高效熱絲TIG自動焊在電站鍋爐中的應用探究

周海濤

摘? ?要：高效熱絲TIG自動焊是一種現代化焊接工藝，操作方便，效率高，且質量穩定，焊縫成形完美，探傷一次合格率高，完全能夠滿足目前電站鍋爐生產制造在焊接上的技術需求，被廣泛應用于小口徑管對接、大口徑管對接、接管堆焊等領域。本文探討了熱絲TIG焊概述，分析研究了高效熱絲TIG自動焊在電站鍋爐中的應用管理。

關鍵詞：高效熱絲TIG自動焊? 電站鍋爐? 應用

中圖分類號：TE973? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）10（a）-0096-02

鍋爐是電站中的關鍵性設備，其生產制造工藝復雜，流程嚴謹，以焊接工藝為例，每臺鍋爐受熱面管子有3萬余個對接焊口，而且在蛇形管等部件上還有大量小口徑管子對接制造焊口，焊接難度大，工作量大，且質量要求高。熱絲TIG自動焊是一種操作方便、生產效率高、質量穩定、焊縫成形完美、探傷一次合格率高的現代化焊接工藝，在電站鍋爐生產制造中得到了廣泛的應用。

1? 熱絲TIG焊概述

熱絲TIG焊是在原有冷絲TIG焊基礎上改造而來的，裝置中增設了獨立焊絲加熱裝置，加熱電源中的導電塊可以將焊絲伸出長部分加熱，由于電阻效應，被加熱部分會產生熱量，讓焊絲在送進熔池前，被加熱至預定溫度，這樣可有效提升焊絲熔敷速度，從而提升熔敷率及焊接速度，全面提升焊接效率。

高效熱絲TIG自動焊設備構成復雜，主要由焊接主機、焊接電源系統、熱絲電源系統、水冷系統等硬件設施，以及電氣控制系統、焊接擺動控制器、弧長控制器、焊接工藝參數采集和存儲系統等軟件設施組成，其中，所使用的電源較為特殊，是具有脈沖和無脈沖功能的TIG 焊專用逆變電源。而且，相關技術設備的操控是極為簡單易學的，上手速度快，以蛇形管直管對接焊接為例，這一生產過程中，每組管圈的原材料有4～5種，可選用的焊絲有2道3種，設備可根據焊接需求，借助與2絲自動切換、3絲自動切換送絲系統，實現焊絲自動切換，且切換流程平穩性高、定位準確[1]。此外，這是一種自動化程度極高的焊接裝置，借助閉環控制的方式，可實現對焊接電流、電弧電壓、卡盤轉速、擺動速度、熱絲電流、送絲速度等工藝參數的自動化控制，作業前選定焊接程度，即可自動作業。且系統具有數據采集處理功能，可動態監測焊接過程，同時，相關作業數據會經處理后儲存在數據庫中，工作人員通過局域網，即可遠程登錄服務器，訪問數據庫，獲取焊接工藝參數、焊接時間、焊縫數量等信息，作為生產決策制定的依據。同時，所監測的工藝參數可作為設備故障診斷的依據，對于高效熱絲TIG自動焊設備的養護維修有很大的幫助。

從技術優勢上看，熱絲TIG自動焊由于焊絲熔敷速度的提升，生產效率顯著升高，而且焊縫質量好且穩定，焊縫成形完美，具有極高的推廣應用價值。在應用這一工藝時，熔池的輸入熱量相對較低，作業人員可以通過調整焊接熔池熱輸入，來提升填充絲熔化速度，從而降低母材的稀釋率。這一技術裝置的焊接過程熱影響區相對狹窄，可獲得較細的焊縫晶粒和較小的焊接應力，這是這一工藝焊接質量高且穩定的主要原因。而且，焊絲在進入熔池前已經受熱，表面的油污及雜質早已揮發，所以產生焊接缺陷的風險也大大降低，這是高效熱絲TIG自動焊的焊縫探傷一次合格率的原因所在。

2? 高效熱絲TIG自動焊在電站鍋爐中的應用管理

高效熱絲TIG自動焊工藝不是完美無缺的，還是需要工作人員加強管控，由于焊接工藝參數選擇不當、操作不當等緣故，還是會出現很多焊接缺陷，比如說焊接接頭未熔合、未焊透，焊接部位存在氣孔、裂紋、焊瘤等。由于這一工藝的批量化作業特征，這些缺陷也是批量出現的，這對于企業產品質量會造成極大的沖擊，影響到企業的口碑與形象[2]。雖然說，產品生產制造完成后，會進行嚴格的焊接缺陷檢測，但是有一些危害較高的焊接缺陷，如層間未熔合，是無法經由RT、RTV、DR等現階段常用的無損檢測手段發現的，必須在生產環節，采用合理手段加以管控。

2.1 固定參數的調節

生產前，反復展開多次工藝試驗，選擇最恰當的固定工藝參數，具體包括鎢極與焊絲距離、夾角，以及鎢極與管子中心的偏移距離、鎢極伸出長、焊絲伸出長等。焊接作業前，根據生產需求調整好工藝參數，焊接過程保持不變，從而保障焊接品質的穩定性。

2.2 熱絲TIG自動焊的焊接工藝控制

在熱絲TIG自動焊的焊接過程中，涉及大量工藝參數，比如說焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、卡盤轉速、擺動速度、熱絲電壓、送絲速度等，這些工藝參數的選擇，以及參數間的匹配度，將直接影響到焊接質量及效率。為了優化焊接品質，企業在引進相關設備后，往往需要進行大量的試驗，明確不同材質、不同壁厚所對應的最佳焊接工藝參數，然后再進行焊接程序的設計與創編，將之輸入控制系統中，生產時，直接根據焊接工藝規程，選用匹配的焊接程序，設備即可連續自動完成整個接頭的焊接。電站鍋爐在焊縫打底層上有著嚴格的要求，既要保證根部焊透，又要避免燒穿，所以在工藝參數設置上，應格外精細，焊接電流不可過大，因為過渡層根部厚度較薄，電弧電壓相對較高，這樣才能讓焊縫成形為凹形，為填充層的焊接打好基礎。填充層焊縫寬度較為穩定，所以焊接工藝參數變數也不大，技術人員會根據焊縫寬度變化對電弧電壓作出細微的調整，使焊縫成形為蓋面，同時適當減小焊接電流，減少送絲，這樣焊縫成形較為平滑[3]。在進行蓋面焊時，電弧電壓應較高，讓焊槍不斷擺動，且保持較大的擺寬，以保證蓋面層質量。

2.3 典型缺陷的處置

針對熱絲TIG焊重熔，可采取幾點防控措施：（1）部分材料如T23鋼容易產生再熱裂紋，焊接接頭可采用熱絲TIG焊重熔工藝，規避問題的發生，而且這一工藝還能夠增強接頭疲勞強度上亦有顯著效果;（2）將焊縫兩側熱影響區及周邊10mm區域都打磨清理一下，直至其呈現金屬光澤;（3）熔焊時，不填焊絲，直接將鎢極調在熔合線上熔焊，這樣可保證粗晶區被完全熔化;（4）將焊縫包扎起來，減緩冷卻速度;（5）定期清理焊縫及熔焊焊道表面，減少雜質。焊縫層間未熔合是一種目前常用的無損探傷技術均無法檢測出來的缺陷，危害甚大。這一缺陷的產生，與焊接時焊接電流過小、焊接速度過快、送絲速度過快、送絲位置靠后、填充金屬中混有氧化物類高熔點夾雜物等因素相關，為避免這一缺陷的產生，技術人員應該通過工藝試驗，優化不同壁厚匹配的焊接工藝參數。

3? 結語

電站鍋爐生產制造過程中，所使用的焊接材料多為ERNiCr-3、ERNiCrCoMo-1等，這些材料金屬流動性差，容易產生焊接缺陷，如若采用TIG焊，生產效率及焊接質量均無法達標，返修量大，會影響到產品生產進度。為了解決這一問題，優化生產效益，企業開始引進現代化焊接工藝，比如說高效熱絲TIG自動焊，這一焊接技術無論是操作簡便度、焊接質量、焊縫成形度上，均優于傳統TIG焊，且相關設備機械化程度高，對于鍋爐生產制造的自動化、智能化發展有著積極意義。

參考文獻

[1] 王勻，陳英箭，許楨英，等.基體表面粗糙度對熱絲TIG堆焊Inconel625組織和耐腐蝕性能的影響[J].材料工程，2018（7）：94-99.

[2] 姚宗湘，李東，王剛，等.X80管線鋼熱絲TIG焊接接頭顯微組織和力學性能[J].電焊機，2017（8）：15-18.

[3] 王嵐，王偉波，孫福成，等.CPR1000反應堆壓力容器安全端焊接缺陷原因分析與質量優化[J].焊接技術，2016（5）：179-181.