四大管道預制焊接自動化研究

姜兆寶，陳麥存

（山東電力建設第三工程公司，山東 青島 266100）

四大管道預制焊接自動化研究

姜兆寶，陳麥存

（山東電力建設第三工程公司，山東 青島 266100）

我國電站管道焊接行業(yè)中，自動化應用比例很低，有統(tǒng)計數據顯示我國適用的焊接材料在200萬噸的焊材中，有73%的焊條和埋弧焊絲，氣保護焊絲只占27%，也就是說，加工制造的各類焊接結構大部分是用手工焊條完成的，它是一種污染大、能耗高、效率低的焊接加工方法，因此推廣焊接自動化是一種趨勢。

四大管道；預制；焊接自動化

四大管道焊接工作量在電站工程中工作量較大、工作比較集中，最適合進行管道預制自動化焊接。我國電站管道焊接行業(yè)中，自動化應用比例很低，有統(tǒng)計數據顯示我國適用的焊接材料在200萬噸的焊材中，有73%的焊條和埋弧焊絲，氣保護焊絲只占27%，也就是說，加工制造的各類焊接結構大部分是用手工焊條完成的，它是一種污染大、能耗高、效率低的焊接加工方法，因此推廣焊接自動化是一種趨勢。

1 焊接自動化方案選擇

焊接自動化的的方案可以選擇手工氬弧焊打底+MAG焊接或埋弧焊、窄間隙MIG焊接。

1.1 方案一

1.1.1 氬弧焊打底

氬弧焊打底使用ZX7-400STG焊機，同傳統(tǒng)手工氬弧焊工藝相同，但是為了保證焊縫背部不被熔穿，氬弧焊打底厚度應該在5mm以上。

1.1.2 MAG自動焊填充蓋面

MAG自動焊設備為PPAWM-24A2管道預制焊機，設備的主要參數如下：

型號說明：適用管徑Φ60-630mm

用途：適用于各個行業(yè)直管和直管、直管和錐形管、直管與法蘭、直管與彎頭、直管與三通等的自動焊。

技術參數：

（1）適用材質：碳鋼、合金鋼、不銹鋼、低溫鋼。

（2）適用坡口型式：I、V、U、雙V型。

（3）適用壁厚：3-60mm，彎頭直徑D≥DN300、壁厚≥20mm時需配重。

（4）適用長度：直管≥400mm。

（5）焊接效率（寸/天）：TIG：80-120、CO2/MAG：200-300、SAW：250-350。

1.1.3 焊接工藝及特點

（1）MAG焊接用混合氣體Ar80%+CO220%。

（2）焊接大口徑厚壁管采用多層多道焊接，常用規(guī)格設置焊接專家?guī)欤詣诱{用焊接參數。

（3）適合于大口徑厚壁管，口徑范圍為Φ60-630mm，對于管徑和壁厚的適應性好。

1.2 方案二

1.2.1 氬弧焊打底同方案一

1.2.2 埋弧焊填充和蓋面

埋弧焊設備選用PPAWM-44A8，設備主要性能參數如下：

型號規(guī)格：PPAWM-44A8

技術參數：

（1）適用管徑：DN400-1100

（2）適用壁厚：6-60mm

（3）適用管長：小于等于10m

（4）管頭長度；小于等于2200mm

（5）最大承重：小于等于5T

（6）適用材質：碳鋼、合金鋼、不銹鋼、低溫鋼等

（7）適用焊縫：各種管段焊縫，如管子-管子焊縫、管子-彎頭焊縫、管子-法蘭焊縫、法蘭-法蘭焊縫、法蘭-彎頭焊縫等（必要時采用假管過渡聯接）

1.2.3 焊接工藝及特點

（1）埋弧焊焊絲與焊劑的搭配至關重要，必須經過工藝評定驗證正確性。

（2）管道預制時，管徑越大、管壁越厚，埋弧焊的適應性越好。

（3）埋弧焊的熔深能力強，為了防止熔穿，打底焊縫的厚度應足夠，若有必要一般采用一遍氬弧焊打底。一遍電焊填充增加根部焊道厚度的辦法來解決。

1.3 方案三

1.3.1 窄間隙MIG焊

窄間隙MIG自動焊的主要技術特征是：焊絲進入窄間隙焊槍之前，通過左右擺動滾輪進行彎曲，賦予其彎曲特性；焊絲左右擺動，電弧也隨之左右振動，亦即電弧旋轉，可使坡口壁完全熔融，實現無不良融合的優(yōu)質焊接。窄間隙焊槍為水冷，一次保護氣體從電極兩側流過，二次保護氣體從工件表面流出，形成良好的保護特性。

1.3.2 焊接工藝及特點

（1）窄間隙MIG自動焊與埋弧自動焊等傳統(tǒng)技術相比，主要技術優(yōu)勢是：焊接效率高，清渣容易，側壁充分熔合，焊接熱影響區(qū)窄以及焊縫氫含量低。

（2）火力發(fā)電用鍋爐的埋弧焊主配管因為焊縫氫含量高，影響了焊接質量。窄間隙MIG焊氫元素含量僅有埋弧焊的1/3，因而在焊縫的疲勞強度方面占有突出優(yōu)勢。

（3）可以實現打底、填充、蓋面的自動化，但對坡口的對口要求高，否則容易出現缺陷。不推薦采用。

2 經濟性分析

以公司印度六部四大管道為例，使用常規(guī)手工焊接的方法，配管（單臺）工作量及人力消耗情況（因焊材消耗量相差不大，不予考慮），參考設備廠家數據及相似預制車間資料可知，采用MAG或者埋弧焊的效率是手工焊接的4-5倍。因此，若單臺機組采用自動焊可節(jié)約人工=（54+57+62+180）*3/4=264工日。按高壓焊工日工資300元計算，可節(jié)省人工費用79200。以PPAWM-24A2預制自動焊機為例，設備購置費用為135470元，因此購置一臺設備需要兩臺600MW機組的四大管道配管工作量才能回本。

3 結論

（1）焊接自動化能夠大大減輕焊工的勞動強度，對于焊工的技能水平要求不高，在高技能焊工緊缺，人工成本不斷上漲的背景下，焊接自動化具有廣闊的應用前景。

（2）因為管道的可能存在橢圓度、馬蹄口等不規(guī)則的情況，所以達不到采用全自動焊接的條件，選擇手工氬弧焊打底和自動焊填充和蓋面是最理想的方式，即選擇方案一或者方案二。但是自動焊主要適用于大口徑、厚壁管上，否則，因為自動焊前期準備工作時間長，應用在小口徑管道上效率甚至不如手工焊。

（3）單從生產成本角度考慮，自動焊的成本優(yōu)勢并不是特別突出，如果考慮到高技能焊工的培訓費用、工作量不飽滿時候的人工費用等情況，四大管道預制的自動焊依然具有一定的推廣意義。

[1]李偉明.高效自動焊在管道工廠化預制中的應用[J].焊接技術，2002（12）.

[2]劉古文 孫靜濤.管線預制自動焊設備及焊接工藝[J].焊接，2000（09）.

[3]季偉明.PPAWM-Ⅱ型管道預制自動焊機在管道工廠化預制中的應用[J].化工建設工程，2002（05）.