有孔集箱端蓋防焊接磁偏吹工藝措施

魏曉艷 龍本仁 陳可風(fēng)

摘要：有孔集箱端蓋與集箱本體焊接過程中，由于接地線裝置和焊接位置不斷的變化，不是一個穩(wěn)定的焊接回路，導(dǎo)致焊接電弧產(chǎn)生磁偏吹。焊接磁偏吹導(dǎo)致焊縫外部成型差，不美觀，焊縫內(nèi)部有咬邊、氣孔等缺陷，焊縫質(zhì)量不合格，焊接效率低。為提高有孔集箱端蓋焊縫成形和質(zhì)量，設(shè)計一種防磁偏吹工裝，能有效避免焊接磁偏吹，提升焊縫外觀成形，提高焊縫內(nèi)部質(zhì)量，有孔集箱端蓋焊接效率大幅度提升。

關(guān)鍵詞：有孔集箱端蓋;焊接磁偏吹;咬邊;氣孔;效率

概述

隨著公司不斷的發(fā)展，鍋爐產(chǎn)品訂單量的上升，提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率是公司所有部門追求的目標。在鍋爐系統(tǒng)主要部件——集箱的生產(chǎn)過程中，端蓋與集箱本體的焊接是非常重要的一道前期工序，其焊接質(zhì)量和效率直接影響了所有后續(xù)工序直至整根集箱，甚至是整臺鍋爐產(chǎn)品的履約率和安裝進度、安全系數(shù)。

端蓋與集箱本體在焊接時，通過工件、地線（含地線固定工裝）、焊機形成一個完整的焊接回路，穩(wěn)定的焊接回路是焊接質(zhì)量的保證。一直以來，集箱本體與端蓋焊接時，均是在端蓋中心位置點焊一根鋼管，再將掛有焊接地線的一塊吊板套掛在鋼管上（如右圖1所示），這樣當工件轉(zhuǎn)動時，地線卻不會隨之轉(zhuǎn)動，避免地線的纏繞、打結(jié);同時通過吊板和地線的自重保證地線連接的穩(wěn)定性，且鋼管與端蓋的接觸點到本體與端蓋連接環(huán)焊縫一周的距離是一致的，不會產(chǎn)生焊接磁場偏移而形成磁偏吹。

但是，對于存在焊接手孔的端蓋，由于端蓋中心有孔，只能將鋼管點焊在孔的邊緣（如右圖2所示），這樣一來點焊位置到本體與端蓋連接環(huán)焊縫一周的距離不一致，焊接過程中易出現(xiàn)磁偏吹現(xiàn)象，影響焊縫的內(nèi)部質(zhì)量和外觀成形。因此，有孔端蓋與集箱本體的焊接質(zhì)量普遍低于指標數(shù)據(jù)。

在這種情況下，我們設(shè)想了多種改進方式：

1.利用車間內(nèi)的管路壓縮空氣，采用氣動工裝抱夾住集箱本體，再想辦法將鋼管或地線直接固定在氣動工裝，但氣動工裝的設(shè)計難度大，且工裝結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

2.利用強磁鐵將地線工裝吸附在工件中，但強磁鐵進入焊接回路后，仍然會引起焊接磁場的變化，無法有效解決焊接磁偏吹問題。

3.模擬端蓋形狀，利用廢棄的管接頭、集箱封板組成一個小“端蓋”，將鋼管焊接在這個小“端蓋”的中心位置，再將小“端蓋”蓋住集箱蓋上的孔并點焊在端蓋上，點焊時，沿小“端蓋”圓周方向均勻分布點焊兩到三個焊點。

經(jīng)過討論，我們決定選擇方案3進行試驗，方案示意圖如下圖3所示。

2.試驗

我們利用大彎管割下來的彎管余量，上機床兩端加工平齊后，用一塊焊接封板封堵住一端，四周滿焊固定，再將套掛吊板的鋼管垂直焊接在封板的中心，形成一個焊接地線掛靠工裝。

實驗結(jié)果表明，采用新的地線工裝可以有效的避免焊接磁偏吹現(xiàn)象，大幅度降低了焊接缺陷產(chǎn)生的概率，處理缺陷所花費的人工、時間和各種輔材的成本也大大降低。

3.與傳統(tǒng)方法對比

圖4所示為以前在焊接有孔端蓋集箱時地線掛靠方式，套掛鋼管焊在端蓋中心孔的邊緣，離焊接坡口一周的距離不一致，每道焊縫都會產(chǎn)生因磁偏吹而引起的氣孔、未熔合、夾渣及焊縫搭接不好、成形不良的現(xiàn)象，因此焊工不得不中斷焊接工作，對產(chǎn)生的焊接缺陷進行清除、手工補焊后才能繼續(xù)進行埋弧焊，既消耗了人工成本、時間成本，還造成了砂輪片、焊材等輔材及工器具的損耗。

圖5是采用新設(shè)計的簡易工裝后的實際效果圖，由于地線工裝與端蓋的接觸部位到焊縫一周的距離是一致的，因此有效避免了焊接磁偏吹的產(chǎn)生，進而減少了焊接缺陷的出現(xiàn)，降低了缺陷處理成本。

4.創(chuàng)新前后經(jīng)濟效益對比

經(jīng)測算，在使用新地線工裝前，端蓋與集箱本體的對接焊縫出現(xiàn)焊接缺陷的概率達到95%以上，即一次合格率不到5%（注：該合格率不同于探傷合格率，因缺陷在焊接過程中已經(jīng)得到處理，而不是經(jīng)探傷發(fā)現(xiàn)后再處理）。同時，為處理因磁偏吹導(dǎo)致的焊接缺陷，每條對接焊縫約需要30～50分鐘的處理時間，包括吊裝、修磨、補焊，具體時間視產(chǎn)生的缺陷的類型及處理難度而定，平均約40分鐘。

經(jīng)統(tǒng)計，2019年截止12月份，共焊接了有孔端蓋與集箱本體對接焊縫約302條，按一次合格率5%，單條焊縫缺陷處理平均時間40分鐘計算，共可節(jié)約工時約11476分鐘。

5.結(jié)論

1）新的防磁偏吹工裝可有效消除焊接磁偏吹，保證有孔集箱端蓋的焊縫質(zhì)量，且焊縫成形美觀。

2）新的防磁偏吹工裝焊大大縮短集箱生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率;

3）新的防磁偏吹工裝焊大幅度節(jié)省勞動工時，在制造中可大力推廣。

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作者簡介：魏曉艷（1988—），女，江西省南昌市，中級工程師，本科，南昌航空大學(xué)，焊接技術(shù)與工程，主要研究方向：壓力容器焊接。