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自動管板氬弧焊機在換熱器生產上的應用

點擊:1445 日期:[ 2014-04-26 22:21:50 ]
                         自動管板氬弧焊機在換熱器生產上的應用                                        何南華                   (江漢石油管理局油田建設工程公司,湖jb潛江433123)   摘要:介紹了WMZI-315型管子管板全位置數控脈沖氬弧焊機在換熱器的管子與管板接頭焊接中的應用,對手工氬弧焊和自動管板焊接進行了對比分析討論。   關鍵詞:換熱器管板焊接自動脈沖氬弧焊手工氬弧焊   鋼制管殼式換熱器在電力、冶金、石油和化工等企業中應用很普遍,隨著我國換熱器制造技術的不斷進步,各使用單位對其制造質量和使用壽命提出了更高的要求。江漢石油管理局油田建設工程公司金屬容器制造分公司每年都有幾十臺換熱器的生產任務,l臺換熱器少則幾十個管頭,多則6000多個管頭,其中管子與管板的接頭焊接工作量相當大,這是換熱器制造質量控制的重要環節。以前,金屬容器制造分公司對換熱器管子與管板接頭的焊接主要以手工氬弧焊接為主,不僅焊縫成形不美觀,接頭質量也很難保 1。為了改變這種生產狀況,筆者采用優質、高效的WMZ1-315型自動管子管板全位置數控脈沖鎢極氬弧焊機,并通過一些技術措施,提高了管子與管板接頭的焊接質量。   1工藝試驗   1.1試驗材料   試驗用管板材料的鋼材分類按照JB4708的規定。尺寸為300mm ×200mm ×20ram,試驗前在管板上鉆10個孔,孔的直徑為 25.4+0.2mm,其孔中心距S為32ram,孔的分布如圖l所示。管子的鋼材分類同上,規格為 2 5 mm x 2.5 mm。焊絲牌號分別為CHS49-l(相當于H08Mn2SiA)、0Crl9Ni9,直徑均為0.8mm。表l列出了試驗材料的主要成分。           1.2焊接順序   如圖2所示,管子和管扳接頭采用的形式為突起式,管頭外伸長度為3~5mm,連接的焊縫呈環形角焊縫。在焊接過程中,隨著位置的不同,焊接熔池的受力狀況也不一樣,因此對不同位置的焊縫需采用不同的焊接規范。具體做法是將焊縫劃分為8個區段如圖3所示,經反復試驗,確定每一區段適合的規范參數(主要是焊接電流),將這些規范參數編人程序。焊接過程中電弧行至不同位置時,焊機將輸出相應的規范參數以保證焊縫的成形均勻、美觀。經試驗,選擇時鐘l0點位置為起焊點,焊接方向為順時針。      整個焊接過程為:開機一送氣一高頻引弧一電弧預熱工件一焊炬旋轉、送絲、脈沖開始一焊炬旋轉一周一送絲停止,焊接電流開始衰減,焊炬繼續旋轉一熄弧一關機一停止送氣。   1.3工藝試驗參數            表2列出了工藝試驗的主要規范參數。       1.4試驗結果   試驗完成后,根據GB15 1—1999(管殼式換熱器標準)附錄B的有關要求對換熱管與管板的焊接接頭進行了一系列的檢驗。檢驗結果表明,采用自動管板焊機焊接的接頭質量、性能完全符合有關標準和規定的要求。表3列出了檢驗方法、檢驗標準和檢驗結果。      2生產應用   金屬容器制造分公司利用該設備對多臺換熱器管子與管板的接頭進行了焊接。每個管頭焊接的平均時間大約lmin,焊接接頭表面成形均勻、美觀。在未經脹管進行的水壓試驗及脹接后的水壓試驗和氣密性試驗過程中,管接頭焊縫沒有發現任何滲漏現象,一次試驗合格。這幾臺設備在使用后,效果也很好,相對于同期手工焊接的接頭返修率要小得多。這幾臺設備的有關技術參數以及焊接工藝規范參數分別見表4和表5。       3 分析討論   焊接接頭工藝試驗和實際應用結果表明,與手工氬弧焊相比,對換熱器管板和管頭采用自動焊接具有諸多的優點,但也有一定的局限性;而手工氬弧焊作為 過去和目前常用的一種焊接方法,仍有一些優越性。下面從不同方面對這兩者進行分析比較。   3.1生產過程   3.1.1焊接準備   手工電弧焊時,由于其操作靈活,即使管板的加工質量粗糙和精度低,仍然可以正常完成焊接工作。而自動焊要求則相對要高許多:首先對管子管口的橢圓度要在技術標準規范之內,管子的直徑也有一定的范圍限制(該焊機為 1 5~60mmh其次對管子與管板接頭的坡口尺寸也有要求,坡口不宜太大,一般倒角不大于2ram,坡口過大容易燒壞鎢極,太小則導致熔深不夠;管頭的外伸長度比手工焊長,大約3~5ram左右,太長會減小熔深,焊縫也不美觀,太短會出現咬邊、管口破損等缺陷;焊接區的清潔要求比較高,管板和管子表面要除去油漬和鐵銹等污物,否則焊接過程中會出現氣孔,影響焊接質量[2】。另外,自動焊接過程中不能自行調節,而手工氬弧焊則不存在這樣的限制,可以適應各種狀態下的焊接。   3.1.2焊接過程穩定性   手工焊接時,長時間的焊接會使焊工疲勞,從而影響焊槍移動和送絲的連續性、均勻性和穩定性,易產生未焊透、未溶合、夾雜等焊接缺陷;另外,手工焊接過程還受焊接人員的情緒及其他一些主、客觀因素的影響。而自動焊接采用微機控制,整個焊接過程根據預先設定的程序和工藝規范自動進行,并且焊接過程 由LED直接顯示,焊機機頭的旋轉、焊絲的饋送和電弧長度的調整均采用驅動電機,工作可靠,規范穩定,受外界的影響很小。   3.2實際使用效果   3.2.1焊縫成形   自動焊采用脈沖電流,焊接電流的平均值小,電弧線能量低,對母材的熱輸入少,可實現全位置焊接。同時通過脈沖規范參數的調節,可精確控制電弧能量及其在焊縫不同位置的分布,容易獲得尺寸合適的熔池,熔寬和熔深均勻一致,焊縫成形美觀。而手工焊接時一般采用直流電源,焊接過程中線能量不能調節,熔池的寬度和深度也不可能均勻一致,尤其是在焊下半個圓周時,熔池中的溶融金屬由于重力作用會向下流動,導致焊接接頭成形不美觀。   3.2.2焊接接頭性能   自動脈沖焊接時,對母材的熱輸入少,對焊絲和母材性能的影響也小,可減小熱敏感金屬材料焊接裂紋的產生,焊縫組織得到改善,晶粒更加細化,力學性能明顯提高【3I;加之焊接過程穩定性好,因此焊接接頭性能可靠。手工焊接與之相比要差一點。另外,采用自動焊接可對管板和管頭進行角焊縫焊接,避免管頭燒損,而手工焊接時一般只能進行平焊,這樣管頭易燒損,使得換熱器在運行過程中容易腐蝕而引起泄漏。   3.2.3生產效率   自動焊主要用于換熱器的生產制造,在大量的制造過程中,可保證焊接接頭質量,并能提高生產效率,降低勞動強度。但對于現場換熱器的維修和搶修任務,采用手工氬孤焊顯然要比自動焊來得方便和迅速,而且不受現場條件的限制。   4 結束語   自動管板焊機能采用計算機編程控制,焊接過程穩定、可靠,自動化程度高。操作方便,適合于換熱器管子與管板接頭的自動焊接。實際生產應用證明;使用自動管板焊機,焊接過程勞動強度低,生產效率高;焊縫成2006年第28卷第5期形均勻、美觀,質量可靠。手工氬弧焊和自動氬弧焊之間互有優缺點,在實際生產中具有一定的互補性。   參考文獻   1 張忠厚管一板全自動鎢極氬弧焊機的研制、焊接。1998(2):13—15   2 張賢安,都躍良,董衛華新型單柱式臂一板全自動氬弧焊機的研制焊接技術,2003,32(2 39— 4O   3 鄭宜庭,黃石生弧焊電源.北京:機械工業出版社,1991(收稿日期:2006—03—17)   作者簡介:何南華,男,1971年出生,工程師。畢業于西安石油學院焊接工藝專業,現任江漢石油管理局油田建設工程公司副經理,從事施工管理工作多年。發表學術論文多篇。
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