自动横焊在脱硫吸收塔安装的应用

黎理，詹希

（1.湖南省工业设备安装有限公司，湖南 株洲 412008；2.株洲新芦淞产业发展集团有限公司，湖南 株洲 412000）

1 自动埋弧焊和自动横焊原理

埋弧焊是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。目前广泛应用于钢结构、造船、锅炉、桥梁等焊接量较大的金属结构制造。相对于其他焊接具有效率高、焊缝质量高、劳动强度低的优点，埋弧自动焊一般只适合平焊位置焊接，不利于现场安装焊接工况。横缝埋弧焊适用于横向水平直焊缝和横向水平环焊缝。此机采用平特性焊接电源、等速送丝方式。其焊接原理同普通埋弧焊相同。自动横焊缝焊机采用等速送丝、焊接电流反馈方式。采用平特性焊接电源，用焊接电流自动调节焊丝的熔化速度，焊接中电流波动大，电压波动小。

2 自动横焊机的组成

横缝埋弧自动焊操作机主要由五部分组成：操作车、控制系统、焊剂自动输送及回收机构、送丝及焊枪调整机构、焊接电源。

（1）操作车。操作车载有除焊接电源外的一切焊接装备，并配有行走拖动系统。操作车行走在轨道上或者悬挂在罐壁上，沿着罐壁行走实现自动化焊接，见图1。拖动系统配备无级调速系统，可以实现0mm/min ～2000mm/min 的无级调速，操作车行走稳定。大车外为铝合金板罩面，经久耐用、防腐耐蚀、抗风避雨、保护效果好，车上安装有电缆支撑旋转臂、操作室坐凳和储物箱，使操作者便于操作及保障安全。（2）控制系统。控制系统实现大车的走行控制、调速；焊机的远控、焊接控制和焊接规范的调节；焊剂回收器的控制。控制系统由人工控制，大车有操作室，操作人员仅需坐在操作室内控制大车行走及观察焊接情况并调节速度。（3）焊剂自动输送、回收系统。焊剂自动输送、回收系统是横缝自动焊接的一个重要环节，焊剂利用率高、防潮效果良好。焊剂托盘采用橡胶带，抗磨损性、耐热性好。工作点和罐壁接触的部分与罐壁相对静止，始终跟随焊接点位置，在焊接点前方由焊剂输送管送下焊剂，后方由焊剂回收管将焊剂回收至焊剂箱。托盘座可调节托盘的上下、左右位置。（4）送丝、焊枪调整机构。采用轻型送丝机，焊枪安装在送丝机上，焊丝盘单独放置，三轮机构进行焊丝校直和拉送焊丝。焊枪能够实现上下、前后调节，松动焊枪座可以调整焊枪的角度，见图2。（5）焊接电源：焊接电源选用直流平特性电源，额定电流不小于600A，暂载率为100%。

3 焊接工艺参数

（1）自动埋弧横缝焊机根据箱罐直径大小，多台 配 套 使 用、 均 匀 布 置。（2） 焊 接 板 宽：1500mm、2000mm、2200mm、2400mm。（3） 焊 接 罐 体 直 径：18m和20m。（4） 焊 接 板 厚 度：14mm、16mm、18mm、20mm、22mm。（5）焊接电流：焊接电流一般在400A ～500A，焊接电流大小对焊缝宽度影响不大，对熔深和焊缝余高影响显著。（6）电弧电压：焊接电压一般在26V ～32V，电弧电压大小对焊缝宽度影响显著。电弧电压加大，熔深和焊缝余高减小，故一般增加电弧电压的同时需加大焊接电流。（7）焊接速度：焊接速度对熔深和焊缝余高影响显著，提高焊接速度，则需同时加大焊接电流和电弧电压。（8）焊丝：JW-2，3.2mm 林肯；焊剂：JF-B，林肯。（9）焊枪角度：25°～30°。（10）分道分层焊接：当板厚超过20mm 时，横缝埋弧焊可采用多道多层焊接工艺，注意焊道宽度和焊缝深度的比例，避免出现梨形焊道裂纹。（11）坡口形式因先外壁焊接再内壁焊接，故采用不等边K 型坡口或V 型坡口，坡口角度约为45°，钝边留2mm。环焊缝坡口尺寸见图3。

图1 操作车

图2 送丝机构

4 焊接质量的控制

埋弧焊焊缝缺陷一是主要由于焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝及焊接角度等原因，出现夹渣、未焊透、焊穿、咬边及焊缝余高不达标等缺陷；二是由于钢材、焊材、焊机材质和质量等原因，出现气孔、裂纹等缺陷。因此，根据实际情况，具体分析，进行质量控制和缺陷防治。

（1）采用埋弧自动横焊机焊接，对于坡口形式要求非常严格，在焊接前应仔细检查坡口，检查内容包括上下两板间隙、错边量、坡口角度等。焊接过程中，必须仔细观察，根据坡口的情况相应改变焊接电流、电压。（2）夹渣主要是坡口焊渣清理不干净造成，因此，焊接时一定要将焊道焊渣清理干净，针对打底焊可用风铲、电锤清理。（3）未焊透是每层焊缝熔化区彼此未相接，主要原因是焊接工艺参数钟焊接速度过大，焊接电流过小或电弧电压偏大以及焊丝位置不对造成，因此，焊接时选择合适的焊接工艺参数，并及时调整。（4）气孔出现原因主要是坡口有铁锈、油、漆、潮湿等，且焊剂未进行烘干或使用量不够。故焊接前，需对坡口和焊接位置进行清理和处理，保证焊剂的质量，从而避免气孔的质量缺陷的发生。

图3 焊缝坡口尺寸（单位：mm）

5 效果分析

吸收塔安装中横焊缝10%射线或超声波探伤，T 字焊缝100%探伤。且大同塔山电厂项目两台吸收塔同时安装，为解决需要大量的焊机以及一定水平的焊工问题，保质保量完成节点计划，项目部决定采用自动横焊机于吸收塔环焊缝的施工，最终项目部按时完成节点计划，焊接质量得到有力保障，并得到总包、监理、业主单位的好评和认可。但仍存在一定技术问题，在以后的施工中需要改进，作为经验推广到其他项目：

（1）焊接设备和操作人员费用较高。因项目部为第一次引进，对焊接工艺和焊接设备的了解不够。设备采用租赁形式，成本较高，单套焊接设备约500 元/天。虽操作简单，经厂家技术人员培训可以马上学会使用。但焊接质量和速度不如熟练自动焊操作工。根据进度和实际情况，从社会上聘请专业操作工，工价达300 元/天。（2）吸收塔采用倒装法，塔内设置液压千斤顶及配套设施，所以塔内无法使用自动焊设备，造成内部手工焊且存在大量打磨工作量，未体现出自动焊后勿需打磨或少量打磨的重大优势。（3）吸收塔塔壁因塔内件、人孔、管口较多，影响自动焊的连续作业和交叉作业，降低设备和专业焊工的效率。吸收塔焊接量以及因吸收塔工艺导致自动焊使用局限性相对于以上成本，社会效益大于直接经济效益。但此次对自动焊应用于塔罐施工有了更深刻和直观的认识，通过吸收塔施工工艺的改变，可以充分发挥自动焊的优势，创造更大的经济效益。

6 结语

随着生产技术的发展，现场施工自动化程度越来越高，尤其在储罐群建造领域，从下料、加工、顶升、预制、焊接、打磨整体解决方案日益成熟。本文仅通过介绍自动横焊在吸收塔安装中的应用总结经验，从而提高项目部四新技术在施工中的应用水平。