核电厂主管道手工焊与自动焊工艺对比分析

范子坤 梁磊

【摘要】核电站主管道焊接的类型和方法是一个重要部分，焊接质量关系核电站的安全运行，具有非常重要的意义。传统的焊接工艺已无法满足现代化核电站的要求，本文主要就手工焊与自动焊工艺进行了对比，并着重探讨了自动焊接工艺的难点及解决措施。

【关键词】核电厂主管道;手工焊;自动焊

目前，核电站主管道安装焊接主要以焊条电弧焊进行，由于主管道具有管径粗、管壁厚的特点，焊接前还需进行热处理，所以施工时存在工作量大、施工难度大、焊接环境恶劣和质量要求高等问题。

1、手工焊接的缺陷

手工焊接在管道焊接中的缺陷主要体现在质量和效率两个方面。根据核电设备焊接的相关标准要求，经过焊接工艺评定后形成的焊接工艺规程，详细规定了与焊接生产有关的大量技术参数。其中，焊接电流、电压以及焊接速度是较为关键、同时也是较难控制的技术参数。在手工焊接中，由于手势关系，电流和电压会持续波动，有时波动超出了规定范围，而焊工却不能发现;焊接速度在工艺规程中以每分钟焊接多少厘米来表示，在实际焊接中也很难监控。因此，手工焊接在管道的质量管理中存在困难。在手工制造中，通过减慢生产速度，可以在一定程度上提升质量。由于管道焊接的质量要求较高，焊工在实际焊接中也是“精雕细琢”，因此，这类焊缝的生产效率很低。

2、自动焊接的优势和局限

2.1自动焊接的优势

自动焊接的原理是事先设定好焊接技术参数，包括焊接时的电流、电压等;同时，设定好焊枪的运行轨迹及运行速度。开始执行后，焊枪将严格按照设定的路径和速度进行移动，同时，电流及电压也比较稳定，得到的焊缝质量相同且外观整齐。由于机械运动可以避免手工操作中的不稳定。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，而自动氩弧焊速度通常设定为4mm/s，自动气保焊速度更是可以达到40mm/s。

2.2自动焊接的局限

自动焊接虽具有以上优势，但也具有一定的局限性。首先，由于焊枪只会严格按照设定路径运动，因此，工件尺寸必须具有较好的一致性;其次，自动焊接前必须准备合适的工装和焊接路径的编程，这需要一定的时间。因此，自动焊接通常用于大批量生产。

3、自动焊接工艺开发难点及解决措施

3.1两侧熔合不良

出现两壁熔合不良的原因主要是焊接参数（关键是电流）与焊缝不能实现良好的匹配：即熔池成形不良，从而使得焊缝（关键是侧壁）存在未熔合的风险。对此需要重点注意以下几个方面：焊缝根部的宽度是选用焊接参数的关键，所以在根部宽度的测量上要严格、细心。如果根部宽度数值没有在一个参数级别上时（1个参数级别是指6.0～7.0mm、7.0～8.0mm），需要慎重的选择、设定参数：一般选择较大工艺参数的下限。针对管道温度较低的情况，焊接参数的选择、设置也较为关键：一般要选择焊接参数的上限。

3.2气孔

焊接过程中出现气孔是最为普遍的，探究其产生原因，主要受以下几个方面的因素影响：正面保护气体流量的设置、焊机气路密封性、焊接过程控制、环境因素、人为因素等：气体流量的设置：由于气体流量对熔池的成形及周围气体的流动都有较大的影响，所以在焊接过程中，要严格采用工艺指导书所规定的气体流量范围，不许有较大的变动。气体流量偏小时，在下坡位置容易保护不良;若气体流量过大，容易在爬坡位置易出现过大保护。焊机气路密封性：焊接过程当中，气体要从氩气罐里面出来，经由氩气表、气管、焊机、氩气带等送至焊枪，所以气路密封性是否良好对于焊接质量存在较大的影响，为此焊接前要进行预送气并用肥皂水检测气体接头。焊接过程控制：焊接过程当中除了氩气罩高度和钨极端部尺寸，熔池缺陷的及时控制及清理也是很重要的。焊接时，氩气罩要尽量贴近坡口端部，钨极尺寸要尽量靠拢标准数值且在焊接过程中要密切关注其变化，焊缝表面缺陷要及时、全面的进行清理。环境因素影响：焊接时，周围的空气流动也会对焊接质量形成一定的影响，且是气孔形成的主要因素之一，在焊接过程当中要尽量的对焊缝周围实行密闭，减少空气的流动;同时对焊接施工人员的走动要进行严格的控制。

3.3沾钨焊接过程当中会经

常出现沾钨现象，沾钨对于焊接的影响比较麻烦，要采取措施对沾钨进行预防：弧压的控制：弧压要尽量贴近于设置值，当输机数值与设置数值不一致时，要尽量的通过调节的方式给予更正。弧压的调节：5GT位置焊接时，270°附近是焊接过程中最容易沾钨的区域，由于此位置熔池拉伸的最长、弧压最容易跟踪不稳的区域，所以要密切关注此区域附近熔池的成形，可以适当的提高弧压，以避免沾钨。焊枪偏转角度的控制：焊枪偏转角度关键是相对于焊丝的偏转，其角度为0～3°（偏离焊丝方向）。

3.4打底焊缝背部发渣问题

在一些管道的打底焊接中，往往会出现背面发黑甚至发渣的现象，这一现象通常出现在点固棒处。主要原因是打底焊接至点固棒处需要熄弧并进行打磨。此时，为了节省气体考虑，操作人员往往将会把背面氩气流量调小，然后用角磨机打磨点固棒，打磨过程中将会有空气进入，打磨完成后，将背面氩气流量开大，未经背面保护腔内空气排尽，就起弧焊接，造成背面保护不良，形成发渣现象。预控办法：打底焊接过程中需要进行打磨处理的，不要减小背氩流量，且在打磨完成后，尽量多充3min左右的氩气。

结语：

自动焊与核电站建造中传统的手工焊技术相比，具有焊接过程稳定，可控性强、焊接质量高的显著优点。不仅能够明显缩短焊接工期，提高工程安装效率，降低焊材消耗，而且大幅降低了焊工劳动强度和改善作业环境，优势明显。

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