密排固定管的焊接操作技能與應用

金明遠，蔣應田，樊小榮，孔維斌，高學朋

（1.撫順市特種設備監督檢驗所，遼寧撫順113006；2.遼寧石油化工大學，遼寧撫順113001；3.中石油第二建設公司，甘肅蘭州730060）

密排固定管的焊接操作技能與應用

金明遠1，蔣應田2，樊小榮3，孔維斌2，高學朋2

（1.撫順市特種設備監督檢驗所，遼寧撫順113006；2.遼寧石油化工大學，遼寧撫順113001；3.中石油第二建設公司，甘肅蘭州730060）

從介紹鍋爐密排固定爐管的焊接操作技術難點出發，提出采用鎢極氬弧焊接是保證鍋爐管排制造質量的首選焊接方法。介紹了鎢極氬弧焊的基本操作技術，詳細闡述了當前應用于密排固定障礙管的鎢極氬弧焊接的各種特殊操作方法的特點、操作技巧及應用。

密排固定障礙管；TIG焊；鏡面焊；內填絲；搖擺焊；下向上焊

0　前言

隨著火電規模的快速發展，超臨界以及超超臨界鍋爐的應用越來越多，這些鍋爐的重要運行特點是超高溫、超高壓以及超大功率運行。在制造這些鍋爐時相應地存在一定的技術難點和特殊性，即所用材料品種多，加工制造難度大，焊接技術要求高，現場安裝工作量大及施工的自動化程度差。從鍋爐結構的承載看，汽包和爐管是兩個最重要的部件，而爐管在制造安裝過程中數量巨大，且多為現場施工，因此技術難度更大。因此，鍋爐設備的制造質量與焊接生產工藝、施工工人的焊接操作技術水平密切相關。在此通過全面介紹鎢極氬弧焊在鍋爐密排管焊接安裝過程中的具體操作技能方法，為相關企業施工人員的技術培訓提供幫助。

1　鍋爐爐管的基本情況

爐管是鍋爐的重要部件，在運行中主要擔負熱交換，運行中管外壁承受劇烈的燃燒火焰，管內有熱交換后的高溫汽水流動，同時承受相當高的介質壓力。為保證鍋爐質量，爐管采用專用鋼管，中低壓鍋爐可采用的鋼號有10、20、20g[1]；大型電站高壓鍋爐可采用碳鋼、合金鋼和不銹鋼等材質的鋼管[2]，如20G、20MnG、25MnG等。而臨界或超臨界鍋爐采用的鋼管有細晶強韌化鐵素體耐熱鋼系列中的SA213-T23、T24、T91、T92、T122，SA335-P91、P92、P122和E911；新型奧氏體細晶耐熱鋼Super304H、TP347HFG和高鉻高鎳奧氏體鋼HR3C、NF709、SAVE25等[3-4]。相對應的爐管管徑與壁厚取決于設計壓力，中低壓鍋爐，其工作壓力為5.88MPa以下90[5]，規格多為φ（14～159）×（3.5～28）mm[1]，而超臨界、超超臨界鍋爐壓力達到24.6～31.6 MPa[3-4]，規格為φ（42～57mm）×（3.5～8）[6]。

2　鍋爐爐管的焊接方法

鍋爐制造質量的高要求以及爐管焊接安裝位置的特殊性決定了焊接方法的選擇[7-8]，可選用的方法有焊條電弧焊和鎢極氬弧焊，由于鎢極氬弧焊在惰性氣體保護下，焊縫金屬性能良好，因此常常應用于一些重要設備的制造和安裝[17-18]。因此，超臨界以上鍋爐爐管應用較多的是鎢極氬弧焊。

焊條電弧焊是常見的焊接方法，具有設備簡單，操作靈活，生產成本較低的優點，但也存在著對焊工的技術要求高、勞動強度大的缺點，在早期的鍋爐部件生產中得到了廣泛應用。當然隨著焊接自動化的發展，焊條電弧焊的應用比例不斷下降。

鎢極氬弧焊是利用氬氣作為保護氣體的電弧焊，其優點是[9-10]：（1）明弧焊，在焊接時焊工可以清楚地觀察到母材的熔化情況以及焊縫的成形，便于更好地操作。（2）氬弧焊的電弧熱量相對集中，加熱區域小，焊接熱影響區及變形較小。氬弧焊的缺點是焊接效率較低，生產成本相對較高，弧光的輻射性較強。

3　鍋爐爐管焊接質量的技術要求和難點

爐管焊接的基本要求是接頭內部無任何缺陷和外觀成形良好，以及滿足要求的力學性能，特別是韌性和高溫性能。而保證焊接接頭的無缺陷及成形良好是首要任務。對于非密排障礙管，氬弧焊的操作過程相對較簡單，可采用拖把焊或搖擺焊[10-12]。但是對于密排設置的固定管，由于管束之間的相互障礙，加大了焊接操作的難度，如圖1所示。圖2為一臺1000 MW超超臨界鍋爐，其爐膛、省煤器、過熱器、再熱器等受熱面的管排全部采用臥式布置。組件管的排數數量巨大，結構緊湊，管節距狹小。由此可見，大量現場安裝的焊口焊接時局部位置肉眼無法看到，難以采用通常的焊接操作法完成整個焊口的焊接[6]。

圖1　固定密排管束間的互相障礙

圖2　超臨界鍋爐管排布置的現場安裝焊口位置

4　密排障礙管的手工鎢極氬弧焊接方法及操作技術

4.1手工鎢極氬弧焊的傳統基本操作技術[9-10]

氬弧焊是一種左右手同時動作的焊接操作技術，右手握持焊槍，與工件呈70°～85°，左手捏住焊絲，與工件呈15°，如圖3所示。氬弧焊的具體操作技術根據焊口的條件而定。

圖3　鎢極氬弧焊示意

對于平板對接焊接時，采用傳統拖把焊操作技術，該操作技術是將焊嘴輕靠或不靠在焊縫表面，右手小指或無名指也是靠或不靠在工件上，手臂小幅擺動或不擺動，拖著焊把前進的一種操作技術。這種操作技術相對簡單，只要保持電弧長度穩定，前進速度均勻，根據焊縫寬度的要求確定橫向擺動情況。至于鎢極氬弧焊的引弧、熄弧、焊接和收弧過程中的具體操作各焊工手冊均有詳盡介紹，在此不再闡述。

4.2用于打底和填充焊，填絲時焊絲頭在坡口手工鎢極氬弧的焊絲添加技術

鎢極氬弧焊在平位置及平角焊接時采用外填絲方式，在管道焊接過程中，根據焊縫位置以及對背面成形的要求不同，將氬弧焊的送絲方式分為內、外填絲兩種。

4.2.1外填絲

外填絲的正面，左手捏焊絲，不斷送進熔池進行焊接，其坡口間隙要求較小或沒有間隙。

優點：焊接時電流較大、間隙小，生產效率高，操作技能容易掌握。缺點：用于打底時操作者不容易看到鈍邊熔化和反面余高情況，易產生未熔合和不理想的反面成形。

4.2.2內填絲[6，13]

內填絲只能用于打底焊，填絲時用左手拇指、食指或中指配合送絲動作，小指和無名指夾住焊絲控制方向，使焊絲緊貼在坡口內側的鈍邊處，與鈍邊一起熔化。

（1）“內填絲”的主要特點。

①對口間隙較大，處于搖擺焊和常規拖把焊間，一般為3.5～4.5 mm，對于高合金鋼4.0～5.0 mm。而常規拖把焊的對口間隙一般為2.5～3.0 mm。對口間隙較大容易克服未焊透缺陷，而未焊透是焊縫最危險的缺陷之一。拖把焊時坡口間隙較小，又是坡口外添加焊絲，電弧處于坡口和焊絲的中間，常出現未焊透缺陷，導致根部返修。

②采用細焊絲，碳鋼和低合金鋼采用φ2.5 mm實心焊絲，高合金鋼采用1.6 mm實心焊絲。細焊絲的優點是焊槍在焊接時，電弧主要對準兩側的坡口，坡口熔化了，即可克服未熔合缺陷，電弧中心具有極高的溫度，焊槍搖擺瞬間即可熔化焊絲，不同于拖把焊時用電弧刻意熔化焊絲。另外成形比粗焊絲好，焊縫成形容易出現規則的魚鱗紋。

③焊槍噴嘴和工件距離與拖把焊相同。

④內填絲操作時要求電弧在兩側坡口內加熱，并熔化坡口。同時相應地控制好送絲過程、電弧向前運行以及噴嘴的擺動角度，使電弧及熔池沿著坡口滾動前進。焊工通過坡口間隙可以看到根部，因此根部熔化比較直觀，容易判斷焊縫背面成形。在拖把焊時，焊槍需要左右擺動或無擺動，移動時需要控制送絲、焊槍沿工件坡口或焊縫前進的方向、焊槍的左右擺動及幅度、噴嘴與工件之間的距離以及根部熔化程度等諸多方面。相比之下，保證根部熔透的控制參數較多，需要較多的經驗進行判斷，因此，操作起來比較困難。

⑤由于采用較大的間隙，使打底焊縫的背部成形容易做到高低、寬窄一致，特別是水平固定仰焊位置的內凹缺陷。而時鐘5～7點位置的凹陷是拖把焊難解決的一個問題。

⑥焊接熔池左右推進可控制焊接層間溫度，減少溫度劇烈變動，防止各種焊接缺陷的產生。

⑦焊接收弧時要快速擺動電弧并及時衰減電流，可避免弧坑缺陷的產生。熄弧后，將焊槍迅速移至收弧處保持5～10 s后停氣。內填絲和拖把焊的比較如圖4所示。

圖4　內填絲與拖把焊外填絲比較

（2）“內填絲”的缺點。

與搖擺焊相比，內填絲操作難度大，要求焊工有較為熟練的操作技能。此外，因間隙大，焊接量相應增加，且焊接電流偏低，工作效率比外填絲慢，與拖把焊相比“內填絲”的焊接速度慢5％～10％。

4.3氬弧焊焊接時的焊槍操作運動技術

氬弧焊焊接時最關鍵的操作技術是焊槍的操作運行，焊槍的操作直接關系到焊接坡口熔化、熔池溫度的控制以及焊縫成形等。根據焊槍的移動動作和行走軌跡，可分為兩種形式，即拖把焊和搖擺焊（也稱搖把）[6]。

4.3.1拖把焊

拖把焊的基本操作要點如4.1所述。優點是容易掌握，適應性好。缺點是成形和質量沒搖把好，特別是仰焊沒搖把方便施焊。特別是在用于厚壁管道焊接時，有時不易形成良好的保護和焊縫成形，同時會因鎢極伸出過長而損壞鎢極，產生夾鎢、氣孔等缺陷。在焊接不銹鋼時很難得到理想的顏色和成形。

4.3.2搖擺焊（搖把）[11-12，14]

搖擺焊是把焊槍嘴直接壓在焊縫表面（或管壁坡口內），采用手腕大幅度搖動，利用焊槍與焊縫或坡口兩側的摩擦向前移動，應用電弧加熱熔化坡口鈍邊及焊絲完成焊接過程的一種操作方法。

（1）搖擺焊具有如下特點。

①焊槍噴嘴直接壓在焊縫上（或坡口內）擺動，保護氣體能很好地保護熔池。

②搖擺焊的搖動線路是根據間隙與坡口的特定形狀形成規則線路，在搖擺過程中能使受熱均勻，得到外觀整齊、質量優良的焊縫。

③焊槍直接壓靠在坡口里面擺動，解決操作者手不穩或鎢極伸出過長引起鎢極碰到坡口、熔池，造成焊縫夾鎢的現象。

④打底層仰焊位置焊接時采用內填絲，平焊位置采用外填絲的方式可以解決仰焊位置出現未焊透、余高過低及上爬坡平焊位置的焊瘤和管內成形不良的缺陷。

（2）搖擺焊的注意事項。

①焊接電流比傳統焊接方式的電流稍大。

②根據管壁厚度決定噴嘴直徑與鎢極伸出量，通常噴嘴直徑為10～12mm，鎢極伸出長度為4～5mm。

③氬氣流量比傳統焊接方式稍大，為8～10L/min。

④擺動幅度為熔合坡口兩邊鈍邊外的2 mm；搖擺過程中在坡口兩側稍作停留，中間間隙部分稍快。

⑤搖擺焊在焊接時焊槍壓入坡口（或焊縫上）內應具有一定力度，以保證向前移動均勻。

⑥左右手靈活配合搖擺，均勻送絲。

（3）搖擺焊的缺點。

焊工學起來很難，因手臂搖動幅度大，所以無法在有障礙處施焊。

4.4固定障礙管焊接技術

在鍋爐生產制造以及安裝過程中，常會遇到大量固定且緊密排列的管束，這給管束的焊接帶來諸多困難。如圖2所示的受熱蛇形管排，管節距很小，上下為42 mm，左右為97 mm。由圖2可知，大量焊口在焊接時無法用肉眼看到局部位置，難以采用通常的焊接操作手法來完成整個焊口的焊接。從所搜集到生產企業的技術資料看，可采用鏡面焊[6，8]、盲焊技術[15]以及“下向上焊”[6]等。

4.4.1鏡面焊[6，8]

鏡面焊是在焊口位置附近放置一面鏡子，利用鏡子的反射成像，通過觀察鏡子內的影像進行焊接。

4.4.1.1鏡面焊技術

鏡面焊在焊接過程中需要一些專用機具，如鏡子、焊槍以及充氣小室等。

（1）鏡面焊專用機具。

①鏡面焊用鏡子，鏡子由頭部、中部和尾部組成。頭部是一塊用不銹鋼制作的影像觀察雙面鏡，厚度1 mm。尾部是一塊強磁力吸附件，起固定鏡架的作用。中部是一根撓性金屬軟管，連接頭部和尾部，其中與頭部連接采用萬向節，可使鏡子360°旋轉。使用中可以通過拗彎撓性金屬軟管，將強磁場吸附件放置在合適位置。

②焊槍在管排節距小的情況下，剛性氬弧焊槍不能滿足現場焊接的要求，因此使用可以360°旋轉的撓性氬弧焊槍。

③充氣小室對于高合金材料需要進行背面充氬保護，而普通低碳及低合金鋼則不需要。

（2）對口間隙。

對管排位置受到限制時，平焊位置打底焊采用外填絲，仰焊位置打底焊采用內填絲。對口時仰焊位置坡口間隙為2.0～2.5 mm，平焊位置坡口間隙為2.8～3.0 mm，焊絲直徑為2.4 mm。通過平焊位置進行內填絲，且要求送絲方便自如，能很好地通過間隙觀察到熔池，保證仰焊位置不產生內凹。平焊位置會因焊縫收縮達到適宜的間隙，避免平焊打底位置產生焊瘤，并減少焊后管子對口彎折。

（3）鏡子的放置。

鏡子的放置要考慮兩個方面，一是便于通過鏡子的反射，清楚地觀察到熔池和坡口；二是不能影響焊槍的擺放位置和焊接過程中焊槍運作、行走、擺動等。鏡面焊時由于強烈的弧光反射，很難像平常焊接時對熔池觀察得清楚。通過鏡子看到的是焊縫的平面影像，且影像和手的動作與眼睛看到反向，容易造成操作上的錯覺。其放置位置如圖5所示。

圖5　鏡面焊時鏡子的放置位置

（4）點固焊。

由于仰焊位置采用了內填絲法焊接，點固焊的位置需在時鐘3點和9點處。這樣在氬弧焊打底的過程中，可方便地通過平焊位置的對口間隙觀察焊縫根部熔池。而正常焊接時點固焊位于仰焊或平焊位置。

（5）打底層焊接。

打底層焊接采用內填絲法，利用鏡子或對口間隙觀察來完成打底焊縫下半部分。打底焊的技術關鍵是要掌握好氬弧焊槍的角度。焊接過程中，焊嘴要始終保持在焊縫中心區域，并隨著熔池均勻地左右擺動向前推移。從仰焊位置到立焊位置采用斷續填絲法。當焊絲末端送入熔池邊緣被熔化后，即可將焊絲移離熔池，稍停后再將焊絲末端送入熔池邊緣，依次斷續地點滴送入熔池。需要強調的是，一定要等兩側鈍邊金屬熔化后再填絲，否則容易產生未熔合缺陷。從立焊位置進入平焊位置時，需將內填絲改為外填絲。焊絲端部緊貼在鈍邊位置，用連續填絲法均勻地將焊絲送入熔池，這樣打底焊縫反面成形比較平整。

在打底焊的整個過程中熔池必須完全打開，在視覺上熔池有滾動的情況時再填絲，這樣可以防止焊縫冷卻收縮時產生細小裂紋以及縮孔現象。為了得到良好的對口間隙，采用兩側對稱焊。

（6）填充層焊接。

打底焊完成后，肉眼無法觀察到焊縫下半部分，且焊接位置決定了焊工只能下蹲或俯臥在管子上來完成焊口的下半部分，因此仍需要采用鏡面焊進行填充和蓋面。

焊前先用鏡子觀察焊縫坡口兩側是否有凹槽，中間是否凸起。如果存在，必須打磨平整焊縫，以避免鎢極移動過程中發生碰撞。焊絲也必須結合具體的焊接位置和焊縫的弧度，適當拗曲變形，這樣既便于拿焊絲的手選擇相對開闊的位置，動作更靈活，容易將焊絲送到熔池，又可以防止焊絲干擾焊工的視線。

通過鏡子觀察熔池，弧光反射非常強烈，很難看清楚鎢極，送絲時容易引起焊絲與鎢極碰撞，為此要求焊接過程中焊絲必須緊貼焊縫且連續送絲，以減少或避免鎢極的污染。

對于管壁較厚的焊口必須采用多層多道焊。弧狀焊絲緊貼坡口一側，減少擺動幅度和送絲動作，使焊道較薄。焊完一道再焊另一道，可以降低焊縫層間溫度，防止焊縫夾渣和溫度過高引起根部焊縫的二次熔化。

（7）蓋面層焊接。

蓋面焊前首先檢查填充層焊縫的表面成形，清理附著在焊縫表面的氧化物和雜物，使焊縫周向和橫向平滑均勻，為蓋面焊創造良好的條件。

焊接時，應以兩側坡口線為基準線，熔池向母材側延伸0.5～1 mm，使焊縫的寬度比坡口寬度大1～2 mm，并始終保持這一寬度。焊縫的加強高度應呈弧形，兩側低中間略高，并在焊縫的周向上保持均勻。以兩側坡口線為基準線，焊接時一直保持焊縫的直線度。做到以上三點，就能獲得良好的焊縫尺寸和外觀成形。

4.4.1.2盲焊技術[15]

盲焊技術是在自動焊和鋁的單面焊雙面成形啟發下開發出的一種新技術。要求焊工能熟練掌握管道氬弧焊接技術并熟悉自動焊接技術原理，學習及使用盲焊操作技術。在焊接過程中，焊工要時刻注意坡口角度大小、組對間隙、鈍邊大小、焊接電流、焊槍角度、焊接位置等參數的變化對熔池溫度、根部熔合、背面余高等方面的影響。同時要加強零間隙打底穿透以及大間隙保證焊縫背面余高和成型控制的鍛煉，提高控制熔池溫度、焊縫成形的能力，以及焊槍擺動、送絲準確性和填絲多少對焊縫余高的影響。

盲焊技術分半盲焊和全盲焊兩種。在管道焊接中，通過對口間隙可以看見焊縫根部熔合情況但看不見電弧，焊絲通過對口間隙從坡口內添加到熔池中，稱作半盲焊。既看不到電弧又看不到熔池根部的焊接稱作全盲焊。半盲焊操作相對簡單，是實現全盲焊的基礎。一般來講，整道焊口只有很小的一段存在視覺盲區，在焊接時先焊這一區段，根部熔合情況可以通過其他開口處觀察到焊縫背面的熔合情況。

全盲焊焊接技巧分為打底、填充、蓋面三步。打底層焊接是盲焊的難點和重點，其次是填充層的焊接，蓋面層焊接不存在盲焊。

①打底層焊接，首先掌握好在坡口角度、對口間隙、焊接電流一定的前提下，焊接速度、填絲速度與焊縫背面熔合成型的關系，通過觀察焊槍與坡口間的位移來確定焊槍移動的速度與節奏。焊槍的傾角要保持穩定，傾角改變，熔池的熔深、熔寬都會發生改變。這些變化會造成焊工的判斷失誤，相應產生未熔合、咬邊等缺陷。在焊接過程中，腦海中始終要有一個隨焊槍移動的熔池，且能感覺到它的熔合狀態。

保持焊槍傾角穩定的操作要點:

a.焊槍抓握牢固，防止焊槍發生不必要的轉動；b.握焊槍的手腕靈活，能保證焊槍隨管子曲率轉動并保持焊槍與管子軸線夾角不變；c.以焊件為參照物隨時調整焊槍角度；d.可將瓷嘴貼到坡口內提高焊槍的穩定性。

起弧點可從盲區后方能看見的地方開始，在調整好鎢極伸出長度和焊槍角度后，確認焊絲的添加量，保證焊縫余高和盲焊段的焊接連貫性。提前預留足夠的焊絲長度，保證一次焊接完成。

在操作過程中，焊槍在坡口兩側停留時間比平時稍長，焊槍傾角保持在約80°，焊槍角度和行進速度、添絲速度保持穩定均勻。當添絲時手感流暢，沒有頂絲的感覺，說明焊縫根部熔透，鐵水透到了坡口背面。此時，焊工憑經驗感覺焊絲加夠后可停止送絲動作，但焊絲不能往后脫離熔池，焊槍在原地擺動2～3次(幅度要小)后，在確保坡口兩側熔合良好后，焊槍稍往前移，給熔池前方稍作加熱后試著填絲。當感覺填絲流暢后加夠焊絲，繼續作焊槍原地擺動動作。反復上述過程，最終完成盲焊段打底層焊接。通過仰焊位坡口間隙觀察盲焊段根部熔合情況，如有局部未熔合、未焊透，可在此引弧重熔，從仰焊位坡口間隙觀察熔合情況，確認盲焊段沒有問題后將其他部位焊接完成，結束打底層的焊接。

②填充層焊接，與打底層的焊接順序一樣，從盲區后方能看見的地方起弧開始焊接，但是，焊槍的鎢極伸出長度、焊槍角度以及焊絲添加量需要根據焊層厚度進行調整。一般厚度在8 mm以下的焊件，填充層焊接時，當電弧擺到對面坡口時基本能看清電弧和部分焊縫，操作起來相對簡單。焊絲采用斷續添加的方式，防止層間未熔合。

③蓋面層焊接，蓋面層焊接是在可視的狀態下焊接，可以從仰焊位開始分兩側完成蓋面層的焊接。在焊接時要防止焊縫兩邊高度不一樣的缺陷。焊接時，焊工從側面觀察焊縫，導致噴嘴抬得較高，焊槍的穩定性變差。焊接時注意焊槍的角度，在焊槍擺動時，以焊縫邊緣線做參照物，焊槍擺動軌跡線與焊縫邊緣線保持85°～90°的夾角，同時保證焊槍軸線與管子軸線垂直。

4.4.1.3下向上焊操作技術[6]

這種操作技法是通過改變普通向上焊時的焊接方向以及操作手法來解決仰焊部位易出現內凹缺陷的焊接技法。

（1）下向上焊操作特點。

①上向下焊是在時鐘3點立焊位置起頭過仰焊位收弧，然后再在時鐘9點立焊處起頭焊至仰焊位收弧處接頭，在這一接頭處往往要求焊工有過硬的操作技能，稍有疏忽就在接頭處形成內凹，甚至產生未熔合、未焊透等缺陷。

②下向上焊是在時鐘3點立焊位置起弧過仰焊位置收弧，然后在時鐘7點仰焊位接頭從下向上斷續送絲焊至立焊處，可有效克服仰焊位產生內凹、未焊透、未熔合等缺陷。

③下向上焊填充層金屬較厚，在后續填充層時焊條電弧焊接過程中不容易造成燒穿缺陷。

④上向下焊由于鐵水的重力導致焊層較薄，在后續焊條電弧焊填充層焊接過程中如規范選擇不當、運條不熟練等，很容易燒穿打底焊層。由于先焊的一段上向下焊，焊絲可以穿過焊縫間隙進行內填絲，有一個向上推的力，熔敷層較后一段厚，故可采用先從上焊下來再從下焊上去的方法。

⑤下向上焊雖有以上優點，但也存在一定局限性。如在時鐘9點立焊處時由于相鄰的管阻礙，可視性變差，送絲出現一定困難。如要保證質量需經一段時間反復練習，使焊絲和焊槍擺動協調一致。

（2）操作方法。

①水平固定管與管間僅有十幾毫米間隙，因此管子下半部焊接操作難度較大。為了保證根部焊縫熔合良好，打底層時采用從立焊（時鐘3點位置）部位內填絲焊至過仰焊位（時鐘6點位置）收弧，然后在收弧處接頭一直焊至立焊（時鐘9點位置）。焊接方向示意如圖6所示。

②在時鐘3點位置利用高頻引燃電弧，引弧后不加絲，使電弧移至坡口一側，待根部鈍邊熔化形成熔池后，從下方坡口間隙將焊絲送到熔池。在送進的焊絲形成第一滴鐵水后，連續送絲增大熔池面積，再用焊絲拖動熔池和電弧同時擺動到另一側坡口處形成熔池座。這時焊絲要對準熔池座中心向上頂，使鐵水不至于受重力向下墜，也便于后續立焊時的接頭。

③焊接過程中鎢極和熔池、焊絲不得接觸，避免造成夾鎢和破壞電弧穩定性。焊絲端部不要輕易脫離熔池，應連續均勻地向熔池送絲，才能保證焊縫成形美觀。在焊接同時焊工需通過對口間隙觀察管內部焊縫熔合情況，根據需要及時調整焊槍角度。焊接過程中鎢極盡量垂直于管子軸心，以便控制熔池大小。

圖6　焊接方向示意

④焊至仰焊位時，應有意識地將焊絲往根部推，使管壁內部的焊縫飽滿，避免根部凹陷。焊到過時鐘6點位置后應利用電流衰減功能，適當降低熔池溫度，以避免仰焊位置出現凹坑或其他位置出現凸出。收弧時，應向熔池送入2～3滴填充金屬使熔池飽滿，同時將熔池逐步過渡到坡口側，然后切斷控制開關，電流衰減熔池溫度逐漸降低，熔池由大變小，形成橢圓形。電弧熄滅后，應延長對收弧處氬氣保護，避免氧化或出現弧坑裂紋及縮孔。

⑤接頭前，先將收弧處打磨成斜坡狀，在斜坡后10 mm處重新引燃電弧，將電弧移至斜坡內時稍加一些焊絲，當焊至斜坡端部出現熔孔后，應立即送絲并保持和焊縫內部高低平齊，同時焊槍做小幅度擺動，使接頭部位熔合良好。

⑥過接頭后，焊槍與管子切線方向成70°～80°夾角，焊絲端部斜靠在坡口左側，焊槍作小幅橫向擺動以熔化坡口鈍邊，并向前均勻移動，焊絲在坡口側以上下往復運動方式間斷地送入電弧區域的前方，在熔池前呈滴狀加入。焊絲送進速度要均勻，以保證焊縫成形美觀。焊槍左右小幅擺動時要注意坡口兩側鈍邊熔化情況，防止根部產生未焊透缺陷。當快焊至時鐘9點位置，利用電流衰減降低熔池溫度，防止填充金屬由于溫度過高產生下墜和氧化，收弧時在保證質量的情況下，應盡量向上方焊接，以便上方立焊位的接頭。

向下焊時要特別注意兩側母材必須充分熔化，否則易產生未熔合缺陷，焊至仰焊部位時要有意識地將焊絲往根部“推”，使根部焊縫微凸，以避免凹陷，這是該操作方法的要點。

5　各種操作技能在工程實踐中的應用

上述各鎢極氬弧焊操作技術在密排固定管的全位置焊接中經過各生產企業的具體實踐，在相應的施工焊接過程中得到了應用。有關文獻對每一種操作方法及工藝過程都有詳細介紹。如內填絲和鏡面焊在上海外高橋電廠三期的2×1 000 MW超超臨界鍋爐中得到應用[6]。盲焊技術則在遼陽化纖總廠乙烯裝置8#裂解爐改造工程中得到應用[15]。下向上焊技術在湖北省電力建設第一工程公司實施的項目建設中得到應用[6]。搖擺焊技術早在20世紀80年代就已經在大亞灣核電項目建設中得到應用[11]。

總之，各種操作方法各有優勢，也存在不足之處。不論何種方法，都需要企業加強技術培訓，然后根據生產需要選擇最適合的操作技能。

6　結論

（1）鍋爐作為重要的能源轉換設備，其質量保證對于國民經濟具有非常重要的意義。

（2）鍋爐固定密排管道的焊接因其位置的限制，焊接難度大，需要采取特殊的工藝措施和操作技巧。

（3）氬弧焊的操作方法很多，各方法具體操作靈活多變，進行障礙管道單面焊雙面成形操作技術有很多方式，各生產企業可根據各自焊工的技術水平選擇適合的技法進行培訓后用于焊接生產作業。

[1]低中壓鍋爐用無縫鋼管GB3087-1999[M].北京：中國標準出版社，1999.

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Dense line of fixed tube of welding operation skill and application research

JIN Mingyuan1，JIANG Yingtian2，FAN Xiaorong3，KONG Weibin2，GAO Xuepeng2
（1.Fushun Special Equipment Supervision and Inspection Institute，Fushun 113006，China；2.Liaoning Shihua University，Fushun 113001，China；3.The Second Construction Company of CNPC，Lanzhou 730060，China）

From the boiler of dense line of fixed furnace tube of welding operation of technical difficulties，present that tungsten argon arc welding is the first choice welding method to ensure the quality of boiler tube manufacturing.Introduce the basic operation of tungsten argon arc welding technology.Through expounded in detail，the current is applied to dense line of fixed obstacles in tube tungsten argon arc welding of the characteristics of various special operation method，operation of techniques and applications.

dense line of fixed obstacles in tube；TIG welding；Mirror welding；the wire filling；swing welding；bottom up welding

TG457.6

A

1001－2303（2016）02－0018-08

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.02.04

2015－04－21；

2015－06－18

金明遠（1970—），男，遼寧撫順人，學士，主要從事焊接工藝與質量管理方面的工作。