MPM焊接质量改进措施

李世华，刘长清

（哈尔滨锅炉厂有限责任公司，哈尔滨 150046）

1 设备存在问题及原因分析

1）焊接电弧不稳定，经常断弧，2 号机、3 号机严重。在多头气体保护焊中，由于直流磁场的存在，电弧间气流的相互干扰以及地线布置的不合理等因素而发生电磁偏吹现象较多，不但干扰和破坏焊接过程的稳定性，而且会产生严重的焊接缺陷。常见的缺陷是管子侧咬边严重、焊缝成型恶化、飞溅增多。为此必须设法改进焊接地线的布置或改变地线的接线方式，必要时要通过反复试验来确定。在熔化极气体保护焊中，填充金属是一个重要因素。焊丝的化学成分和加工情况对焊接电弧燃烧和送丝系统的稳定性影响很大，是产生焊接缺陷和影响正常生产的主要原因。根据产品质量调查结果分析，造成焊接缺陷的根源，50%以上是由于焊丝和导电嘴的质量问题所致。

2）扁钢精整及定长装置定位不准，误差太大。原有扁钢精整机采用滑差调速，制动时间长、响应速度慢、调速精度差，扁钢长度误差在±300 mm 左右，材料浪费非常严重。为此需要提高控制精度，从控制系统改造入手，采用高精度的位置控制系统，由于扁钢加工的拉伸变形随机误差较大，设计指标定为±10 mm，产品需求是±50 mm。

3）焊接飞溅大，严重影响产品表面质量，加大了修磨工作量，增加了成本且浪费能源。解决这一问题要从地线布置、混合气体配比等方面考虑改进方案。

4）管子表面划痕。原工装槽型设计不合理，管子表面划痕较多，影响产品表面质量。另外该产品一直采用边管工艺，由于边管反复使用，管子上压痕增多，使用过的边管最后还要用在产品上，造成表面质量下降。

5）手工点焊，定位不准。原设备没有扁钢点焊装置，管子端部不能定位，完全靠人工对齐，管子重量较大时或工人体力下降时，很难对齐焊接。需要增设专用的管子对齐装置。

2 设备改进措施

针对上述问题，制定了改进方案：

2.1 改进接地滑块装置，增加专用地线

此次改造主要改进是增加新的接地体，改变焊接地线的布置和接线方式。为每台设备重新打几组专用接地体，减少接地电阻。在原导电轮两侧分别增加铜质导电滑块，同时在设备一侧增加导电汇流铜排，再把焊接地线与导电滑块连接，减小接地电阻。

实际效果：保证了焊接的电弧稳定，飞溅较小，减少了断弧出现的频率，提高了焊接效率，大大减少了补焊的工作量，节约了能源,设备焊接质量提升效果明显。

2.2 扁钢精整机控制系统采用伺服驱动

此次改造主要针对扁钢精整机控制系统，电机改为伺服电机，PLC 位置控制及脉冲编码器高速计数。

实际效果：伺服驱动调速均匀，定位较准确，扁钢长度误差在±10 mm 左右，满足了生产需要。个别情况下，如开卷机是被动开卷，经常卡住或因扁钢卷缠绕不均而旋转不稳，易造成扁钢打滑及实际尺寸缩短。

2.3 焊接气体管路改进

分厂原有混合气体管路分布不均，经过为MPM 敷设专用供气管路，并在配气站内合并配比柜，改善了原有混合气体分配不均的问题。

实际效果：供气质量有一定改善，但个别焊枪气体流量不稳，需要从机床配气系统来改善，改进方案提交后由分厂利用设备维修经费自行改进。

2.4 增加扁钢侧压辊装置，取消工艺管

原有工艺对两侧带边鳍的管屏焊接时需要在两侧增加工艺管，保证两侧的扁钢定位，每片管屏需要增加2 根边管。

通过调研发现，其他厂家类似设备大多采用侧压滚装置不用边管，为此本次改造为每台设备各增加2 组扁钢侧压辊装置，取消了边管工艺。

实际效果：通过试验，槽形侧压辊能很好地保证边鳍的定位焊接。

2.5 滚轮槽型改进

超超临界产品管径细，扁钢厚管屏间距小，MPM 焊接变形大，产生压痕多，尤其是工艺管反复使用，焊接质量差、压痕多，使完工补焊工作量增加。分析研究后对MPM 滚轮倒角小，焊接时滚轮边缘压在管子上产生部分压痕，通过部分工装轮改造后使用，取得了一定的效果。管屏压痕减少，焊缝成型好，但还有部分产品压痕，由于焊接时管片产生变形造成的，没有明显的改进。

2.6 增加扁钢点焊定位装置，修理输送滚道

原滚道损坏严重，为此利用生产间隙时间修理，更换了损坏的离合器，校正了滚道平直度，恢复了滚道原有功能。

设计扁钢点焊定位装置时，参考了车间原有的扁钢定位工装，可以兼容使用，既减少工装损失，又符合工人原有操作习惯。

2.7 增加扁钢定位隔套，取消扁钢压块，焊枪更靠近滚轮

增加扁钢隔套，取消原有的扁钢压块，同时把焊枪向滚轮方向靠近。

试验数据：1）接地电阻。实测接地电阻2.7 Ω；2）断弧率。2 号焊接设备改造前焊接质量较差，经过改造后，焊接质量提高较显著，断弧率减少。经过近一个月的统计，MPM 断弧率减少了1/3，改造前每班更换导电嘴平均在60～90 个，最多时一班更换焊嘴118 个。改造后每班更换导电嘴40～60 个。焊接电弧稳定，焊缝均匀成型好，补焊工作量减少了1/3。3）精整机定长切断。改造后，一段时间内连续切断40 多根扁钢，一般均在10 mm 以内，少量在20 mm 左右，个别在100 mm。精度不如2 号机，分析主要原因是开卷机由于是被动开卷，经常卡住或因扁钢卷缠绕不均而旋转不稳，易造成扁钢打滑及实际尺寸缩短。

3 结论

通过本次改造，焊接合格率大幅度提高，有效地控制了能源的浪费，成效显著。