鎢極氬弧焊“鏡面操作法”在電站鍋爐四管焊接中的應(yīng)用

董兵天

(甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅金昌737100)

摘要：采用“鏡面焊”操作法，解決了電站鍋爐“四管”省煤器、水冷壁、過熱器、再熱器部分管屏多排排列在受熱面管屏多排密集排列，焊接位置狹窄，焊工操作時(shí)視線受到阻礙，看不清楚熔化金屬的焊接過程，確保了檢修質(zhì)量，提高了焊接效率。

關(guān)鍵詞：鍋爐四管;鎢極氬弧焊;鏡面焊

備注：甘肅省科技支撐項(xiàng)目，編碼1504CJKCC121。

在電站鍋爐以往檢修、搶修更換“四管”要切割爐墻、爐頂，取出保溫材料、密封等用時(shí)3天，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，消耗了大量的氧氣、乙炔、鋼材、保溫材料。拆封爐體后，破壞了爐體原始整體密封效果，造成煙氣、灰塵泄露環(huán)境污染嚴(yán)熏。“四管”焊接憑感覺和經(jīng)驗(yàn)焊接操作，焊縫射線探傷合格率只有50%。在管排密集，狹小空間區(qū)域施焊。尤其在操作者無法視線達(dá)到的爐膛作業(yè)區(qū)，操作者肢體扭、縮、擠的作業(yè)環(huán)境條件下無法完成施焊。創(chuàng)新焊接技能的難題擺在了面前。

一、技術(shù)原理

利用平面鏡子的反射成像原理，使焊工視線無法直接進(jìn)行觀察和操作的焊縫，由光的發(fā)射原理來映出身體無法到達(dá)的地方以及視線無法看到的管口區(qū)域，鏡子能反射實(shí)體焊縫成像。

(一)鏡面操作法技術(shù)特點(diǎn)

利用鎢極氬弧焊易觀察、易操作的特點(diǎn)，由于是明弧焊，采用鏡面成像觀察清晰直觀，管口組對(duì)時(shí)對(duì)口間隙控制在2.8-3.2mm之間，使得視線無法看到的焊縫部位，通過正面焊口中心和兩側(cè)坡口間隙，在操作者視線可看到的部位把焊絲送到管口對(duì)面，克服操作者無法到達(dá)的空間位置，完成焊縫封底的目的。內(nèi)加絲焊接如圖二所示。

填充層、蓋面層必須采用鏡面反射成像操作法。因?yàn)楹腹た吹降娜鄢厥峭ㄟ^鏡子反射得到，所以在焊接的時(shí)候，焊槍擺動(dòng)軌跡和焊絲送進(jìn)方向和實(shí)際操作相反，焊工要有熟練的氬弧焊操作技能，并且經(jīng)過反復(fù)鏡面模擬訓(xùn)練，操作時(shí)注意應(yīng)將焊縫中心與兩側(cè)充分熔化，待根部鈍邊熔化形成熔池后，即可填加焊絲焊接，為使焊縫背面成型良好，熔化金屬應(yīng)送至坡口根部，操作時(shí)執(zhí)行“兩慢一快”手法，保證送絲精準(zhǔn)，焊槍操作靈活，焊速適中、焊縫美觀。

(二)創(chuàng)新方法

焊接時(shí)焊槍焊絲緊貼焊縫采用連續(xù)送絲，以克服焊絲與鎢棒相碰現(xiàn)象。應(yīng)選用柔性、小型、多角度、操作靈活的焊把。根據(jù)管子的圓周角度變化，在鏡面反射出的圖像在施焊時(shí)方向是反的，鎢極過長熔池保護(hù)效果不好，過短接頭產(chǎn)生脫節(jié)。只有現(xiàn)場施焊經(jīng)驗(yàn)豐富，技能熟練的焊工方可勝任。由于受狹小空間位置限制，為了便于控制焊縫高度和層間溫度，適當(dāng)減小焊接電流，放緩焊接速度，精準(zhǔn)施焊。焊接設(shè)備必須具備高頻高壓引弧、提前及滯后送氣、引弧時(shí)維弧電流要小，待找著焊口后，在焊槍開關(guān)上增大焊接電流的弧焊電源。

二、鏡面操作法工藝

(一)對(duì)口

對(duì)口前首先檢查焊接管子坡口及內(nèi)外壁兩側(cè)20 mm的油污、銹蝕、水分及其它污物，至露出金屬光澤。使用裝配夾具進(jìn)行裝配、定位、點(diǎn)固。當(dāng)管徑小于60mm采用一點(diǎn)定位，焊點(diǎn)長度為10-15mm，定位焊縫處的間隙為正面間隙大，錯(cuò)邊量小于0.5mm。背面間隙小焊絲送進(jìn)能不受阻礙。

(2)點(diǎn)固焊

在焊口正面最少2個(gè)地方進(jìn)行定位，間隙小的一側(cè)放置于鏡子的正面。正確的點(diǎn)焊位置避開管子的圓周3點(diǎn)、9點(diǎn)處，定位焊點(diǎn)兩側(cè)應(yīng)先打磨成斜坡，以利于接頭。不要在操作者視線正對(duì)面點(diǎn)固，便于觀察對(duì)面焊道的焊接熔化及成型過程。

(三)平面鏡位置

平而鏡擺放要求，一是選擇焊縫背面成像清晰，鏡子擺放困難時(shí)，可加裝磁鐵吸到側(cè)面管壁上。二是操作者便于觀察清楚，施焊不受限制。三是隨著焊縫延伸可不斷調(diào)整鏡子位置和角度。見圖三。

(四)封底焊

在管口11:50點(diǎn)鐘的位置引弧，待坡口兩側(cè)金屬出汗時(shí)加入焊絲，可稍作橫向擺動(dòng)，應(yīng)保證焊槍與管子的切線相一致。在焊接過程中，填充焊絲以往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式不間斷地送入電弧內(nèi)的熔池前方。焊絲要送進(jìn)要有規(guī)律，不能時(shí)快時(shí)慢，這樣才能保證焊縫成形美觀。同時(shí)管子、焊絲、噴嘴的位置要保持一定的距離，避免焊絲擾動(dòng)氣流及觸到鎢極。焊絲末端不得脫離氬氣保護(hù)區(qū)，以免端部被氧化。

在收弧時(shí)，要填滿弧坑，先將焊絲抽離電弧區(qū)，但不要脫離氬氣保護(hù)區(qū)，焊接電流衰減，熔池隨之縮小，當(dāng)電弧熄滅后，延時(shí)切斷氬氣，焊槍才能離開。

(五)填充層

檢查并清除夾渣、未熔合、弧坑等。起弧后將電弧拉長5-6mm，稍作預(yù)熱后保持電弧長度1-2mm距離，待起頭處金屬出汗時(shí)加入焊絲，焊絲與管子切線方向成15-20度夾角。焊層厚度不要超過3mm，電弧不要破壞坡口面，焊道兩側(cè)融合良好，焊縫要中間低兩側(cè)高不要存在死角，為焊縫蓋面創(chuàng)造好有利條件。

遵循先難后易焊接原則。根據(jù)焊縫受熱溫度及熔池形狀尺寸，采用連續(xù)送絲和斷續(xù)送絲相結(jié)合，保持焊絲端頭在氬氣保護(hù)范圍內(nèi)，接頭時(shí)在原收弧處前10-15mm處引弧，拉至原熔池位置預(yù)熱形成新的熔池后進(jìn)行填絲焊接，收頭時(shí)將電弧引向坡口外側(cè)，防止產(chǎn)生縮孔，復(fù)雜管排密集區(qū)由視線達(dá)到焊口位置的專業(yè)人員在旁技術(shù)引導(dǎo)操作者互相配合完成。

依據(jù)鏡面成像原理，通過光線進(jìn)入平面鏡后由于光的反射而形成與實(shí)物相同的像的一種原理，無論物體與平面鏡的距離如何變化，它在平面鏡中所成的像的大小始終不變，與物體的大小總一樣。在鍋爐安裝檢修遇到焊工身體及視線無法接近的焊縫，只有借助鏡面輔助觀察來控制焊接操作過程，解決障礙之難題。

面對(duì)焊接空間位置復(fù)雜，焊槍和焊絲移動(dòng)受到制約。焊接速度和焊絲送進(jìn)不易過快，焊接電流控制在最小電流下限，焊接時(shí)注意焊接熔池的形狀變化，隨時(shí)調(diào)節(jié)有關(guān)工藝參數(shù)。當(dāng)熔池減小溫度過低，應(yīng)增加焊槍與焊件夾角，減緩焊接速度;嚴(yán)格控制焊縫線能量。

(六)蓋面焊

清除填充層表面缺陷，在焊下面的蓋面焊道時(shí)，電弧對(duì)準(zhǔn)打底焊道下沿，使熔池下沿超出管子坡口棱邊0.5-1.5mm，使熔池上沿再打底焊道1/2-2/3處。焊上面的蓋面韓到時(shí)，電弧對(duì)準(zhǔn)打底焊道上沿，是熔池上沿超出管子坡口0.5-1.5mm，下沿與下面的焊道圓滑過渡，焊接速度要適當(dāng)加快，送絲頻率加快，適當(dāng)減少送絲量，防止焊縫下墜。必要時(shí)啟動(dòng)焊槍上的衰減電流開關(guān)控制熔池溫度，以保證良好的焊縫成形。適當(dāng)加大焊槍的擺動(dòng)幅度，保證熔化鐵水超過坡口邊緣0.5-1mm，執(zhí)行“兩慢一快”操作要領(lǐng)，在兩側(cè)停留時(shí)間是中間移動(dòng)時(shí)間的2-3倍，中間焊槍擺動(dòng)要快，以防止鐵水下墜，產(chǎn)生焊瘤，原則保證母材與焊絲熔化良好。

三、鏡面焊在工程實(shí)踐中的安全性

(一)安全措施

因?yàn)楹腹ご魃习踩边M(jìn)行焊接時(shí)可能會(huì)影響視線，增加操作難度，所以在每一個(gè)鏡面焊施工區(qū)域要搭建安全隔隔離層，腳手架要搭建牢固，周圍設(shè)安全網(wǎng)，并有專人監(jiān)護(hù)。以保證作業(yè)范圍內(nèi)的焊工安全。

(二)擋風(fēng)及環(huán)境溫度的控制

電站鍋爐的所有鏡面焊口，全部都采用全氬弧工藝焊接，因此要求作業(yè)區(qū)域的擋風(fēng)措施到位，尤其管口不能有負(fù)壓，將環(huán)境對(duì)焊接質(zhì)量的影響減小到最低點(diǎn)。在鏡面焊作業(yè)區(qū)全部都用防火油布進(jìn)行封閉，水冷壁穿墻孔全部用膠帶粘貼以防止竄風(fēng)，同時(shí)增設(shè)取暖器加熱，冬季施工時(shí)既保證作業(yè)區(qū)處于無風(fēng)狀態(tài)，又保證了環(huán)境溫度。

四、結(jié)論

在技術(shù)的創(chuàng)造性與先進(jìn)性方面的亮點(diǎn)：縮短工期、節(jié)能降耗;解決鍋爐搶修大拆大修，封堵連接管、破壞鍋爐本體密封性。該操作法在6臺(tái)BG-75/39-M型鍋爐四管;2臺(tái)硫化床鍋爐四管;熱電聯(lián)產(chǎn)2臺(tái)150兆瓦電站鍋爐四管焊接安裝、維修、搶修過程中共焊接焊口200多個(gè)焊口，技術(shù)成熟完善，值得推廣。

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作者簡介：

董兵天(1970-)，男，漢族，甘肅民勤，講師，焊工高級(jí)技師，從事鍋爐壓力容器焊接技術(shù)30年，高職院校焊接技術(shù)與自動(dòng)化雙師型教師，主要擅長焊條電弧焊、氬弧焊、二氧化碳?xì)獗：讣夹g(shù)，研究方向焊接工藝與焊接結(jié)構(gòu)。