拉弧式螺柱焊接技术的应用与效益分析
来源:用户上传
作者:
摘 要：现如今，我国工程技术行业不断发展的同时，螺柱焊接技术的不断成熟，不但在船舶行业，汽车工业及建筑业有应用，在电力与电器行业也有广泛应用。具体针对电力建设行业，其主要适用于保温螺柱安装焊接、钢结构螺柱/螺栓安装焊接可免开孔穿装，建筑装修固定螺栓安装焊接（固定、悬挂）。该文主要分析拉弧式螺柱焊接技术的应用与效益。
关键词：可靠 拉弧式螺柱焊接 受限 重点
中图分类号：TG453 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）12（a）-0100-02
1 拉弧式螺柱焊接技术特点介绍
（1）螺柱焊接为半自动焊接技术，根据设备设定的參数，自动完成螺柱焊接，适合受限空间作业。燃机罩壳内空间狭小、且存在多方交叉作业的情况，如果保温螺杆焊接施工时间持续较长，将对其他施工造成一定的影响，而螺柱焊接方法效率较高，对于施工工期有较大的改善，能够更好地减少交叉作业冲突时间，为整个施工进展创造更好的条件。
（2）螺柱焊接完成的螺柱焊缝质量良好，焊接接头可以达到很高的强度（螺柱焊接的接头强度不低于螺柱本身的强度），且基本能够一次成形，能够良好地满足燃机罩壳保温对螺柱焊缝质量的要求。螺杆焊接过程中使用焊枪对螺柱的垂直度进行调整，可较好地确保螺杆安装的垂直度，而不像传统手工氩弧焊方法还需要一人进行安装固定螺杆，且常常出现垂直度产生偏差的情况。
（3）螺柱焊接的焊接过程是短时间、大电流，焊接熔深较小，能够焊接到很薄的板材上，可以有效地避免焊接过程中损伤燃机排气段设备母材。
（4）螺柱焊接方法操作简单成本低，仅需一名焊接操作工就能完成施工（传统手工氩弧焊方法则需要另一个人员配合安装就位保温螺杆），且相对于氩弧焊焊工培训周期长、培训成本高、培训难度大，螺柱焊接操作工只需进行较短时间培训即可胜任工作，因此，螺柱焊接培训成本、人工成本更低。螺柱焊接方法相对于传统手工氩弧焊方法可免除氩气、氩气表、填充焊丝等材料，从而节省材料成本。
2 拉弧式螺柱焊接技术控制的重点
螺柱焊接的技术控制主要分为两部分：一为试验螺柱焊接主要相关参数的设定和调整，也用于完成焊接工艺评定记录（PQR）和焊工技能评定（WPQ）;二为现场通过试验进行螺柱焊接质量验证，相应的参数设定和调整均达到最佳数值。弯曲试验用于测试螺柱焊接的焊缝质量。分别对1S（平焊）、2S（横焊）、4S（仰焊）这3个不同方向完成的试验螺柱焊接接头进行弯曲试验，试验螺柱焊接接头质量符合要求。
拉弧式螺柱焊接技术主要控制的要素：时间控制、线能量选择、保护措施、螺柱操作。上述4个要素参数确定，需要在焊接前根据螺柱直径和母材厚度、材质进行匹配。不同制造商的焊接工艺参数也有所差别，因此正式焊接开始前要多次试焊，综合评定焊缝外观检查、无损检测、力学性能等，调节出符合要求的螺柱焊接工艺参数。
（1）把控焊接时间。焊接热输入量直接受控于电流持续供给时间，同时也包括对焊接预引弧时间的把控，其对焊接熔合及熔深影响较大，一般电源的引弧电流固定而通过引弧时间控制焊接熔深。根据周期长短进行控制，短则40～100ms，长则范围要宽些。焊接时间控制也可以用公式（1）（2）进行估算，有利对焊接时间的测算。
TW=（2～4）d，d≤12mm （1）
TW=（4～5）d，d>12mm （2）
焊接线能量选择（IMAX）：焊接电流控制要结合根据螺柱的直径确定，电流作为焊接线能量控制的核心，一般在300～3000A内连续可调。
（2）保护措施。气体保护、无外加保护和陶瓷套圈保护措施均可应用与拉弧式螺柱焊接的保护。气体保护措施使用的气体主要有CO2、Ar;无外加保护多用于螺柱直径≤6mm的拉弧式螺柱焊接;陶瓷套圈的形式则根据螺柱焊脚的外观成型要求选择。
（3）螺柱操作。包括螺柱的伸出长度和提升高度的操作。螺柱的伸出长度决定螺柱熔化长度，一般控制在直径的1.5～6.5mm与螺柱直径成正比，提升高度与螺柱直径也成正比，约1.5～7.5mm。提升高度的合理操作能有效防止熔滴过渡时短路引起的电弧不稳避免焊接质量不佳。
焊接工艺参数确定后对焊接接头工艺进行评定，符合要求后方可程序化一类焊接工艺参数。接头质量分析如下。
（1）优良焊接接头。焊缝均匀饱满地分布在螺柱基部周围，焊脚有光滑的表面和光滑的锯齿边缘（陶瓷套圈端面有锯齿）。
（2）过热焊接接头。较低、凹面的焊脚，但焊缝表面光滑。主要原因可能为焊接热输入量过大，即电流过大、焊接时间过长。解决方法：减少时间，减小电流，或两者兼有。
（3）欠温焊接接头。焊缝完成，但过渡不圆滑，且有灰色、颗粒表面。主要原因可能为热输入量较小或焊接时间不足，即焊接电流较小、焊接时间过短。解决方法：增加时间，增大电流，或两者兼有。
3 拉弧式螺柱焊接技术与手工氩弧焊焊接工艺的效益分析
以往项目基本采用手工氩弧焊焊接的方式进行保温螺杆的焊接，但普遍存在以下几个问题。
（1）由于保温螺杆直径较小，存在较大的焊接难度，再加上焊前还需要另一个人对每个保温螺杆进行安装就位，因此手工氩弧焊焊接效率较低。
（2）由于焊接时需要安装人员与焊工进行配合，容易产生安装焊接后保温螺杆不垂直的情况，加之保温螺杆直径较小，焊接质量控制也存在一定的难度，容易产生熔合不良的质量缺陷。
（3）手工氩弧焊焊接时，至少同时需要2名施工人员参与施工，人工成本较高。
从以上分析来看，拉弧式螺柱焊接方法除了设备成本偏高外，其他成本均比手工氩弧焊焊接方法低很多，且随着焊接工作量的增加，工期的差距将会越来越大，成本差异将越发明显，绩效效益较好。
4 结语
拉弧式螺柱焊的优点：节省时间和材料成本，焊缝质量高，能够进行全位置焊接，焊后少变形，螺柱焊接的焊接过程是短时间、大电流，焊接熔深较小，能够焊接到很薄的板材上，可以有效地避免损伤工件母材，拉弧式螺柱焊人工成本更低，适合受限空间作业，节省工期;由此可见使用螺柱焊接方法代替传统手工氩弧焊焊接方法在保温螺杆焊接施工方面有很大的优势。
参考文献
[1] AWSD1.1-2010，钢结构焊接规范，试验螺柱焊接[S].美国国家标准学会，2010.
[2] GB 15579.1-2013，弧焊设备，第1部分：焊接电源[S].中国国家标准化管理委员会，1995.
[3] 张义.螺柱焊焊接技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，2009.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15124671.htm
