電廠模擬焊接架的研制

陸亞中

(國(guó)華徐州發(fā)電有限公司，江蘇 徐州 221166)

1 研制背景

電廠現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)，存在不少特殊的焊接位置，采取傳統(tǒng)的焊接方法無(wú)法完成。如視線受到阻攔，必須借助鏡子，利用鏡中影像進(jìn)行焊接；位置過(guò)于狹小，需借助內(nèi)加絲等方法進(jìn)行焊接。這些情況在電廠小容量機(jī)組中出現(xiàn)的情況較少，一個(gè)工地有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的高壓焊工就能解決問(wèn)題。但隨著600 MW以上機(jī)組的普及，問(wèn)題變得突出起來(lái)，大機(jī)組受熱面布置更為緊湊，施焊空間更為狹小，很多地方視線無(wú)法達(dá)到。在小機(jī)組中所謂的特殊焊接位置現(xiàn)在變得更為普遍，這就要求一批具備特殊位置焊接能力的焊工成長(zhǎng)起來(lái)，依靠過(guò)去十字障礙焊架培訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)積累的方法已不可行。如果能研制一種焊接架，將現(xiàn)場(chǎng)的各種特殊焊接位置按1∶1復(fù)制過(guò)來(lái)，那么就具備了特殊位置焊接培訓(xùn)的條件，可以在車間內(nèi)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)模擬式培訓(xùn)，大大縮短焊接培訓(xùn)時(shí)間，培養(yǎng)一批真正適應(yīng)大機(jī)組安裝檢修需要的焊工。

2 特殊焊接位置分類

為摸清現(xiàn)場(chǎng)特殊焊接位置，組織教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的焊接教練和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)豐富的焊工，深入600 MW及1 000 MW機(jī)組安裝工地進(jìn)行調(diào)研。經(jīng)過(guò)分類整理，確定了10種特殊焊接位置，其中9種屬于固定角度位置，1種屬于非固定角度位置。焊口包括對(duì)接焊縫和角焊縫兩種。具體如下：

（1）垂直管排內(nèi)側(cè)焊口，空間僅可伸進(jìn)焊槍，對(duì)面位置視線無(wú)法到達(dá)。

（2）水平管排內(nèi)側(cè)焊口，空間僅可伸進(jìn)焊槍，對(duì)面位置視線無(wú)法到達(dá)。

（3）近聯(lián)箱部位管排水平焊口，空間僅可伸進(jìn)焊槍，對(duì)面位置視線無(wú)法到達(dá)。

（4）近聯(lián)箱部位管排下30°焊口，空間僅可伸進(jìn)焊槍，對(duì)面位置視線無(wú)法到達(dá)。

（5）近聯(lián)箱部位管排下60°焊口，空間僅可伸進(jìn)焊槍，對(duì)面位置視線無(wú)法到達(dá)。

（6）近聯(lián)箱部位管排上30°焊口，空間僅可伸進(jìn)焊槍，對(duì)面位置視線無(wú)法到達(dá)。

（7）近聯(lián)箱部位管排上60°焊口，空間僅可伸進(jìn)焊槍，對(duì)面位置視線無(wú)法到達(dá)。

（8）近聯(lián)箱部位管排仰角固定焊口，位置呈仰焊，空間狹小。

（9）聯(lián)箱下部貼近地面焊口，焊口位置低，空間狹小，下部位置視線無(wú)法到達(dá)。

（10）各種角度的水冷壁、省煤器、過(guò)熱器、再熱器焊口，對(duì)人員角度適應(yīng)性要求高。

根據(jù)上述10種位置，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量管件規(guī)格及間隙尺寸，對(duì)尺寸進(jìn)行分類匯總。同種位置篩選難度較大的兩種管件規(guī)格和間隙尺寸加以保留。

3 研制方案

根據(jù)上述10種位置和每種位置對(duì)應(yīng)的兩個(gè)規(guī)格尺寸進(jìn)行模擬焊接架的設(shè)計(jì)。考慮到9種位置均為固定角度，所以整合9種位置設(shè)計(jì)為多位置模擬焊接架；第10種位置現(xiàn)場(chǎng)角度較多，設(shè)計(jì)為多角度模擬焊接架。兩種焊接架組合起來(lái)基本涵蓋了電廠的特殊焊接位置。具體設(shè)計(jì)如下：

（1）多位置模擬焊接架。

多位置模擬焊接架（見(jiàn)圖1）主要包括底座、聯(lián)箱支架、小徑管及緊固螺栓四個(gè)部分，縱向布置18組管排，焊件位置設(shè)置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)尺寸進(jìn)行確定，一般在外側(cè)起第3～第6根管排。固定焊件的部位采用套管固定和螺栓緊固的方式。焊接架用于管件對(duì)接及管板焊接時(shí)，將焊件放在套管上，然后緊固螺栓，使焊件固定牢固。由于需焊接管件處在管排的內(nèi)側(cè)或處在斜焊位置，焊接工具的可達(dá)性較差，或者焊接視線不清晰，有時(shí)需要借助反光鏡才能進(jìn)行施焊，所以焊接技術(shù)難度非常高，對(duì)培養(yǎng)高技能焊接人才起到重要的作用。兩個(gè)聯(lián)箱距離較遠(yuǎn)，管子布置較密，故可以同時(shí)培訓(xùn)4名焊工而不被弧光傷害。這樣大大提高了培訓(xùn)效率，避免在培訓(xùn)高峰時(shí)出現(xiàn)焊接位置緊張的現(xiàn)象。

具體如圖2、圖3所示。

（2）多角度模擬焊接架。

圖1 多位置模擬焊接架

圖2 多位置模擬焊接架主視圖

圖3 多位置模擬焊接架側(cè)視圖

圖2、圖3中，10為底座；11為第一聯(lián)箱；12為第二聯(lián)箱；13為管件；13a為斷開端；14為焊接件；15為內(nèi)套管；16為支架；17為支座；18為緊固螺栓；19為底座管排；20為聯(lián)箱管排。

多角度模擬焊接架（見(jiàn)圖4）主要包括底座、管排組、旋轉(zhuǎn)支架和緊固螺栓四部分。模擬焊架管排組有φ60 mm×6 mm、φ42 mm×5 mm（可以用規(guī)格相近的管材代替）兩種規(guī)格。本方案采用5根組成一排的φ60mm×6mm管件和12根組成兩排φ42mm×5 mm管件，規(guī)格為φ42 mm×5 mm管件平均分布于規(guī)格為φ60 mm×6 mm管件的兩側(cè)。多角度模擬焊接架主視圖和側(cè)視圖如圖5、圖6所示。

圖4 多角度模擬焊接架

圖5 多角度模擬焊接架主視圖

其特征有：（1）管排可以隨著轉(zhuǎn)軸調(diào)整角度，模擬焊架可實(shí)現(xiàn)360°無(wú)障礙旋轉(zhuǎn)。常用調(diào)整角度有45°固定位置、水平固定位置及垂直固定位置三種，這三種位置均可以進(jìn)行管件對(duì)接焊接培訓(xùn)或考核。（2）由于管排能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，規(guī)格為φ60 mm×6 mm

圖6 多角度模擬焊接架側(cè)視圖

在圖5、圖6中，10為底座；11為支架；12為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；13為鰭片；14為φ42 mm×5 mm管件；15為φ42×5管件；16為緊固螺栓。管件邊緣的焊件可以調(diào)至下部，增加焊接難度。（3）固定焊件的部位采用套管固定、螺栓緊固的方式。（4）規(guī)格φ60 mm×6 mm管件間距為20 mm，規(guī)格為φ42 mm×5 mm管件的橫向間距為42 mm，縱向間距70 mm。

管件對(duì)接焊接時(shí)，將需要進(jìn)行焊接的焊件放在套管上，然后緊固螺栓，使焊件固定牢固。水平固定位置的下部，需要采取仰焊完成，焊接技術(shù)難度高，對(duì)培養(yǎng)高技能的焊接人才起到重要的作用。由于管排兩側(cè)的兩焊件相距較遠(yuǎn)，故可以同時(shí)進(jìn)行4名焊工培訓(xùn)而不被弧光傷害。這樣大大提高了培訓(xùn)效率，避免培訓(xùn)高峰出現(xiàn)焊接位置緊張的現(xiàn)象。

4 應(yīng)用效果

多位置和多角度模擬焊接架投入使用后，焊工普遍感覺(jué)焊接位置難度過(guò)大，一時(shí)無(wú)法適應(yīng)。培訓(xùn)中采取基礎(chǔ)培訓(xùn)與模擬焊接架培訓(xùn)相結(jié)合的方式。如鏡面焊，首先開展無(wú)障礙情況下的鏡面焊培訓(xùn)，當(dāng)人員掌握并適應(yīng)鏡面焊反向操作要領(lǐng)后，再在模擬焊接上開展鏡面焊培訓(xùn)。經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的集中培訓(xùn)，已經(jīng)有多名年輕焊工開始適應(yīng)模擬焊架的特殊位置，焊接一次合格率達(dá)到90%以上，基本掌握了特殊位置焊接技術(shù)。

模擬焊接架給焊工提供了接觸現(xiàn)場(chǎng)特殊焊接位置的機(jī)會(huì)。有利于公司統(tǒng)一組織集中培訓(xùn)，通過(guò)短時(shí)間提高人員現(xiàn)場(chǎng)實(shí)戰(zhàn)能力，更好的適應(yīng)大機(jī)組焊接工作的需要。