管板自動(dòng)焊機(jī)在壓力容器生產(chǎn)上的應(yīng)用分析

　1．1試驗(yàn)材料

　　試驗(yàn)用管板材料的鋼材分類按照J(rèn)B4708的規(guī)定。尺寸為300mm ×200mm ×20ram，試驗(yàn)前在管板上鉆10個(gè)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(guī)格為 2 5 mm x 2．5 mm。焊絲牌號(hào)分別為CHS49-l(相當(dāng)于H08Mn2SiA)、0Crl9Ni9，直徑均為0．8mm。表l列出了試驗(yàn)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(zhǎng)度為3～5mm，連接的焊縫呈環(huán)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(duì)不同位置的焊縫需采用不同的焊接規(guī)范。具體做法是將焊縫劃分為8個(gè)區(qū)段如圖3所示，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，確定每一區(qū)段適合的規(guī)范參數(shù)(主要是焊接電流)，將這些規(guī)范參數(shù)編人程序。焊接過程中電弧行至不同位置時(shí)，焊機(jī)將輸出相應(yīng)的規(guī)范參數(shù)以保證焊縫的成形均勻、美觀。經(jīng)試驗(yàn)，選擇時(shí)鐘l0點(diǎn)位置為起焊點(diǎn)，焊接方向?yàn)轫槙r(shí)針。

　　

　　整個(gè)焊接過程為：開機(jī)一送氣一高頻引弧一電弧預(yù)熱工件一焊炬旋轉(zhuǎn)、送絲、脈沖開始一焊炬旋轉(zhuǎn)一周一送絲停止，焊接電流開始衰減，焊炬繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一熄弧一關(guān)機(jī)一停止送氣。

　　1．3工藝試驗(yàn)參數(shù)

　　　　　　　　　　　表2列出了工藝試驗(yàn)的主要規(guī)范參數(shù)。

　　　

　　1．4試驗(yàn)結(jié)果

　　試驗(yàn)完成后，根據(jù)GB15 1—1999(管殼式換熱器標(biāo)準(zhǔn))附錄B的有關(guān)要求對(duì)換熱管與管板的焊接接頭進(jìn)行了一系列的檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果表明，采用自動(dòng)管板焊機(jī)焊接的接頭質(zhì)量、性能完全符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定的要求。表3列出了檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)結(jié)果。

　　

　　2生產(chǎn)應(yīng)用

　　金屬容器制造分公司利用該設(shè)備對(duì)多臺(tái)換熱器管子與管板的接頭進(jìn)行了焊接。每個(gè)管頭焊接的平均時(shí)間大約lmin，焊接接頭表面成形均勻、美觀。在未經(jīng)脹管進(jìn)行的水壓試驗(yàn)及脹接后的水壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)過程中，管接頭焊縫沒有發(fā)現(xiàn)任何滲漏現(xiàn)象，一次試驗(yàn)合格。這幾臺(tái)設(shè)備在使用后，效果也很好，相對(duì)于同期手工焊接的接頭返修率要小得多。這幾臺(tái)設(shè)備的有關(guān)技術(shù)參數(shù)以及焊接工藝規(guī)范參數(shù)分別見表4和表5。

　　　

　　3　分析討論

　　焊接接頭工藝試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，與手工氬弧焊相比，對(duì)換熱器管板和管頭采用自動(dòng)焊接具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，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，仍有一些好性。下面從不同方面對(duì)這兩者進(jìn)行分析比較。

　　3．1生產(chǎn)過程

　　3．1．1焊接準(zhǔn)備

　　手工電弧焊時(shí)，由于其操作靈活，即使管板的加工質(zhì)量粗糙和精度低，仍然可以正常完成焊接工作。而自動(dòng)焊要求則相對(duì)要高許多：首先對(duì)管子管口的橢圓度要在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之內(nèi)，管子的直徑也有一定的范圍限制(該焊機(jī)為 1 5～60mmh其次對(duì)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(dǎo)致熔深不夠；管頭的外伸長(zhǎng)度比手工焊長(zhǎng)，大約3～5ram左右，太長(zhǎng)會(huì)減小熔深，焊縫也不美觀，太短會(huì)出現(xiàn)咬邊、管口破損等缺陷；焊接區(qū)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(huì)出現(xiàn)氣孔，影響焊接質(zhì)量[2】。另外，自動(dòng)焊接過程中不能自行調(diào)節(jié)，而手工氬弧焊則不存在這樣的限制，可以適應(yīng)各種狀態(tài)下的焊接。

　　3．1．2焊接過程穩(wěn)定性

　　手工焊接時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的焊接會(huì)使焊工疲勞，從而影響焊槍移動(dòng)和送絲的連續(xù)性、均勻性和穩(wěn)定性，易產(chǎn)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(dòng)焊接采用微機(jī)控制，整個(gè)焊接過程根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序和工藝規(guī)范自動(dòng)進(jìn)行，并且焊接過程

由LED直接顯示，焊機(jī)機(jī)頭的旋轉(zhuǎn)、焊絲的饋送和電弧長(zhǎng)度的調(diào)整均采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，工作可靠，規(guī)范穩(wěn)定，受外界的影響很小。

　　3．2實(shí)際使用效果

　　3．2．1焊縫成形

　　自動(dòng)焊采用脈沖電流，焊接電流的平均值小，電弧線能量低，對(duì)母材的熱輸入少，可實(shí)現(xiàn)全位置焊接。同時(shí)通過脈沖規(guī)范參數(shù)的調(diào)節(jié)，可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(shí)一般采用直流電源，焊接過程中線能量不能調(diào)節(jié)，熔池的寬度和深度也不可能均勻一致，尤其是在焊下半個(gè)圓周時(shí)，熔池中的溶融金屬由于重力作用會(huì)向下流動(dòng)，導(dǎo)致焊接接頭成形不美觀。

　　3．2．2焊接接頭性能

　　自動(dòng)脈沖焊接時(shí)，對(duì)母材的熱輸入少，對(duì)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(chǎn)生，焊縫組織得到改善，晶粒更加細(xì)化，力學(xué)性能明顯提高【3I；加之焊接過程穩(wěn)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(diǎn)。另外，采用自動(dòng)焊接可對(duì)管板和管頭進(jìn)行角焊縫焊接，避免管頭燒損，而手工焊接時(shí)一般只能進(jìn)行平焊，這樣管頭易燒損，使得換熱器在運(yùn)行過程中容易腐蝕而引起泄漏。

　　3．2．3生產(chǎn)效率

　　自動(dòng)焊主要用于換熱器的生產(chǎn)制造，在大量的制造過程中，可保證焊接接頭質(zhì)量，并能提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。但對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)換熱器的維修和搶修任務(wù)，采用手工氬孤焊顯然要比自動(dòng)焊來得方便和迅速，而且不受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制。

　　4　結(jié)束語

　　自動(dòng)管板焊機(jī)能采用計(jì)算機(jī)編程控制，焊接過程穩(wěn)定、可靠，自動(dòng)化程度高。操作方便，適合于換熱器管子與管板接頭的自動(dòng)焊接。實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用證明；使用自動(dòng)管板焊機(jī)，焊接過程勞動(dòng)強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高；焊縫成形均勻、美觀，質(zhì)量可靠。手工氬弧焊和自動(dòng)氬弧焊之間互有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中具有一定的互補(bǔ)性。