范子坤 梁磊

【摘要】核電站主管道焊接的類(lèi)型和方法是一個(gè)重要部分，焊接質(zhì)量關(guān)系核電站的安全運(yùn)行，具有非常重要的意義。傳統(tǒng)的焊接工藝已無(wú)法滿足現(xiàn)代化核電站的要求，本文主要就手工焊與自動(dòng)焊工藝進(jìn)行了對(duì)比，并著重探討了自動(dòng)焊接工藝的難點(diǎn)及解決措施。

【關(guān)鍵詞】核電廠主管道;手工焊;自動(dòng)焊

目前，核電站主管道安裝焊接主要以焊條電弧焊進(jìn)行，由于主管道具有管徑粗、管壁厚的特點(diǎn)，焊接前還需進(jìn)行熱處理，所以施工時(shí)存在工作量大、施工難度大、焊接環(huán)境惡劣和質(zhì)量要求高等問(wèn)題。

1、手工焊接的缺陷

手工焊接在管道焊接中的缺陷主要體現(xiàn)在質(zhì)量和效率兩個(gè)方面。根據(jù)核電設(shè)備焊接的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)過(guò)焊接工藝評(píng)定后形成的焊接工藝規(guī)程，詳細(xì)規(guī)定了與焊接生產(chǎn)有關(guān)的大量技術(shù)參數(shù)。其中，焊接電流、電壓以及焊接速度是較為關(guān)鍵、同時(shí)也是較難控制的技術(shù)參數(shù)。在手工焊接中，由于手勢(shì)關(guān)系，電流和電壓會(huì)持續(xù)波動(dòng)，有時(shí)波動(dòng)超出了規(guī)定范圍，而焊工卻不能發(fā)現(xiàn);焊接速度在工藝規(guī)程中以每分鐘焊接多少厘米來(lái)表示，在實(shí)際焊接中也很難監(jiān)控。因此，手工焊接在管道的質(zhì)量管理中存在困難。在手工制造中，通過(guò)減慢生產(chǎn)速度，可以在一定程度上提升質(zhì)量。由于管道焊接的質(zhì)量要求較高，焊工在實(shí)際焊接中也是“精雕細(xì)琢”，因此，這類(lèi)焊縫的生產(chǎn)效率很低。

2、自動(dòng)焊接的優(yōu)勢(shì)和局限

2.1自動(dòng)焊接的優(yōu)勢(shì)

自動(dòng)焊接的原理是事先設(shè)定好焊接技術(shù)參數(shù)，包括焊接時(shí)的電流、電壓等;同時(shí)，設(shè)定好焊槍的運(yùn)行軌跡及運(yùn)行速度。開(kāi)始執(zhí)行后，焊槍將嚴(yán)格按照設(shè)定的路徑和速度進(jìn)行移動(dòng)，同時(shí)，電流及電壓也比較穩(wěn)定，得到的焊縫質(zhì)量相同且外觀整齊。由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)可以避免手工操作中的不穩(wěn)定。因此，焊接速度可以大幅提高。通常，手工焊接的速度是1.6～2mm/s，而自動(dòng)氬弧焊速度通常設(shè)定為4mm/s，自動(dòng)氣保焊速度更是可以達(dá)到40mm/s。

2.2自動(dòng)焊接的局限

自動(dòng)焊接雖具有以上優(yōu)勢(shì)，但也具有一定的局限性。首先，由于焊槍只會(huì)嚴(yán)格按照設(shè)定路徑運(yùn)動(dòng)，因此，工件尺寸必須具有較好的一致性;其次，自動(dòng)焊接前必須準(zhǔn)備合適的工裝和焊接路徑的編程，這需要一定的時(shí)間。因此，自動(dòng)焊接通常用于大批量生產(chǎn)。

3、自動(dòng)焊接工藝開(kāi)發(fā)難點(diǎn)及解決措施

3.1兩側(cè)熔合不良

出現(xiàn)兩壁熔合不良的原因主要是焊接參數(shù)（關(guān)鍵是電流）與焊縫不能實(shí)現(xiàn)良好的匹配：即熔池成形不良，從而使得焊縫（關(guān)鍵是側(cè)壁）存在未熔合的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)此需要重點(diǎn)注意以下幾個(gè)方面：焊縫根部的寬度是選用焊接參數(shù)的關(guān)鍵，所以在根部寬度的測(cè)量上要嚴(yán)格、細(xì)心。如果根部寬度數(shù)值沒(méi)有在一個(gè)參數(shù)級(jí)別上時(shí)（1個(gè)參數(shù)級(jí)別是指6.0～7.0mm、7.0～8.0mm），需要慎重的選擇、設(shè)定參數(shù)：一般選擇較大工藝參數(shù)的下限。針對(duì)管道溫度較低的情況，焊接參數(shù)的選擇、設(shè)置也較為關(guān)鍵：一般要選擇焊接參數(shù)的上限。

3.2氣孔

焊接過(guò)程中出現(xiàn)氣孔是最為普遍的，探究其產(chǎn)生原因，主要受以下幾個(gè)方面的因素影響：正面保護(hù)氣體流量的設(shè)置、焊機(jī)氣路密封性、焊接過(guò)程控制、環(huán)境因素、人為因素等：氣體流量的設(shè)置：由于氣體流量對(duì)熔池的成形及周?chē)鷼怏w的流動(dòng)都有較大的影響，所以在焊接過(guò)程中，要嚴(yán)格采用工藝指導(dǎo)書(shū)所規(guī)定的氣體流量范圍，不許有較大的變動(dòng)。氣體流量偏小時(shí)，在下坡位置容易保護(hù)不良;若氣體流量過(guò)大，容易在爬坡位置易出現(xiàn)過(guò)大保護(hù)。焊機(jī)氣路密封性：焊接過(guò)程當(dāng)中，氣體要從氬氣罐里面出來(lái)，經(jīng)由氬氣表、氣管、焊機(jī)、氬氣帶等送至焊槍?zhuān)詺饴访芊庑允欠窳己脤?duì)于焊接質(zhì)量存在較大的影響，為此焊接前要進(jìn)行預(yù)送氣并用肥皂水檢測(cè)氣體接頭。焊接過(guò)程控制：焊接過(guò)程當(dāng)中除了氬氣罩高度和鎢極端部尺寸，熔池缺陷的及時(shí)控制及清理也是很重要的。焊接時(shí)，氬氣罩要盡量貼近坡口端部，鎢極尺寸要盡量靠攏標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值且在焊接過(guò)程中要密切關(guān)注其變化，焊縫表面缺陷要及時(shí)、全面的進(jìn)行清理。環(huán)境因素影響：焊接時(shí)，周?chē)目諝饬鲃?dòng)也會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量形成一定的影響，且是氣孔形成的主要因素之一，在焊接過(guò)程當(dāng)中要盡量的對(duì)焊縫周?chē)鷮?shí)行密閉，減少空氣的流動(dòng);同時(shí)對(duì)焊接施工人員的走動(dòng)要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

3.3沾鎢焊接過(guò)程當(dāng)中會(huì)經(jīng)

常出現(xiàn)沾鎢現(xiàn)象，沾鎢對(duì)于焊接的影響比較麻煩，要采取措施對(duì)沾鎢進(jìn)行預(yù)防：弧壓的控制：弧壓要盡量貼近于設(shè)置值，當(dāng)輸機(jī)數(shù)值與設(shè)置數(shù)值不一致時(shí)，要盡量的通過(guò)調(diào)節(jié)的方式給予更正。弧壓的調(diào)節(jié)：5GT位置焊接時(shí)，270°附近是焊接過(guò)程中最容易沾鎢的區(qū)域，由于此位置熔池拉伸的最長(zhǎng)、弧壓最容易跟蹤不穩(wěn)的區(qū)域，所以要密切關(guān)注此區(qū)域附近熔池的成形，可以適當(dāng)?shù)奶岣呋海员苊庹存u。焊槍偏轉(zhuǎn)角度的控制：焊槍偏轉(zhuǎn)角度關(guān)鍵是相對(duì)于焊絲的偏轉(zhuǎn)，其角度為0～3°（偏離焊絲方向）。

3.4打底焊縫背部發(fā)渣問(wèn)題

在一些管道的打底焊接中，往往會(huì)出現(xiàn)背面發(fā)黑甚至發(fā)渣的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象通常出現(xiàn)在點(diǎn)固棒處。主要原因是打底焊接至點(diǎn)固棒處需要熄弧并進(jìn)行打磨。此時(shí)，為了節(jié)省氣體考慮，操作人員往往將會(huì)把背面氬氣流量調(diào)小，然后用角磨機(jī)打磨點(diǎn)固棒，打磨過(guò)程中將會(huì)有空氣進(jìn)入，打磨完成后，將背面氬氣流量開(kāi)大，未經(jīng)背面保護(hù)腔內(nèi)空氣排盡，就起弧焊接，造成背面保護(hù)不良，形成發(fā)渣現(xiàn)象。預(yù)控辦法：打底焊接過(guò)程中需要進(jìn)行打磨處理的，不要減小背氬流量，且在打磨完成后，盡量多充3min左右的氬氣。

結(jié)語(yǔ)：

自動(dòng)焊與核電站建造中傳統(tǒng)的手工焊技術(shù)相比，具有焊接過(guò)程穩(wěn)定，可控性強(qiáng)、焊接質(zhì)量高的顯著優(yōu)點(diǎn)。不僅能夠明顯縮短焊接工期，提高工程安裝效率，降低焊材消耗，而且大幅降低了焊工勞動(dòng)強(qiáng)度和改善作業(yè)環(huán)境，優(yōu)勢(shì)明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁文甫，劉彤，劉敏珊.含裂紋核級(jí)管道三維有限元分析與LBB評(píng)定[J].壓力容器，2014，31（11）：55-60.

[2]中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司.GB/T50522-2009核電廠建設(shè)工程監(jiān)理規(guī)范[S].

[3]張厚寶.基于ARM的焊接機(jī)器人控制器的研究[D].南昌：南昌大學(xué)，2015.

[4]胡國(guó)雨，段國(guó)強(qiáng).關(guān)于焊裝生產(chǎn)線機(jī)器人布局的研究[J].福建質(zhì)量管理，2016（2）：1.