窄間隙氣電保護焊及環(huán)縫焊機的應用技術

2013-01-01 00:00:00付百東

建筑與文化 2013年2期

【摘要】本文通過對以往爐皮焊接方法缺陷的分析，指出了窄間隙氣電保護焊及環(huán)縫焊機的應用技術更適合爐皮焊接，文章重點闡述了窄間隙氣電保護焊及環(huán)縫焊機的應用技術方案及我公司使用此技術所取得的效益。文章最后指出窄間隙氣電保護焊及環(huán)縫焊機的應用技術非常值得推廣。

【關鍵詞】窄間隙氣電保護焊環(huán)縫埋弧焊接

1 概述

1.1 以往高爐工程中，爐殼立縫采用電渣焊，電渣焊操作過程比較繁瑣。體現(xiàn)在焊前需要事先加工好結晶器，根據(jù)爐殼各帶板厚準備相應的引弧板和卡具，并且每道焊縫必須選用與焊縫長短相對應的管焊條，焊接前需要將焊縫用泥完全封閉，且焊接時焊接速度較慢，所以焊接效率受多種條件的制約。

爐殼環(huán)縫焊接采用手工焊，環(huán)縫焊接操作時較其它手工焊接方法難，效率低，容易出現(xiàn)缺陷，且需要多人進行焊接，為保證焊接質(zhì)量，必須由技術水平高的工人進行操作。

爐殼立縫采用電渣焊，環(huán)縫采用手工焊，勞動強度高，效率低，且容易出現(xiàn)缺陷。

1.2 為了改善焊工作業(yè)環(huán)境，降低勞動強度，提高焊接生產(chǎn)率，并能獲得良好的焊接成形。經(jīng)過不斷探索，我們總結如下：冶金高爐及熱風爐這種大型鋼結構的爐體（罐體）都是用厚板制成的，其接頭形式大多為直線形長焊縫，焊接施工工程量大，特別適合于自動化焊接。如果應用氣電立焊自動焊接操作機及環(huán)縫埋弧自動焊接操作機進行操作，可大大提高焊接的速度，獲得優(yōu)良的焊縫質(zhì)量，且成本越來越低，應用所產(chǎn)生的綜合效益明顯。

2 窄間隙氣電保護焊及環(huán)縫焊機的應用技術方案

2.1 我公司首次使用窄間隙氣電保護焊及環(huán)縫焊機的應用技術是在寧波建龍2560m3高爐及配套熱風爐工程中。此工程包括高爐一座，共分21帶，直徑最大14.2米，最小2.8米，鋼材材質(zhì)為Q345B，板厚40mm～80mm不等，建筑標高53.2米；熱風爐三座，每座26帶，直徑10米，板厚22mm～80mm不等，建筑標高49.7米。重力除塵器一座，筒體直徑13.04米，高12.7米，共計2500噸。

2.2 主要內(nèi)容及特點

2.2.1 氣電立焊是一種高效率、高質(zhì)量的焊接方法。它采用藥芯焊絲，外加CO2氣體保護，即氣渣聯(lián)合保護方式，用于焊接垂直和接近于垂直位置的焊接接頭。其成形采取強制成形方式。在焊縫正面用水冷滑塊，焊縫背面用擋塊，利用焊接小車攜帶焊槍、滑塊在剛性軌道上運行，小車隨焊縫熔池的上升而同步上升，焊縫在水冷滑塊作用下強制一次成形。可獲得美觀的焊縫成形和優(yōu)質(zhì)的焊縫質(zhì)量。可焊板厚范圍：單面焊8～35mm，雙面焊26～55mm，可焊板寬1200～3300mm。

2.2.2 環(huán)縫埋弧焊是利用特殊的焊接工藝裝置采用普通埋弧自動焊機進行環(huán)縫焊接的一種特殊形式，一般用于焊接橫向水平直焊縫和橫向水平環(huán)焊縫。該方法利用較小的焊接電流、電弧電壓和較高焊接速度，獲得在橫向上的焊接成形。埋弧焊焊接電弧在焊劑覆蓋下燃燒，電弧光不外露，焊接過程自動進行，焊接環(huán)境良好。它采用多層多道焊接工藝，焊接熔敷率是手工電弧焊的5～6倍，焊接成本為手工電弧焊的60%以下。可焊板寬1400～2600mm，可焊罐體直徑大于5m。

2.3技術方案

2.3.1氣電立焊所焊焊縫位置垂直或接近于垂直方向，電弧軸線方向和焊縫熔深方向成直角。

中薄板采用V型坡口：最大可焊厚度35mm，坡口在外，在外面焊接。不管鋼板厚度多大，坡口正面都為：17+1mm，背面都為：5+1mm，如圖1（1）；中厚板采用X型坡口：最大可焊厚度55mm。不管鋼板厚度多大，外面坡口都為：17+1mm，間隙為：6+1mm，如圖1（2）。大于55mm板，外面放銅排，先在內(nèi)面用手工電弧焊打底至55mm坡口，再自動焊接。

2.3.2.環(huán)縫埋弧焊采用多道多層焊接工藝，打底焊道是最關鍵的一條焊縫，打底焊道易出現(xiàn)焊穿、夾渣、未熔合、氣孔等缺陷，打底焊道的好壞直接影響下一焊道的焊接質(zhì)量和操作施焊的難易程度。由于坡口寬度，間隙不完全一致，所以要根據(jù)每一段坡口的條件，改變焊接速度，保證打底焊道的焊肉均勻一致、上下熔合良好。打底焊道修補好后再焊接下一道焊縫，焊好打底焊道，是保證焊接質(zhì)量的前提。焊接下一道焊縫前，應對前一道焊縫進行修整。根據(jù)情況可以開不等邊K形坡口，焊接時，先焊外壁，后焊內(nèi)壁。焊槍角度在25°～30°為宜。坡口形式、壓道方式如圖2（1）、圖2（2）。

2.3.3.焊接規(guī)范參數(shù)均根據(jù)焊接工藝評定試驗確定。

2.3.3.1環(huán)縫埋弧焊焊接工藝參數(shù)

焊接電流300－350A

電弧電壓24－38V

焊接速度0－2000mm/min

快行速度2000 mm/min

2.3.3.2氣電立焊焊接工藝參數(shù)

焊接電流300－400A

電弧電壓24－38V

焊接速度0－1000mm/min

2.3.4.最低預熱溫度（如表1）

2.3.5.預熱的加熱區(qū)域應在焊接坡口兩側寬度應為施焊處厚度的1.5倍以上，且不小于100mm，預熱溫度應在施焊處反面測量。

2.3.6.消氫處理的加熱溫度為200－250℃，保溫時間應依據(jù)板厚按25mm不小于0.5小時，且總保溫時間不小于1小時確定。達到保溫時間后緩冷至常溫。

2.4. 實施效果

氣電立焊與電渣焊相比，焊接熱影響區(qū)小，焊接應力小，能夠提高焊接部件的內(nèi)在質(zhì)量。環(huán)縫埋弧自動焊與手工焊相比，能夠利用較小的焊接電流、電弧電壓和高的焊接速度，獲得焊縫成形。其勞動強度小，焊接自動化程度高，焊接環(huán)境好。

窄間隙氣電保護焊及環(huán)縫焊機的應用，減少了人力投入，減少了人為因素對質(zhì)量的影響，能提高生產(chǎn)率，獲得優(yōu)美的焊縫成形和優(yōu)質(zhì)的焊接質(zhì)量。

氣電立焊可廣泛用于罐體、高爐、船體、管道等鋼結構立縫的自動化焊接，環(huán)縫自動焊用于焊接橫向水平直焊縫和橫向水平環(huán)焊縫，其操作簡單、方便，且自動化程度高，質(zhì)量好，速度快，能提高效率，降低工程成本，效果很好，目前已在我公司內(nèi)廣泛應用。如果這兩項技術在更大范圍內(nèi)推廣，將能獲得更好的綜合社會效益。

2.5坡口與板厚的關系

在同行業(yè)中率先使用窄間隙氣電保護焊及環(huán)縫焊接技術，并在實施過程中，經(jīng)過做焊接工藝評定試驗，反復試焊，確定了關鍵技術，確定了坡口與板厚的關系。

2.5.1窄間隙氣電立焊坡口尺寸不隨鋼板厚度而改變，鋼板厚度不同，坡口角度相同。

2.5.2環(huán)縫埋弧焊開不等邊K形坡口，焊接時，先焊外壁，后焊內(nèi)壁。改變了以往埋弧焊僅限于平焊位置的傳統(tǒng)方法。

2.5.3與現(xiàn)場實際相結合，通過試驗，確定了合理的焊接工藝參數(shù)。

2.5.4根據(jù)焊接工藝要求，確定現(xiàn)場條件。

2.6 容易出現(xiàn)的問題及改進措施

氣電立焊在所有電弧焊方法中其焊接生產(chǎn)率為最高，它的焊接生產(chǎn)率是手弧焊的30多倍，焊接板厚20mm、長2400mm的立縫，氣電立焊僅用20分鐘，而手弧焊要用10小時。

環(huán)縫埋弧自動焊焊接熔敷率是手工電弧焊的5～6倍。考慮坡口截面、熔敷速度、純焊接時間等因素，焊接一座5萬立方米的大型貯油罐其橫焊的焊接成本為手工電弧焊的60%以下，焊接生產(chǎn)率高，大大減輕了工人的勞動強度，減少了原材料及能源的消耗，提高了焊接質(zhì)量。

容易出現(xiàn)的問題：氣電立焊及環(huán)縫埋弧自動焊在送絲速度一定的條件下，電流太大或電壓太高，能量將增大，焊縫表面容易出現(xiàn)氣孔、夾渣、咬邊、接頭不良等現(xiàn)象，而且探傷不合格，影響焊縫質(zhì)量。

改進措施：進行焊接工藝評定試驗，并在合格后，制定焊接工藝規(guī)范，確定焊接方案。在焊接時，把電流或電壓控制在焊接工藝評定確定的參數(shù)范圍內(nèi)。

3 窄間隙氣電保護焊及環(huán)縫焊機的應用技術取得的效益

3.1經(jīng)濟效益（如表2）

3.2社會效益

我公司自2003年推廣窄間隙氣電保護焊及環(huán)縫焊機的應用技術以來，主要應用于冶金高爐爐體及熱風爐等大型鋼結構主體結構的焊接。立縫氣電立焊操作機同橫縫埋弧自動焊操作機組合配套使用是實現(xiàn)貯油罐、高爐等大型鋼結構自動化焊接的理想設備。

我公司把這兩項先進的焊接技術積極投入到施工中，提高了我公司的焊接技術水平，樹立了我公司形象及品牌，為我公司以后承建此類工程創(chuàng)造了良好的信譽。

該舉措縮短了工程工期，并使業(yè)主投入周期明顯縮短，見效快，給業(yè)主提前帶來效益。這兩項先進焊接技術的應用，提升了我公司的市場競爭力，為我公司在鋼結構市場中占有不可動搖的地位打下了堅實的基礎，并為我公司開拓非冶金市場創(chuàng)造了有利條件，其綜合社會效益是無可估量的。如果此兩項技術推廣開來，應當說是該行業(yè)的一場革命，充分體現(xiàn)出現(xiàn)代化科學技術的生產(chǎn)力！

4 推廣應用情況

2003年4月-2004年3月，在寧波建龍2560m3高爐工程中首次應用氣電立焊及環(huán)縫埋弧自動焊技術，用于高爐及熱風爐殼體的焊接。

2003年6月-2004年4月，推廣用于萊鋼大H型鋼生產(chǎn)線2#1880m3高爐鋼結構工程高爐及熱風爐殼體的焊接

2004年3月-2004年6月，推廣用于承德1260m3高爐工程高爐及熱風爐殼體的焊接。

2004年6月-2004年8月，推廣用于本鋼3#2560m3高爐工程高爐及熱風爐殼體的焊接。

2005年2月-2005年10月，推廣用于萊鋼銀山前區(qū)1#、2#兩座1000m3高爐工程高爐殼體的焊接；宣鋼1880m3高爐熱風爐工程熱風爐殼體的焊接。

2006年2月-2006年10月，推廣用于承德2500m3高爐工程。

目前正應用于我公司承建的所有高爐工程及熱風爐工程的焊接。

5 結論

此兩項新技術的應用，使我公司獲得了良好的綜合效益。不僅節(jié)約了成本，還大大提高了生產(chǎn)率，縮短了鋼結構工期，為業(yè)主早創(chuàng)效益爭取了寶貴的時間，大大提升了我公司的市場競爭力，非常值得推廣。

參考文獻

[1] 鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 GB50205-2001