高效热丝TIG自动焊在电站锅炉中的应用探究
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作者:周海涛
摘 要：高效热丝TIG自动焊是一种现代化焊接工艺，操作方便，效率高，且质量稳定，焊缝成形完美，探伤一次合格率高，完全能够满足目前电站锅炉生产制造在焊接上的技术需求，被广泛应用于小口径管对接、大口径管对接、接管堆焊等领域。本文探讨了热丝TIG焊概述，分析研究了高效热丝TIG自动焊在电站锅炉中的应用管理。
关键词：高效热丝TIG自动焊 电站锅炉 应用
中图分类号：TE973 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）10（a）-0096-02
锅炉是电站中的关键性设备，其生产制造工艺复杂，流程严谨，以焊接工艺为例，每台锅炉受热面管子有3万余个对接焊口，而且在蛇形管等部件上还有大量小口径管子对接制造焊口，焊接难度大，工作量大，且质量要求高。热丝TIG自动焊是一种操作方便、生产效率高、质量稳定、焊缝成形完美、探伤一次合格率高的现代化焊接工艺，在电站锅炉生产制造中得到了广泛的应用。
1 热丝TIG焊概述
热丝TIG焊是在原有冷丝TIG焊基础上改造而来的，装置中增设了独立焊丝加热装置，加热电源中的导电块可以将焊丝伸出长部分加热，由于电阻效应，被加热部分会产生热量，让焊丝在送进熔池前，被加热至预定温度，这样可有效提升焊丝熔敷速度，从而提升熔敷率及焊接速度，全面提升焊接效率。
高效热丝TIG自动焊设备构成复杂，主要由焊接主机、焊接电源系统、热丝电源系统、水冷系统等硬件设施，以及电气控制系统、焊接摆动控制器、弧长控制器、焊接工艺参数采集和存储系统等软件设施组成，其中，所使用的电源较为特殊，是具有脉冲和无脉冲功能的TIG 焊专用逆变电源。而且，相关技术设备的操控是极为简单易学的，上手速度快，以蛇形管直管对接焊接为例，这一生产过程中，每组管圈的原材料有4～5种，可选用的焊丝有2道3种，设备可根据焊接需求，借助与2丝自动切换、3丝自动切换送丝系统，实现焊丝自动切换，且切换流程平稳性高、定位准确[1]。此外，这是一种自动化程度极高的焊接装置，借助闭环控制的方式，可实现对焊接电流、电弧电压、卡盘转速、摆动速度、热丝电流、送丝速度等工艺参数的自动化控制，作业前选定焊接程度，即可自动作业。且系统具有数据采集处理功能，可动态监测焊接过程，同时，相关作业数据会经处理后储存在数据库中，工作人员通过局域网，即可远程登录服务器，访问数据库，获取焊接工艺参数、焊接时间、焊缝数量等信息，作为生产决策制定的依据。同时，所监测的工艺参数可作为设备故障诊断的依据，对于高效热丝TIG自动焊设备的养护维修有很大的帮助。
从技术优势上看，热丝TIG自动焊由于焊丝熔敷速度的提升，生产效率显著升高，而且焊缝质量好且稳定，焊缝成形完美，具有极高的推广应用价值。在应用这一工艺时，熔池的输入热量相对较低，作业人员可以通过调整焊接熔池热输入，来提升填充丝熔化速度，从而降低母材的稀释率。这一技术装置的焊接过程热影响区相对狭窄，可获得较细的焊缝晶粒和较小的焊接应力，这是这一工艺焊接质量高且稳定的主要原因。而且，焊丝在进入熔池前已经受热，表面的油污及杂质早已挥发，所以产生焊接缺陷的风险也大大降低，这是高效热丝TIG自动焊的焊缝探伤一次合格率的原因所在。
2 高效热丝TIG自动焊在电站锅炉中的应用管理
高效热丝TIG自动焊工艺不是完美无缺的，还是需要工作人员加强管控，由于焊接工艺参数选择不当、操作不当等缘故，还是会出现很多焊接缺陷，比如说焊接接头未熔合、未焊透，焊接部位存在气孔、裂纹、焊瘤等。由于这一工艺的批量化作业特征，这些缺陷也是批量出现的，这对于企业产品质量会造成极大的冲击，影响到企业的口碑与形象[2]。虽然说，产品生产制造完成后，会进行严格的焊接缺陷检测，但是有一些危害较高的焊接缺陷，如层间未熔合，是无法经由RT、RTV、DR等现阶段常用的无损检测手段发现的，必须在生产环节，采用合理手段加以管控。
2.1 固定参数的调节
生产前，反复展开多次工艺试验，选择最恰当的固定工艺参数，具体包括钨极与焊丝距离、夹角，以及钨极与管子中心的偏移距离、钨极伸出长、焊丝伸出长等。焊接作业前，根据生产需求调整好工艺参数，焊接过程保持不变，从而保障焊接品质的稳定性。
2.2 热丝TIG自动焊的焊接工艺控制
在热丝TIG自动焊的焊接过程中，涉及大量工艺参数，比如说焊丝直径、焊接电流、电弧电压、卡盘转速、摆动速度、热丝电压、送丝速度等，这些工艺参数的选择，以及参数间的匹配度，将直接影响到焊接质量及效率。为了优化焊接品质，企业在引进相关设备后，往往需要进行大量的试验，明确不同材质、不同壁厚所对应的最佳焊接工艺参数，然后再进行焊接程序的设计与创编，将之输入控制系统中，生产时，直接根据焊接工艺规程，选用匹配的焊接程序，设备即可连续自动完成整个接头的焊接。电站锅炉在焊缝打底层上有着严格的要求，既要保证根部焊透，又要避免烧穿，所以在工艺参数设置上，应格外精细，焊接电流不可过大，因为过渡层根部厚度较薄，电弧电压相对较高，这样才能让焊缝成形为凹形，为填充层的焊接打好基础。填充层焊缝宽度较为稳定，所以焊接工艺参数变数也不大，技术人员会根据焊缝宽度变化对电弧电压作出细微的调整，使焊缝成形为盖面，同时适当减小焊接电流，减少送丝，这样焊缝成形较为平滑[3]。在进行盖面焊时，电弧电压应较高，让焊枪不断摆动，且保持较大的摆宽，以保证盖面层质量。
2.3 典型缺陷的处置
針对热丝TIG焊重熔，可采取几点防控措施：（1）部分材料如T23钢容易产生再热裂纹，焊接接头可采用热丝TIG焊重熔工艺，规避问题的发生，而且这一工艺还能够增强接头疲劳强度上亦有显著效果;（2）将焊缝两侧热影响区及周边10mm区域都打磨清理一下，直至其呈现金属光泽;（3）熔焊时，不填焊丝，直接将钨极调在熔合线上熔焊，这样可保证粗晶区被完全熔化;（4）将焊缝包扎起来，减缓冷却速度;（5）定期清理焊缝及熔焊焊道表面，减少杂质。焊缝层间未熔合是一种目前常用的无损探伤技术均无法检测出来的缺陷，危害甚大。这一缺陷的产生，与焊接时焊接电流过小、焊接速度过快、送丝速度过快、送丝位置靠后、填充金属中混有氧化物类高熔点夹杂物等因素相关，为避免这一缺陷的产生，技术人员应该通过工艺试验，优化不同壁厚匹配的焊接工艺参数。
3 结语
电站锅炉生产制造过程中，所使用的焊接材料多为ERNiCr-3、ERNiCrCoMo-1等，这些材料金属流动性差，容易产生焊接缺陷，如若采用TIG焊，生产效率及焊接质量均无法达标，返修量大，会影响到产品生产进度。为了解决这一问题，优化生产效益，企业开始引进现代化焊接工艺，比如说高效热丝TIG自动焊，这一焊接技术无论是操作简便度、焊接质量、焊缝成形度上，均优于传统TIG焊，且相关设备机械化程度高，对于锅炉生产制造的自动化、智能化发展有着积极意义。
参考文献
[1] 王匀，陈英箭，许桢英，等.基体表面粗糙度对热丝TIG堆焊Inconel625组织和耐腐蚀性能的影响[J].材料工程，2018（7）：94-99.
[2] 姚宗湘，李东，王刚，等.X80管线钢热丝TIG焊接接头显微组织和力学性能[J].电焊机，2017（8）：15-18.
[3] 王岚，王伟波，孙福成，等.CPR1000反应堆压力容器安全端焊接缺陷原因分析与质量优化[J].焊接技术，2016（5）：179-181.
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