四大管道預(yù)制焊接自動(dòng)化研究

姜兆寶，陳麥存

（山東電力建設(shè)第三工程公司，山東 青島 266100）

四大管道預(yù)制焊接自動(dòng)化研究

姜兆寶，陳麥存

（山東電力建設(shè)第三工程公司，山東 青島 266100）

我國(guó)電站管道焊接行業(yè)中，自動(dòng)化應(yīng)用比例很低，有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示我國(guó)適用的焊接材料在200萬(wàn)噸的焊材中，有73%的焊條和埋弧焊絲，氣保護(hù)焊絲只占27%，也就是說(shuō)，加工制造的各類(lèi)焊接結(jié)構(gòu)大部分是用手工焊條完成的，它是一種污染大、能耗高、效率低的焊接加工方法，因此推廣焊接自動(dòng)化是一種趨勢(shì)。

四大管道；預(yù)制；焊接自動(dòng)化

四大管道焊接工作量在電站工程中工作量較大、工作比較集中，最適合進(jìn)行管道預(yù)制自動(dòng)化焊接。我國(guó)電站管道焊接行業(yè)中，自動(dòng)化應(yīng)用比例很低，有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示我國(guó)適用的焊接材料在200萬(wàn)噸的焊材中，有73%的焊條和埋弧焊絲，氣保護(hù)焊絲只占27%，也就是說(shuō)，加工制造的各類(lèi)焊接結(jié)構(gòu)大部分是用手工焊條完成的，它是一種污染大、能耗高、效率低的焊接加工方法，因此推廣焊接自動(dòng)化是一種趨勢(shì)。

1 焊接自動(dòng)化方案選擇

焊接自動(dòng)化的的方案可以選擇手工氬弧焊打底+MAG焊接或埋弧焊、窄間隙MIG焊接。

1.1 方案一

1.1.1 氬弧焊打底

氬弧焊打底使用ZX7-400STG焊機(jī)，同傳統(tǒng)手工氬弧焊工藝相同，但是為了保證焊縫背部不被熔穿，氬弧焊打底厚度應(yīng)該在5mm以上。

1.1.2 MAG自動(dòng)焊填充蓋面

MAG自動(dòng)焊設(shè)備為PPAWM-24A2管道預(yù)制焊機(jī)，設(shè)備的主要參數(shù)如下：

型號(hào)說(shuō)明：適用管徑Φ60-630mm

用途：適用于各個(gè)行業(yè)直管和直管、直管和錐形管、直管與法蘭、直管與彎頭、直管與三通等的自動(dòng)焊。

技術(shù)參數(shù)：

（1）適用材質(zhì)：碳鋼、合金鋼、不銹鋼、低溫鋼。

（2）適用坡口型式：I、V、U、雙V型。

（3）適用壁厚：3-60mm，彎頭直徑D≥DN300、壁厚≥20mm時(shí)需配重。

（4）適用長(zhǎng)度：直管≥400mm。

（5）焊接效率（寸/天）：TIG：80-120、CO2/MAG：200-300、SAW：250-350。

1.1.3 焊接工藝及特點(diǎn)

（1）MAG焊接用混合氣體Ar80%+CO220%。

（2）焊接大口徑厚壁管采用多層多道焊接，常用規(guī)格設(shè)置焊接專(zhuān)家?guī)欤詣?dòng)調(diào)用焊接參數(shù)。

（3）適合于大口徑厚壁管，口徑范圍為Φ60-630mm，對(duì)于管徑和壁厚的適應(yīng)性好。

1.2 方案二

1.2.1 氬弧焊打底同方案一

1.2.2 埋弧焊填充和蓋面

埋弧焊設(shè)備選用PPAWM-44A8，設(shè)備主要性能參數(shù)如下：

型號(hào)規(guī)格：PPAWM-44A8

技術(shù)參數(shù)：

（1）適用管徑：DN400-1100

（2）適用壁厚：6-60mm

（3）適用管長(zhǎng)：小于等于10m

（4）管頭長(zhǎng)度；小于等于2200mm

（5）最大承重：小于等于5T

（6）適用材質(zhì)：碳鋼、合金鋼、不銹鋼、低溫鋼等

（7）適用焊縫：各種管段焊縫，如管子-管子焊縫、管子-彎頭焊縫、管子-法蘭焊縫、法蘭-法蘭焊縫、法蘭-彎頭焊縫等（必要時(shí)采用假管過(guò)渡聯(lián)接）

1.2.3 焊接工藝及特點(diǎn)

（1）埋弧焊焊絲與焊劑的搭配至關(guān)重要，必須經(jīng)過(guò)工藝評(píng)定驗(yàn)證正確性。

（2）管道預(yù)制時(shí)，管徑越大、管壁越厚，埋弧焊的適應(yīng)性越好。

（3）埋弧焊的熔深能力強(qiáng)，為了防止熔穿，打底焊縫的厚度應(yīng)足夠，若有必要一般采用一遍氬弧焊打底。一遍電焊填充增加根部焊道厚度的辦法來(lái)解決。

1.3 方案三

1.3.1 窄間隙MIG焊

窄間隙MIG自動(dòng)焊的主要技術(shù)特征是：焊絲進(jìn)入窄間隙焊槍之前，通過(guò)左右擺動(dòng)滾輪進(jìn)行彎曲，賦予其彎曲特性；焊絲左右擺動(dòng)，電弧也隨之左右振動(dòng)，亦即電弧旋轉(zhuǎn)，可使坡口壁完全熔融，實(shí)現(xiàn)無(wú)不良融合的優(yōu)質(zhì)焊接。窄間隙焊槍為水冷，一次保護(hù)氣體從電極兩側(cè)流過(guò)，二次保護(hù)氣體從工件表面流出，形成良好的保護(hù)特性。

1.3.2 焊接工藝及特點(diǎn)

（1）窄間隙MIG自動(dòng)焊與埋弧自動(dòng)焊等傳統(tǒng)技術(shù)相比，主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)是：焊接效率高，清渣容易，側(cè)壁充分熔合，焊接熱影響區(qū)窄以及焊縫氫含量低。

（2）火力發(fā)電用鍋爐的埋弧焊主配管因?yàn)楹缚p氫含量高，影響了焊接質(zhì)量。窄間隙MIG焊氫元素含量?jī)H有埋弧焊的1/3，因而在焊縫的疲勞強(qiáng)度方面占有突出優(yōu)勢(shì)。

（3）可以實(shí)現(xiàn)打底、填充、蓋面的自動(dòng)化，但對(duì)坡口的對(duì)口要求高，否則容易出現(xiàn)缺陷。不推薦采用。

2 經(jīng)濟(jì)性分析

以公司印度六部四大管道為例，使用常規(guī)手工焊接的方法，配管（單臺(tái)）工作量及人力消耗情況（因焊材消耗量相差不大，不予考慮），參考設(shè)備廠家數(shù)據(jù)及相似預(yù)制車(chē)間資料可知，采用MAG或者埋弧焊的效率是手工焊接的4-5倍。因此，若單臺(tái)機(jī)組采用自動(dòng)焊可節(jié)約人工=（54+57+62+180）*3/4=264工日。按高壓焊工日工資300元計(jì)算，可節(jié)省人工費(fèi)用79200。以PPAWM-24A2預(yù)制自動(dòng)焊機(jī)為例，設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用為135470元，因此購(gòu)置一臺(tái)設(shè)備需要兩臺(tái)600MW機(jī)組的四大管道配管工作量才能回本。

3 結(jié)論

（1）焊接自動(dòng)化能夠大大減輕焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)于焊工的技能水平要求不高，在高技能焊工緊缺，人工成本不斷上漲的背景下，焊接自動(dòng)化具有廣闊的應(yīng)用前景。

（2）因?yàn)楣艿赖目赡艽嬖跈E圓度、馬蹄口等不規(guī)則的情況，所以達(dá)不到采用全自動(dòng)焊接的條件，選擇手工氬弧焊打底和自動(dòng)焊填充和蓋面是最理想的方式，即選擇方案一或者方案二。但是自動(dòng)焊主要適用于大口徑、厚壁管上，否則，因?yàn)樽詣?dòng)焊前期準(zhǔn)備工作時(shí)間長(zhǎng)，應(yīng)用在小口徑管道上效率甚至不如手工焊。

（3）單從生產(chǎn)成本角度考慮，自動(dòng)焊的成本優(yōu)勢(shì)并不是特別突出，如果考慮到高技能焊工的培訓(xùn)費(fèi)用、工作量不飽滿(mǎn)時(shí)候的人工費(fèi)用等情況，四大管道預(yù)制的自動(dòng)焊依然具有一定的推廣意義。

[1]李偉明.高效自動(dòng)焊在管道工廠化預(yù)制中的應(yīng)用[J].焊接技術(shù)，2002（12）.

[2]劉古文 孫靜濤.管線(xiàn)預(yù)制自動(dòng)焊設(shè)備及焊接工藝[J].焊接，2000（09）.

[3]季偉明.PPAWM-Ⅱ型管道預(yù)制自動(dòng)焊機(jī)在管道工廠化預(yù)制中的應(yīng)用[J].化工建設(shè)工程，2002（05）.