全自动TIG焊接在小管预制中的应用分析

杨泽宇 淡亚新 岳佳伟 马庆会 刘城 于天石

摘  要：核电安装工程中，管道工件量大且安装周期长，焊接是管道施工的关键程序之一，直接影响到工程的质量和进度。传统焊接工艺采用TIG焊、电弧焊等手工焊接的方法，人工劳动强度高，焊接效率低;焊接质量很大程度上取决于焊工的个人技能水平，不易控制。由于全位置自动TIG焊因其焊接质量好、效率高、易操作等优点，加之国内自动TIG焊机管/管焊机装备水平的提高，所以在核岛安装工程中引进自动焊设备显得尤为重要。

关键词：核电  全自动TIG焊接机  小管预制

中图分类号：TG457.5                              文献标识码：A                           文章编号：1672-3791（2019）04（a）-0001-02

全自动TIG焊接机是指在管道的焊接过程中，管道固定、机头（或焊接小车）转动的焊接工艺，具有焊缝成形好、焊接效率高、节省焊材成本、焊缝合格率高的特点。目前主要应用于电站、船厂、化工等行业的管道焊接。核电建设中小管对接和插套的预制是非常重要的一环，全自动TIG焊接机对在小管的对接和插套焊接中焊接工艺较为成熟。

1  小管预制车间的焊接现状

小管预制车间经过大范围的改革创新，由原来的环境差、工作效率慢、人工劳动量大等条件变成现在的环境好、部分工作效率加快、人工劳动量减少等，在项目部乃至整个公司都成为新的车间标杆。从小管预制车间的改革可以看出，改变创新的都是焊接的条件、搬运的工具、设备摆放方式和一些新的工器具的使用，但是最根本的焊接方式并没有变化，仍然是相对传统的焊接方式。对于焊工来说仍然是要用传统的焊把、传统的手动送丝来焊接插套和小管对接。传统的手工钨极氩弧焊限制了小管预制车间的工作效率。

2  手工钨极氩弧焊的缺点

2.1 生产效率低

手工钨极氩弧焊是完全的人为手动焊接，生产效率低。

2.2 焊接质量完全依赖焊工的操作技能

手工钨极氩弧焊的焊接质量完全依靠焊工的操作水平，操作技能较低的焊工焊接合格率较低，焊接质量达不到要求，不论是修补还是返修都会造成不必要的损失和浪费。

2.3 培养技能合格的焊工花费大

一名优秀的焊工需要较长时间和大量的资金投入培养，焊培培养一名焊工需要6个月的时间，大概需要4万元，刚培训的焊工需要从简单的支架焊接开始工作，能熟练地焊接小管对接和插套需要更多的时间和经验，由于培养周期过长并不能满足施工进程。

3  全自动TIG焊接机的引用

3.1 焊机操作工的条件

焊机操作工[1]应具有手工氩弧焊经验和特种作业人员操作证，焊接操作技能熟练，并接受全位置自动TIG焊机厂家专门培训，能够熟练操作自动焊设备，了解设备日常维护保养知识。

3.2 全自动TIG焊接机的设备和仪器

焊机选用iorbital 5000数字化程控管焊电源，配有TOA180-B管/管全自动TIG焊接机头和TOA77-B管/管全自动TIG焊接机头（见表1）。

3.3 全自动TIG焊接机的工作环境

环境温度-10℃～40℃，湿度小于等于90%，风速小于等于2m/s，设备使用现场要求无漂浮铁屑和尘土。

3.4 全自动TIG焊接机的优点

3.4.1 焊接质量高

全自动TIG焊接机由于本身的机械性能，焊接时的摆动宽度、送丝量一直会处于一个恒定状态，这就使焊接出来的焊缝都基本一致，焊缝的质量也就上升了。核电建设中对于焊缝的检验有着极高的要求，自动焊接机焊接的焊缝满足核电的焊接标准。

3.4.2 生产效率高

全自动TIG焊接机对于不同的管径和壁厚都有对应标准的焊接参数，操作者只需要在程序中找到与其对应的焊接参数便可以开始焊接，这样的方式明显地在保证焊接质量的前提下加快了生产效率，加快了施工进度。

3.4.3 全新操作系统

焊接操作工在经过短期培训后就可以熟练地操作机器，操作机器主要是通过线控器来控制整个焊接过程，焊接时操作工只需要按线控器上的按键便可以使得整个焊接完成，这样的操作系统简单而且使用时间长并不会很疲惫，这从另一方面也提升了生产效率。

3.4.4 独特的电流方式——脉冲电流

全自动TIG自动焊机有着它独特的电流方式——脉冲电流[2]，脉冲电流的特点是热输入小，这对于碳钢薄壁管和不锈钢的焊接有着很大的作用，小的热输入量保证了母材不被焊透，这有助于节约母材。

4  全自动TIG焊接机实验分析

经过长时间的实验分析，我们使用管道TIG自动焊机对不同材质、不同管径的对接和插套进行了焊接（对焊接出来了不同材质、不同管径的对接和插套），并且探傷都取得了合格。

以开V型坡口φ45×5的不锈钢管对接为例，焊接步骤如下。

4.1 手工点焊

不锈钢开V型坡口的时候，手工点焊需要充氩，焊点为3～4个[3]，如图1所示。

4.2 起弧

不锈钢开V型坡口从焊点处起弧焊接，两个焊点从焊点处起弧会烧掉焊点，从而使对接管断裂，在非焊点处起弧会直接把坡口烧穿。

4.3 打底焊接

打底时要使焊枪压压低，保证根部熔合，焊接弧光是绿色的时候说明钨极和熔池距离太近，需要稍微提升钨极与熔池间的距离，以免会有夹钨的焊接缺陷出现。

4.4 填充焊接

打底完成后观察整个焊缝的凸度是否均匀，打底时由于重力原因的影响，仰焊位置和平焊位置的凸度不一致，这时候有两种解决办法：（1）填充焊接前改变焊接位置，把对接管旋转180°，使得平焊和仰焊的位置发生改变，这样填充焊接后保证整个焊缝的凸度一致。（2）填充焊接前将第二层程序设置为4个区间，并相对增加第一区间和第四区间的送丝量，这样焊接后保证整个焊缝凸度一致。

4.5 盖面焊接

盖面焊接之前同样检查整个焊缝的凸度，填充焊接由于需要横摆，所以都会出现焊缝凸度不均匀的情况，解决方法和上述方法一致。

图2为φ45×5不锈钢管对接的焊道分布图。

正确的焊接参数如表2所示。

焊接完成后焊缝成型良好，目视检测合格，无损检测未发现缺陷，理化试验各项指标都在标准范围之内。

5  结语

管道TIG自动焊技术和传统的手工钨极氩弧焊相比有着很大的优势，自动化的生产模式弥补了传统工艺在小管预制车间生产中的缺点，它有效地提高了生产效率、焊接质量，改变了焊接方式并减少了劳动力。通过进行一系列的焊接工艺试验，确定了全位置TIG焊接机在小管预制车间的可应用性，并且形成了成熟的焊接工艺和成套的焊接工艺数据包，提高了小管预制车间的生产效率，并为下一步的推广打下了坚实的基础。

参考文献

[1] 唐识，王海东.脉冲TIG自动焊工艺在核工程中的应用[J].电焊机，2010，40（4）：11-17.

[2] 薛振奎，隋永莉，黄福祥，等.长输管道焊接施工工艺[J].焊接，2002（8）：28-30.

[3] 姚寿铭.碳钢管道全位置自动TIG焊[J].电焊机，2011（12）：53-56.