GMAW(STT)和AUTO-FCAW組合焊接與GTAW+FCAW組合焊接對比試驗

邵國慶，孟秀文，李 軍，宮麗彥，劉海仁

應用研究

GMAW(STT)和AUTO-FCAW組合焊接與GTAW+FCAW組合焊接對比試驗

邵國慶，孟秀文，李 軍，宮麗彥，劉海仁

（大連船舶重工集團舾裝有限公司，遼寧大連 116013）

為分析管子對接焊半自動焊接工藝（手工GMAW(STT)和自動FCAW組合）的優劣，本文介紹了該半自動工藝與傳統GTAW和FCAW手工組合焊接工藝的對比試驗。對比分析兩種焊接工藝的焊接質量、效率、人員工作強度等。為后續推廣管子對接焊縫GMAW(STT)和自動FCAW組合焊接奠定基礎，對推進高效焊、自動焊的應用有一定的指導作用。

GMAW(STT) FCAW GTAW FCAW 管子 對接焊 試驗

0 引言

焊接作為制造的重要環節，要求高速高效。為提高現場焊接質量與效率，并降低人工勞動強度，引入了手工熔化及氣體保護焊打底和自動藥芯焊絲電弧焊填充蓋面的新工藝[GMAW(STT)+AUTOFCAW]。

為本研究開展了傳統與新引進焊接工藝的對比實驗研究，以驗證新工藝焊接質量與效果。

圖1 焊接設備及焊接施工現場

1 試驗原理方案

根據試驗目的，策劃具體試驗原理方案如下：

1）應用“GMAW(STT)+AUTOFCAW焊接工藝”分別焊接1道Φ273×9.5 mm管子、1道Φ325×12.7 mm管子的對接坡口；

2）應用“GTAM+FCAW焊接工藝”分別焊接1道Φ273×9.5 mm管子、1道Φ325×12.7 mm管子的對接坡口。

具體管型及坡口形式如圖2：

圖2 試驗管型及焊縫坡口形式示意圖

焊縫1、3使用GMAW(STT)+AUTOFCAW焊接工藝進行焊接；焊縫2、4使用GTAM+FCAW焊接工藝進行焊接。

焊接后的Φ273×9.5 mm管子、Φ325×12.7 mm管子各1根，均按照Ⅰ級管要求進行質量檢驗，并出具相應的檢驗記錄及探傷報告。

焊接過程中記錄所有焊接人員、設備、材料、工藝參數、現場環境、焊接作業時間等數據信息，最終對比兩種焊接工藝進行焊接作業的效率情況、對比焊縫質量情況，驗證焊接工藝的可靠性、適用性。

要針對精裝修施工的實際情況構建精細化管理制度，還應構建項目經理責任制度，從技術組織、材料使用、質量管理等多方面使相關措施與方案更加完善與優化，嚴格控制與管理精裝修工程的各項節點，提升預控、監督等相關工作的質量。

2 試驗過程

試驗前按照焊前準備的要求檢查焊接人員信息、焊接設備狀態、焊接材料信息、焊接工藝內容、焊接現場環境、焊接工具儀器等均符合要求。

根據試驗方案，檢驗裝配質量合格后按照焊縫順序分別進行4條焊縫的焊接作業。焊縫1、3使用GMAW(STT)+AUTOFCAW焊接工藝進行焊接；焊縫2、4使用GTAM+FCAW焊接工藝進行焊接。

每條焊縫進行焊接作業時，記錄焊接焊縫信息、焊接人員信息、焊接使用設備信息、具體材料信息、焊接工藝及其具體參數、焊接作業時間等各項信息，記錄在《焊接工藝試驗記錄表》。

圖3 試驗現場情況

3 試驗結果及分析

3.1 試驗結果

3.1.1焊接記錄

3.1.2產品質量

焊接完成后，由質量檢驗人員對焊縫外觀質量進行了檢驗，由專業無損檢測人員進行射線檢測。

試驗管4條焊縫外觀質量均符合要求，GMAW(STT)+AUTOFCAW的焊縫外觀比GTAM+FCAW的焊縫更均勻。

射線檢測報告顯示：GMAW(STT)+AUTOFCAW的Φ273×9.5 mm焊縫1、3共12張底片，全部符合標準要求；GTAM+FCAW的Φ273×9.5 mm焊縫2、4共12張底片，其中3張有氣孔，為Ⅲ級，不符合標準要求。因人工全位置焊接，底部仰臉焊位置存在焊縫缺陷。

表1 焊接工藝試驗記錄表

表2 射線檢測報告

3.2 分析內容

對兩種焊接工藝的焊接效率、焊接質量、工作強度等數據信息進行分析。

焊接效率：GMAW(STT)+AUTOFCAW焊接Φ273×9.5 mm鋼管用時20′20″，焊接Φ325×12.7 mm鋼管用時36′53″；GTAM+FCAW焊接Φ273×9.5 mm鋼管用時30′34″，焊接Φ325×12.7 mm鋼管用時48′24″。分析數據結果，單位時間內GMAW(STT)+AUTOFCAW焊接工藝是GTAM+FCAW焊接工藝工作量的1.38倍，效率提升38.01%。

焊接質量：焊縫外觀質量均符合要求。焊縫1、3共12張射線檢測底片，其中3張有氣孔，為Ⅰ或Ⅱ級，所有底片均符合標準要求；焊縫2、4共12射線檢測張底片，其中3張有氣孔，為Ⅲ級，不符合標準要求，其他9張底片均符合標準要求。分析數據結果，GMAW(STT)+AUTOFCAW焊接焊縫比GTAM+FCAW焊接工藝焊接焊縫質量更高，射線檢測合格率提高25%。

工作強度： GMAW(STT)+AUTOFCAW焊接設備操作簡單易用，焊接過程中只需監控設備自動運行即可，焊接作業強度較低，人員不易疲勞；GTAM+FCAW焊接過程中需要全神貫注進行焊槍的操作，由其是試驗管為全位置焊接，仰焊不宜把控，容易出現焊接缺陷，且焊接強度高，人員易疲勞。

4 結論

通過本次管子對接焊縫GMAW(STT)+AUTOFCAW焊接工藝與傳統GTAM+FCAW焊接工藝的現場工藝施工對比試驗，分析相應試驗數據發現：GMAW(STT)+AUTOFCAW焊接焊縫外觀均勻、質量符合要求，焊縫探傷質量符合要求；GMAW(STT)+AUTOFCAW焊接工藝要比傳統的GTAM+FCAW焊接工藝效率提升38.01%，可大幅提高焊接效率；GMAW(STT)+AUTOFCAW焊接工藝要比傳統的GTAM+FCAW焊接工藝的作業勞動強度更低，能有效減少人工工作量，提高自動設備作業比率，有效降低人員工作強度。

[1] 方大勇. 現代焊接技術發展的現狀與展望[J]. 中國設備工程, 2019, (05): 206-207.

[2] 李亞江, 劉強, 王娟編著. 焊接質量控制與檢驗. [J]. 北京, 化學工業出版社, 2014.

The contrast test between combined welding process of GMAW(STT) With Auto-FCAW and GTAW with FCAW

Shao Guoqing, Meng Xiuwen, Li Jun, Gong Liyan, Liu Hairen

(Dalian Shipbuilding Industry Outfitting Co., Ltd, Dalian 116013, Liaoning, China)

U671.83

A

1003-4862（2022）04-0053-03

2022-05-01

國家工信部高技術船舶科研項目。編號：MC-201906-Z06

邵國慶(1982-)，男，高級工程師。主要研究方向：船舶舾裝件生產技術及管理。E-mail: 13478444642@163.com