須進行大量試驗分析研究工作。

1 系統(tǒng)簡介

設備名稱：管子對接自動熱絲TIG焊機；管子直徑：Φ89—325mm；管子壁厚：6—36mm；長度：焊前12m，焊后16m；材質(zhì)：碳鋼、不銹鋼及異種鋼、耐熱合金鋼。此控制系統(tǒng)由觸摸屏、PLC、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換和交流伺服系統(tǒng)等組成。能實現(xiàn)人機對話，設定、顯示焊接程序、參數(shù)、運動狀態(tài)以及控制焊接過程的弧長（AVC）及焊槍擺動等動作。

2 系統(tǒng)要求

（1）坡口角度要求在32.5—35°之間，公差在±1.5°，更重要的是接頭兩側(cè)坡口角度力求有同一性。若坡口根部角度過小，焊接過程中電弧與管壁坡口之間的距離越近，管壁吸收的熱量也就越多，受電弧熔深限制，電弧熱量很難集中到焊縫根部，導致打底易產(chǎn)生未焊透。

（2）管子加工不留鈍邊為宜，按圖或按標準內(nèi)鏜必不可少。對接焊口兩側(cè)管材的內(nèi)鏜尺寸必須一致，對口定位時力求無錯邊。

（3）端面垂直度要求保證在±0.2mm只內(nèi)，即管端坡口加工不允許存在螺旋面。要求對位后管子之間不應留有間隙。

3 工藝試驗

3.1試驗過程

此設備為國內(nèi)第一臺大口徑厚壁管熱絲TIG焊機，雖與φ76mm小口徑管子熱絲TIG焊機操作原理基本相同，但對于大口徑厚壁管來說，焊接時間長，散熱速度快，并且焊接電流和各種參數(shù)都有很大幅度提升，所以無論是對焊機的機械性能和電氣性能都是很大的考驗。目前焊機的調(diào)試結(jié)果主要是針對Φ133×12mm/SA-106B/C、Φ159×18mm/SA-106C規(guī)格的管子。具體調(diào)試過程如下：

3.1.1 試樣和焊材的材質(zhì)及規(guī)格

此次采用的試樣材料SA-106B/C，碳鋼材質(zhì)，規(guī)格為Φ133mm×12mm、Φ159×16mm、Φ159×18mm。焊絲為TG-S50，焊絲直徑為Φ1.0mm，鎢極直徑為Φ4.0mm，焊槍噴嘴直徑Φ16，鎢極伸出長度約為1-2倍的鎢極直徑。

3.1.2焊接過程比較

由于Φ133mm×12mm管徑和壁厚較小，焊接時間短，所以調(diào)試過程比較順利，焊接效果良好。而在Φ159×16mm、Φ159×18mm調(diào)試過程中首先遇到的是鎢極質(zhì)量問題。由于現(xiàn)有焊槍槍頭很難在鎢極伸出長度的理論值范圍內(nèi)下降到焊縫根部，無法進行起弧與焊接，而如果加長鎢極長度的同時電阻也會隨之增大，在保證鎢極伸出長度不變的情況下，采取把鎢極前端打磨成平頂錐形，焊接時電流對鎢極所做的功也就相應減小。由此認識鎢棒的質(zhì)量、適用性及使用壽命這一技術問題被提到議事日程，經(jīng)多渠道采集并做比較性試驗，終于選擇了合適的鎢極，一根鎢極可以連續(xù)焊接三個以上焊口。其次隨著規(guī)格的增大，每層參數(shù)的調(diào)整都經(jīng)過大量的試驗驗證。

3.2 所遇問題的分析和解決措施

問題一：擺動報警

原因：1擺動位置已經(jīng)超出了極大值；2設備程序有錯誤；3電路接觸不良。

解決辦法：1不要把焊槍移到位移最大值。2設備供方修改程序。3檢查線路接觸問題。

問題二：φ133管子打底焊縫根部會有斷續(xù)的內(nèi)凹缺陷

原因：1內(nèi)部除銹、除污不完全；2填充焊劑量偏小，打底焊道厚度偏低

解決方法：1加工坡口必須內(nèi)鏜，內(nèi)鏜按圖、按標準加工；2經(jīng)常檢查保護氣體的壓力表，發(fā)現(xiàn)氬氣不足應及時更換氬氣瓶

問題三：接頭左側(cè)一度出現(xiàn)嚴重咬邊

原因：1由于焊機本身誤差，致使左右擺幅大小不同；2存在磁偏吹現(xiàn)象，導致左側(cè)咬邊；3熱絲電流偏小，導致焊接時焊絲沒有完全熔化。

解決方法：1左側(cè)擺幅作適當調(diào)整；2檢查管件表面清潔情況及接地線等線路產(chǎn)生磁場存在干擾；3檢查熱絲相關部件和參數(shù)，并在焊接時測量實際熱絲電流值，確保焊接時的熱絲電流和實際電流值相符。

問題四：封底焊道存在未焊透

原因：1封底焊電流過小；2管子對位時存在錯邊；

解決方法：1加大封底焊電流，適當增加送絲速度。2管子對位時應盡量避免錯邊，必要時可適當留出一點間隙。

4試驗結(jié)果匯總

在本次試驗基礎上，針對碳鋼材質(zhì)共做工藝評定10套，壁厚覆蓋范圍9—24mm，可以完成壁厚t≤20mm、管徑φ≤325mm的熱絲TIG自動對接，現(xiàn)將最終試驗的焊接效率、接頭一次合格率及現(xiàn)行手工焊生產(chǎn)情況做比較。

4.1焊接時間

4.1.1Φ133×12管子，熱絲TIG自動對接焊每個焊口焊接時間為15分08秒。而采用GTAW/SMAW焊接時間為25分45秒。

4.1.2Φ159×16管子，熱絲TIG自動對接焊每個焊口焊接時間為23分47秒。而采用GTAW/SMAW焊接時間為40分30秒。

4.1.3Φ159×18管子，熱絲TIG自動對接焊每個焊口焊接時間為25分19秒。而采用GTAW/SMAW焊接時間為46分20秒。

4.2焊接合格率

4.2.1 Φ133×12管子，采用熱絲TIG自動對接焊焊接合格率為99.2%。而采用GTAW/SMAW焊接合格為95.6%。

4.2.2 Φ159×16管子，采用熱絲TIG自動對接焊焊接合格率為98.3%。而采用GTAW/SMAW焊接合格為94.9%。

4.2.3Φ159×18管子，采用熱絲TIG自動對接焊焊接合格率為100%。而采用GTAW/SMAW焊接合格為95.1%。

結(jié)語

本試驗清晰證明熱絲TIG焊用于中型規(guī)格管道對接焊是可行的。試驗結(jié)果和分析數(shù)據(jù)反映此自動機械焊方法的效率和質(zhì)量都優(yōu)于手工氬弧焊封底、電弧焊蓋面的作業(yè)效果。

本階段性試驗為我公司此類管道投入試生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。三種規(guī)格的碳鋼管道對接焊試驗成功僅是一個開端，積累了大量規(guī)范依據(jù)，為今后進一步提升效率和開拓更多規(guī)格、鋼種的管道機械化焊接奠定了重要基礎。

參考文獻

[1]NB/T47014-2011《承壓設備焊接工藝評定壓力容器焊接規(guī)程》.

[2]焊接標準匯編.

[3]鍋爐壓力容器焊接技術.

[4]現(xiàn)代焊接技術手冊.