有孔集箱端蓋防焊接磁偏吹工藝措施

魏曉艷 龍本仁 陳可風

摘要：有孔集箱端蓋與集箱本體焊接過程中，由于接地線裝置和焊接位置不斷的變化，不是一個穩定的焊接回路，導致焊接電弧產生磁偏吹。焊接磁偏吹導致焊縫外部成型差，不美觀，焊縫內部有咬邊、氣孔等缺陷，焊縫質量不合格，焊接效率低。為提高有孔集箱端蓋焊縫成形和質量，設計一種防磁偏吹工裝，能有效避免焊接磁偏吹，提升焊縫外觀成形，提高焊縫內部質量，有孔集箱端蓋焊接效率大幅度提升。

關鍵詞：有孔集箱端蓋;焊接磁偏吹;咬邊;氣孔;效率

概述

隨著公司不斷的發展，鍋爐產品訂單量的上升，提高產品質量及生產效率是公司所有部門追求的目標。在鍋爐系統主要部件——集箱的生產過程中，端蓋與集箱本體的焊接是非常重要的一道前期工序，其焊接質量和效率直接影響了所有后續工序直至整根集箱，甚至是整臺鍋爐產品的履約率和安裝進度、安全系數。

端蓋與集箱本體在焊接時，通過工件、地線（含地線固定工裝）、焊機形成一個完整的焊接回路，穩定的焊接回路是焊接質量的保證。一直以來，集箱本體與端蓋焊接時，均是在端蓋中心位置點焊一根鋼管，再將掛有焊接地線的一塊吊板套掛在鋼管上（如右圖1所示），這樣當工件轉動時，地線卻不會隨之轉動，避免地線的纏繞、打結;同時通過吊板和地線的自重保證地線連接的穩定性，且鋼管與端蓋的接觸點到本體與端蓋連接環焊縫一周的距離是一致的，不會產生焊接磁場偏移而形成磁偏吹。

但是，對于存在焊接手孔的端蓋，由于端蓋中心有孔，只能將鋼管點焊在孔的邊緣（如右圖2所示），這樣一來點焊位置到本體與端蓋連接環焊縫一周的距離不一致，焊接過程中易出現磁偏吹現象，影響焊縫的內部質量和外觀成形。因此，有孔端蓋與集箱本體的焊接質量普遍低于指標數據。

在這種情況下，我們設想了多種改進方式：

1.利用車間內的管路壓縮空氣，采用氣動工裝抱夾住集箱本體，再想辦法將鋼管或地線直接固定在氣動工裝，但氣動工裝的設計難度大，且工裝結構較為復雜。

2.利用強磁鐵將地線工裝吸附在工件中，但強磁鐵進入焊接回路后，仍然會引起焊接磁場的變化，無法有效解決焊接磁偏吹問題。

3.模擬端蓋形狀，利用廢棄的管接頭、集箱封板組成一個小“端蓋”，將鋼管焊接在這個小“端蓋”的中心位置，再將小“端蓋”蓋住集箱蓋上的孔并點焊在端蓋上，點焊時，沿小“端蓋”圓周方向均勻分布點焊兩到三個焊點。

經過討論，我們決定選擇方案3進行試驗，方案示意圖如下圖3所示。

2.試驗

我們利用大彎管割下來的彎管余量，上機床兩端加工平齊后，用一塊焊接封板封堵住一端，四周滿焊固定，再將套掛吊板的鋼管垂直焊接在封板的中心，形成一個焊接地線掛靠工裝。

實驗結果表明，采用新的地線工裝可以有效的避免焊接磁偏吹現象，大幅度降低了焊接缺陷產生的概率，處理缺陷所花費的人工、時間和各種輔材的成本也大大降低。

3.與傳統方法對比

圖4所示為以前在焊接有孔端蓋集箱時地線掛靠方式，套掛鋼管焊在端蓋中心孔的邊緣，離焊接坡口一周的距離不一致，每道焊縫都會產生因磁偏吹而引起的氣孔、未熔合、夾渣及焊縫搭接不好、成形不良的現象，因此焊工不得不中斷焊接工作，對產生的焊接缺陷進行清除、手工補焊后才能繼續進行埋弧焊，既消耗了人工成本、時間成本，還造成了砂輪片、焊材等輔材及工器具的損耗。

圖5是采用新設計的簡易工裝后的實際效果圖，由于地線工裝與端蓋的接觸部位到焊縫一周的距離是一致的，因此有效避免了焊接磁偏吹的產生，進而減少了焊接缺陷的出現，降低了缺陷處理成本。

4.創新前后經濟效益對比

經測算，在使用新地線工裝前，端蓋與集箱本體的對接焊縫出現焊接缺陷的概率達到95%以上，即一次合格率不到5%（注：該合格率不同于探傷合格率，因缺陷在焊接過程中已經得到處理，而不是經探傷發現后再處理）。同時，為處理因磁偏吹導致的焊接缺陷，每條對接焊縫約需要30～50分鐘的處理時間，包括吊裝、修磨、補焊，具體時間視產生的缺陷的類型及處理難度而定，平均約40分鐘。

經統計，2019年截止12月份，共焊接了有孔端蓋與集箱本體對接焊縫約302條，按一次合格率5%，單條焊縫缺陷處理平均時間40分鐘計算，共可節約工時約11476分鐘。

5.結論

1）新的防磁偏吹工裝可有效消除焊接磁偏吹，保證有孔集箱端蓋的焊縫質量，且焊縫成形美觀。

2）新的防磁偏吹工裝焊大大縮短集箱生產周期，提高生產效率;

3）新的防磁偏吹工裝焊大幅度節省勞動工時，在制造中可大力推廣。

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作者簡介：魏曉艷（1988—），女，江西省南昌市，中級工程師，本科，南昌航空大學，焊接技術與工程，主要研究方向：壓力容器焊接。