松下KRII-500型弧焊電源焊接火電廠鋁母線工藝研究

王世強，劉毅，張宏偉

(山西省電建四公司，山西太原030012)

松下KRII-500型弧焊電源焊接火電廠鋁母線工藝研究

王世強，劉毅，張宏偉

(山西省電建四公司，山西太原030012)

通過分析火力發電廠鋁母線的使用特點和性能要求，結合鋁的焊接性和KRII－500型晶閘管控制MIG／MAG焊弧焊電源特點，研究了本焊機MIG焊焊接鋁母線工藝。制定合理的焊接工藝規范參數，并在600MW超臨界機組鋁母線安裝中順利實施，效果良好，對以后在鋁母線的檢修和安裝中取代昂貴的鋁焊接專機有一定的參考價值。

鋁母線；MIG焊；KRII－500弧焊電源

1 概述

鋁母線是火力發電廠重要的電氣設備，是發電機出口和變壓器之間的連接通道。在高電壓、大電流運行工況下對安裝焊縫的內在質量和外表質量的要求很高，其焊接安裝質量直接關系到機組以及電網的安全穩定運行。以往鋁母線焊接均采用專用焊機，其價格昂貴，且適用性小、利用率低(每臺機組母線焊接安裝時間不超過2個月，其余時間處于閑置狀態)。松下KRII－500型弧焊電源(見圖1)完全克服了以上缺點，價格便宜(不到專機價格的1／4)，不焊鋁母線時可進行CO2氣體保護焊。焊接鋁母線的質量完全滿足其性能要求，這在國電霍州發電廠2×600 MW工程＃1機組鋁母線的焊接安裝中得到了證實。

圖1 松下KRII－500型弧焊電源

火力發電廠鋁母線常用牌號、成分和性能如表1所示。

表1 火力發電廠鋁母線常用牌號和性能

2 鋁的焊接性分析

(1)鋁及其合金化學性能活潑，表面易形成氧化膜，且多具有難熔性質(如Al2O3熔點2 050℃，MgO熔點2 500℃)，加之鋁導熱性強，焊接時容易造成未熔合現象，由于鋁由固態轉變為液態并無顏色變化，因此坡口未熔合不易確定。

(2)鋁的表面氧化膜吸收大量的水分，是形成焊縫氣孔的重要原因之一。

(3)鋁及其合金線膨脹系數大(約為鋼的2倍)、熔點低(純鋁660℃)、高溫強度小、導熱性強、焊接時容易產生變形。

3 松下KRII－500型弧焊電源特性

(1)KRII－500為晶閘管控制MIG／MAG弧焊電源，型號為YD－500KR，具有CO2氣體保護焊、MIG焊和MAG焊功能，電源特性說明如圖2所示。

圖2 松下KRII－500型弧焊電源特性說明

(2)MIG焊時直流反接，焊接鋁、鎂等金屬有良好的陰極霧化作用，可有效去除氧化膜，提高接頭的焊接質量。

(3)采用晶閘管整流控制焊機的焊接電壓輸出，由于電源外特性軟，短路峰值電流較低，所以焊接飛濺較小，而且短路結束后燃弧電流下降慢，燃弧能量較大，焊縫成形較好，但是這種焊機電弧穩定工作范圍比較窄，所以焊機參數的設定難度相對較大。

4 焊接工藝

4.1 焊接方法和焊接材料

采用半自動熔化極氬弧焊(MIG)，配套使用松下KRII－500焊接電源，直流反接。

仍以包頭市供電局的低壓用戶每月的用電量約為200千瓦時，則用戶每天每小時的用電量為0.28千瓦時；按每月停電用戶數占費控總數的2%來計算，則采用費控策略后可節省1.25小時的復電時間，則1.25小時的供電量為3750千瓦時，則包頭供電公司年增加售電量為45000千瓦時。

焊絲選用抗裂性強、通用性廣的SAlSi－1(S311)焊絲(φ 1.2 mm)。保護氣體為氬氣，純度大于等于99.99%，否則易產生氣孔。

4.2 焊接接頭

焊縫形式全部為搭接，如圖3所示。

圖3 鋁母線焊縫接頭形式示意

共箱母線：導體12 mm＋12 mm，450個接頭，外殼5 mm＋5 mm，134套。

主回路離相封閉母線：導體15 mm＋15 mm，外殼10 mm＋10 mm，共計34套。

分支回路離相封閉母線：導體10 mm＋10 mm，外殼5 mm＋5 mm，共計28套。

4.3 焊前準備

(1)妥善保管焊絲。密封好的焊絲一般不需要清洗，可直接使用，使用后應用塑料膜包好防止氧化和污染。

(2)搭接焊縫為使其緊密，可采用木錘敲擊方法，用鐵絲將其固定，搭接長度大于母材板厚的兩倍(圖4為已經固定好的接頭)。

圖4 現場鋁母線對口

(3)母線焊接應在封閉母線各段全部調整就位，誤差合格，絕緣子、套管和電流互感器經試驗合格后進行。

(4)檢查焊縫的配裝質量是否合格。

(5)合格后用鋼絲刷、挫刀清除焊縫和兩側至少50 mm寬度范圍內的水分、油污、雜物、氧化膜等，清理后應防止粘污。

(6)焊接現場應干燥通風，環境溫度不低于0℃，低于0℃時應有保溫和加熱措施。

(7)搭接接頭除搭接面外還應向外延伸30～50mm。清理方法和要求如下：

①除油污。用汽油或丙酮等有機溶劑清除表面油污。

②用鋼絲刷或刮刀去除氧化膜。

③清理后的焊件應立即進行焊接工作，其間隔時間不得超過24 h。

(8)送絲輪和送絲軟管。

使用MIG焊鋁時，由于鋁焊絲比較軟，為避免劃傷焊絲送絲輪不允許用帶齒輪的送絲輪，送絲軟管不允許用彈簧管而采用聚四氟二烯或尼龍制品，否則會因磨削而污染或堵塞軟管。

4.4 焊接工藝參數

焊接順序：先焊圓周搭接縫，后焊搭接板直焊縫；先焊導體，經檢查合格后再焊外殼，最后進行短路板的焊接。

焊接工藝參數如表2所示。

表2 焊接工藝參數

焊接時首先調整焊機參數，并進行模擬試驗。由于焊接規范參數范圍較窄，模擬試驗時平焊、立焊位置焊縫成形良好的參數，在進行仰焊時會出現氧化、翻渣、焊縫不成形等現象，這是本焊機焊鋁的缺點。此時只需要微調焊接電流和電壓并適當改變焊槍角度即可使焊縫成形美觀。

焊接操作過程中焊槍角度的控制是焊縫成形和焊接質量的重要因素。對于立焊和仰焊位置，焊槍與焊縫切線方向夾角70°～80°為宜，如圖5、圖6所示。

圖5 立焊示意

圖6 仰焊示意

5 焊后檢驗

5.1 焊縫外觀檢驗

焊接完畢后，首先焊工對整條焊縫表面進行自檢，發現焊瘤、氣孔、飛濺等表面缺陷要及時進行打磨或補焊；其次，焊接專業質檢人員對焊縫進行100%復檢；最后項目部專業質檢員和監理人員對焊縫進行抽樣檢查。經檢查焊縫外形尺寸和表面質量要符合DL／T754－2001《鋁母線焊接技術規程》中9.4條表10、表11的規定。圖7為監理正在對焊縫表面質量進行抽查檢驗。

圖7 現場對焊縫進行抽查檢驗

5.2 焊縫無損檢驗

無損檢驗符合DL／T754－2001《鋁母線焊接技術規程》中9.3條表9的規定，經檢驗焊口全部合格。

5.3 嚴密性試驗

為了防止絕緣子結露，提高運行安全的可靠性，采用微正壓運行方式。所以母線安裝結束后，為檢查母線的總體密封情況必須對母線進行密封試驗。工程中采用本工藝施工的母線嚴密性試驗一次成功，所有焊口無一泄漏。

6 工程應用

以上鋁母線焊接工藝在國電霍州發電廠2× 600 MW“上大壓小”工程＃1機組鋁母線焊接施工中得以運用。共計焊接共箱母線接頭134套，主回路離相封閉母線接頭34套，分支回路離相封閉母線接頭28套，經驗收評定所有焊接接頭成形美觀，優良率為99.65%。鋁母線焊縫成形如圖8所示。

7 結論

采用松下KRII500晶閘管控制MIG／MAG弧焊電源焊接鋁母線時，做好焊件的清潔和防風措施，保證氬氣純度，調整好焊接工藝參數，控制好焊槍角度，就能得到合格的焊接接頭，完全可以替代專用焊機。

Study on welding aluminum bar of thermal power plant by Panasonic KRII－500 arc welding power source

WANG Shi－qiang，LIU Yi，ZHANG Hong－wei
(Shanxi No.4 Electric Power Construction Company，Taiyuan 030012，China)

For the use features and performance requirements of aluminum bar in thermal power plant，and combine with welding of aluminum and power characteristics of MIG／MAG welding arc welding controlled by Thyristor，type KRII－500，we study the MIG welding aluminum bar technology of the welder，and develop the reasonable standard parameters for Welding process，and these parameters are successfully used in 600 MW supercritical units during the installation of aluminum bar，and achieved good results，this has some significance in the process of maintenance and installation of aluminum bar to replace expensive dedicated welding of aluminum welding in the future.

aluminum bar；MIG welding；KRII－500 arc welding power source

圖8 現場鋁母線焊縫成形

book=7,ebook=291

TG457.14

B

1001－2303(2012)07－0072－04

2011－12－12

王世強(1978—)，男，山西池縣人，工程師，主要從事電站安裝焊接技術和工藝研究工作。