摘要：全位置管板自动焊接技术在电厂凝汽器冷却水管焊接上的应用尚处于起步阶段。江苏某电厂2×330MW机组扩建工程#5、#6机组凝汽器冷却水管的焊接采用了自动焊接技术，本文就管板自动焊接进行了简要介绍，并就#5凝汽器焊接中出现的缺陷原因进行了分析，提出了改进措施。通过#6凝汽器的施工取得了较好的效果。
关键词：凝汽器；管板；自动焊接
自动焊接技术在低压管道的制作安装中已经应用较为广泛，并且技术也已十分成熟，但是全位置管板自动焊接技术在电厂凝汽器冷却水管焊接上的应用尚处于起步阶段。江苏某电厂2×330MW机组扩建工程#5、#6机组凝汽器冷却水管的焊接中，我们应业主的要求首次采用了自动焊接技术，在#5机凝汽器的焊接中出现了表面气孔、未熔焊等缺陷，#6机凝汽器的施工中针对#5机出现的问题采取了相应的措施，保证了焊接质量，取得了较好的效果。
1、自动焊接技术简介
该电厂扩建工程凝汽器冷却水管焊接采用的是华恒焊接技术设备有限公司产的全位置管板自动TIG焊接系统，焊接系统由可编程的程控电源和PT25机头组成。电源采用数字化微处理器程序控制系统，数字显示焊接电流、电压等焊接参数，并采用了模块化设计，互换性好，维护简便。能直观的焊接工艺编程界面，操作简单，可存储焊接参数100组，并带有故障自动诊断显示功能。电源采用循环水冷。焊接系统可根据应用的行业领域配备相应的机头，用于电厂凝汽器冷却水管焊接配用PT25机头。PT25机头采用膨胀式芯轴定位器定位，定位可靠、稳定、快捷，焊接管径范围为φ10-25mm，且自熔，不加丝。机头重量较轻，只有 2.5kg，枪头采用循环水冷。焊枪角度可根据不同工艺的需要进行调整，焊接过程不可见，可避免电弧伤害眼睛、皮肤。焊接时氩气保护，保护气罩笼罩整个焊接区域，因而保护效果好。采用脉冲计数，焊接过程自动完成。
TIG焊接系统可用于凝汽器钛管及不锈钢管的焊接，用于钛管焊接时主要焊接参数如下：管径为φ20×0.5mm 、φ20×0.7mm、φ 25×0.5mm、 φ25×0.7mm，保护气体为Ar ，钨极直径1.6mm ，钨极高度1.2mm， 提前送气时间15s，预熔时间2s， 预熔电流60A，峰值电流110A， 基值电流15A，峰值时间0.10s, 基值时间0.10s，衰减时间8s, 焊接行程368°，焊接速度300mm/min, 滞后送气时间15s，总焊接时间（焊接辅助时间+实际焊接时间）小于一分钟。
用于不锈钢管焊接时主要焊接参数如下：管径为φ20×0.5mm 、φ20×0.7mm、φ25×0.5mm 或φ25×0.7mm ，保护气体为Ar ，钨极直径1.6mm ，钨极高度1.2mm， 提前送气时间3s，预熔时间2s， 预熔电流40A，峰值电流100A，基值电流15A，峰值时间0.12s, 基值时间0.12s，衰减时间8s, 焊接行程368°，焊接速度200mm/min, 滞后送气时间5s，总焊接时间（焊接辅助时间+实际焊接时间）小于一分钟。
焊接条件要求管子伸出0～1mm，管桥间距5mm，管子与管板配合无间隙，清除表面清除油污、杂质。焊接层数为一层。
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2、自动焊接技术的实际应用
该电厂2×330MW机组扩建工程#5、#6机组凝汽器为上海动力设备有限公司单背压、单壳体、对分双流程、表面式凝汽器，冷却水管均采用了不锈钢管，其中主冷却区选用材质为TP304的不锈钢管，管子规格为φ25×0.5，空气冷却区选用加厚的TP304不锈钢管，在管束的迎汽流冲刷的最外三排管子用加厚TP316L不锈钢管，规格均为φ25×0.7。冷却管与前后管板的连接均为焊接+胀接。管板材质为SA516Gr70+TP304，厚度为35+3.5。在#5机凝汽器冷却水管胀管均采用了电动胀管，由于冷却水管存在质量问题，胀管后注水试验发现管子漏水较多且有逐渐增多的趋势，经拔出后检查发现泄露管子点蚀严重，最后决定全部更换。换管时根据业主要求全部采用液压拔管器。更换完毕后注水试验无渗漏。凝汽器冷却水管的焊接则采用了全位置管板自动焊接技术。
2.1 #5凝汽器焊接中出现的问题
在#5机凝汽器冷却水管焊接前，为保证焊接质量对施工人员进行了焊前培训，并进行了试焊，使操作人员基本掌握了自动焊接装置的操作要领。焊接完毕后检查发现约90%的焊口存在表面气孔、未熔等焊接缺陷。手动焊对有缺陷焊口进行补焊后质量均达到了要求。
2.2 产生问题的原因分析
针对#5凝汽器焊接中出现的问题我们进行认真研究分析，认为在#5凝汽器胀管时，为保证胀接质量，根据厂家要求在胀管时使用了甘油作为润滑剂，尽管在焊接前对管子进行了清理，但是由于甘油很难完全清理干净，在管子内部仍然有残留，这样，焊接时残留的甘油受热汽化，进而造成焊口表面产生气孔。
造成未熔焊的主要原因是管孔椭圆所致。在#5凝汽器施工中由于管子存在质量问题，冷却水管全部进行了更换，在更换管子时，使用了液压拔管器，由于不锈钢管与铜管相比，管壁较薄且硬度较大，因而拔管时液压拔管器的胀力较大，有的管壁被割透，拔出时对管板孔造成划伤，形成毛刺。为清除毛刺，管板孔被磨去较大，造成椭圆，管子胀接时也被胀成椭圆。由于自动焊接系统的机头只能焊接标准的圆形，且采用膨胀式芯轴定位器定位，造成了椭圆部分漏焊。
2.3 #6机凝汽器采取的措施
针对#5凝汽器焊接中出现的问题，在#6机凝汽器的焊接中我们采取了以下措施：第一，胀管时不用任何润滑剂；第二，管板孔清理时严格保证管板孔的椭圆度小于0.20mm；第三，严格控制管子的伸出长度在0～1mm范围内，以避免管子虽熔，但未能与管板连接的现象出现。通过采取以上措施，使焊接质量得到了有效保证，#6机凝汽器未出现气孔、未熔等缺陷，焊后注水检漏无渗漏。
3、自动焊接与手工氩弧焊的对比
目前，在电建行业凝汽器的焊接中广泛采用手工氩弧焊，手工氩弧焊与自动焊相比对焊接操作员技术水平要求高，焊接量大，劳动强度大，气体保护效果差，保护困难，材料氧化严重，质量不易保证。自动焊接对焊接操作员技术水平要求较低，劳动强度低，保护效果好。但是自动焊接对管孔椭圆度、管子伸出长度等焊接条件要求较高，较严格，而手工氩弧焊对焊接条件要求较低。由于自动焊接设备购置费及租赁费较高，每台售价约3万元，限制了其批量应用，造成总体施工进度比手工焊慢。在#5、#6凝汽器的施工中使用6台自动焊机，工期为20天（三班倒），而通常情况下手工氩弧焊则须15天即可，且成本费用较低。
4、结束语
全位置管板自动焊接技术的应用降低了焊接人员的劳动强度，但由于其一次性购置费及租赁费较高，限制了其批量应用，增加了施工成本，也无法从总体上缩短工期。自动焊接对焊接条件要求较高，因而对胀管、割管等安装工序提出了更高的要求。为保证焊接质量防止出现气孔，胀管时不要使用润滑剂，若确须使用，宜使用挥发性好、易清理的润滑剂，而不要使用油性润滑剂。清理管孔时要严格控制管孔椭圆度，同时严格控制管子伸出长度，防止未熔及虽熔但管与板连接不好等缺陷。
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论文作者:李振国
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/21
标签：凝汽器论文; 时间论文; 水管论文; 焊接技术论文; 机头论文; 椭圆论文; 电厂论文; 《电力设备》2017年第13期论文;