摘要：电力产业在结构轻量化与功能设计过程中，往往使用铝合金等一系列轻质材料替代常规钢材。为了保证电厂金属材料焊接质量得到全面提升，运用先进的脉冲焊接工艺至关重要。因为不同电厂金属材料物理特性存在较大差异，包括金属连接位置连接界面很容易出现大量的脆硬金属化合物，采用常规连接方法，连接接头质量较差，影响轻质材料和电厂金属连接件的正常应用。鉴于此，研究脉冲焊接工艺在电厂金属材料焊接中的应用。本文对电厂金属材料脉冲焊接工艺应用与实践进行探讨。
关键词：电厂金属材料；脉冲焊接工艺；脉冲氩弧焊焊接工艺；焊接参数
一、脉冲焊接工艺原理
脉冲焊接工艺，是将焊接的薄膜与塑料板压在2个不同的加热元件之间，通入强电流，让发热体在短时间内产生热能较强的脉冲，随后对其进行冷却处理，焊接面在加热与加压的条件下有效熔合。为了进一步提升脉冲焊接水平，采用先进的脉冲焊接工艺特别重要，一般来讲，脉冲焊接主要应用在FPC，PCB，LED显示屏，包括排线与端子等产品焊接中。在热压机YLPC-1A中运用脉冲加热工艺，能保证焊接电流、温度得到高效控制。
二、脉冲焊接工艺的优势
1、输出时间具有间歇性
与传统的电厂金属材料焊接工艺相比，脉冲焊接工艺的生产成本比较低，焊接效果较好，脉冲焊接工艺的能量输出具有良好的间歇性，能防止电厂金属材料产生引弧和收弧裂纹。将脉冲焊接工艺应用到金属材料焊接中，能减少接头气孔与裂纹等一系列焊接缺陷，有效提升脉冲焊接工艺的操作水平。
2、保护金属材料焊接不发生氧化
一般来说，脉冲焊接工艺主要利用惰性气体作为保护气体，惰性气体对金属材料起到良好的保护作用，防止金属材料在焊接过程中发生氧化反应。在实际焊接中，部分金属材料的表面能直接发生氧化反应。
3、热量能源密度比较高
因脉冲焊接工艺的热源能量密度高，因此焊接速率快，焊接接头的各项性能更佳。电厂金属材料和电厂生产紧密相连，运用合理的脉冲焊接工艺，能保证电厂金属材料得到更好利用，对推动电厂的发展有重要意义。
三、电厂金属材料脉冲焊接工艺应用与实践
1、电厂金属材料焊接特性分析
在电厂金属材料中，低合金钢占据非常重要的作用，特别是在火电厂锅炉中，能保证锅炉的承重能力得到更好提升。在管道中，低合金钢的应用效果也比较好，主要是因为低合金钢综合性能较好，稳定性较强。马氏体钢是电厂的核心材料，主要应用于锅炉管与管道。从电厂金属铸铁角度分析，阀门的制作材料不仅可以是钢材，也可以采用合金钢阀件。金属材料和金属工艺紧密相连，金属材料可以呈现出不同的金属形式，根据制造方法，可以将电厂铜金属材料分为纯铜材料与黄铜材料，可以利用铜材料制作管道。电厂不但有大量的金属材料，还有很多非金属材料，非金属材料的用途比较简单，当金属管道出现磨损时，采用陶瓷等非金属材料，能有效降低金属材料管道出现大面积磨损的概率。近年来，越来越多的学者加入到电厂金属材料焊接研究中，通过长期的跟踪调查与研发得知，针对火力发电机组的运行情况，妥善应用脉冲焊接工艺十分重要，脉冲焊接是高温金属材料焊接的主要工艺。电厂锅炉管道很容易出现高温腐蚀，部分部件出现热损坏，针对机组部分部件高温热损坏现象，要进行合理的改进。由于电厂机组的部分部件需要在高温高压下运行，运行速率较大，部分部件要在腐蚀环境中运行，对金属材料的性能要求较高。
2、电厂金属材料特性对脉冲焊接工艺的影响
现阶段，电厂金属材料的耐腐蚀性越来越好，耐腐蚀金属材料逐渐替代传统材料，各项金属材料的性能得到更好体现，耐腐蚀金属材料的出现，虽然能减小外界环境对部件的影响，但耐腐蚀材料与金属材料的连接问题越来越突出。为了保证耐腐蚀材料与电厂金属材料焊接质量得到全面提升，应用脉冲焊接工艺十分关键，脉冲焊接工艺主要基于脉冲成形理论，将固体金属准确连接的技术，是电厂金属材料焊接常用工艺之一。通过合理应用脉冲焊接工艺，能保证电厂金属材料成形精度，运用脉冲焊接工艺，能实现不同形式的焊接，如管道与板的焊接、板与板的焊接、管道与杆的焊接等，脉冲焊接工艺不但能应用于金属与金属间的焊接，还可以应用于金属和非金属间的连接。如金属和陶瓷的焊接、金属和高密度聚酯材料的焊接、金属和玻璃的焊接等。脉冲焊接工艺操作流程比较简单，不采用多余的传压介质，也不会影响各零部件外观形态，在具体加工过程中，焊接人员通过加强参数控制力度，能保证各零部件精密连接。例如，某火力发电厂采用PS-3000焊机实施脉冲等离子弧焊接工艺，将厚度3mm的不锈钢与厚度4mm的钛金试样进行焊接，脉冲焊接参数见表1。
表1 3mm不锈钢脉冲等离子弧焊接工艺参数
在焊接过程中，焊接人员妥善控制焊接参数，保证零部件连接更紧密。由于电厂金属材料性质比较特殊，只有运用脉冲焊接工艺，才能减少材料的浪费。将脉冲焊接工艺应用到电厂金属材料焊接中，能保证能量输出更准确，提高焊接熔池的稳定性。在焊接过程中，不同元素均匀分布在焊接熔池中，使金属材料焊接接头结构更为致密，焊接接头抗拉强度得以提升。
3、电厂金属材料脉冲焊接工艺应用要点
研究人员对电厂金属材料脉冲焊接工艺的研究比较深入，从国产化角度分析，要结合发电厂的运行情况，加强电厂金属材料焊接配套管理力度，保证不同机组能在安全环境中运行，减少技术错误的出现。电厂金属材料脉冲焊接主要采取继续式加热方式，焊接时间较短，金属材料处于高温环境下，冷凝时间不断缩短，有效防止金属材料出现大面积裂纹。脉冲焊接工艺的引弧性能较好，焊接人员通过设定合理的焊接参数，能保证电厂金属材料焊接质量得到提升，减少热输入量，使用脉冲焊接工艺焊缝的综合性能得到全面提升。
另外，电厂金属材料的化学性质比较特殊，对线圈的要求高，脉冲焊接时，焊接人员要结合电厂金属材料的化学特性，选择合理的线圈，满足脉冲焊接要求，确定最终的焊接参数。例如，某大型火力发电厂运用脉冲氩弧焊焊接工艺，能保证电厂金属材料焊接质量，减少金属材料的损耗。与直流钨极氩弧焊相比，脉冲氩弧焊具有以下特点：
（1）能够保证金属材料的焊缝深宽比更加合理。
（2）有效减少了烧穿现象的发生，在薄板焊接或者厚板打底焊的过程当中，结合峰值电流的经过时间，将焊件彻底焊透，并在熔池下降前，将峰值电流调整为基值电流，保证金属得到更好凝固。
（3）热影响区不断减小，在焊接一些热敏感材料的过程当中，通过不断减小脉冲电流的通过时间，能够保证热影响区域面积不断缩小，从而减小焊接变形。
（4）熔池的搅拌效果不断提升，当平均电流值相同时，脉冲电流峰值流要大于恒定电流，故电弧力比较高，熔池的搅拌效果较好，能够防止接头底部出现气孔或者不熔合现象。
（5）通过合理选择焊接引弧和收弧过程，使用脉冲焊接技术控制电流参数，保证引弧和收弧过程不产生裂纹，提升焊缝引弧和收弧接头质量。
结束语
全面分析电厂金属材料脉冲焊接工艺应用与实践，如电厂金属材料焊接特性、电厂金属材料特性对脉冲焊接工艺的影响等，提出电厂金属材料脉冲焊接工艺应用要点，保证电厂金属材料得到更好利用，减少材料的损耗与浪费。
参考文献：
［1］陈树君，阚纯磊，袁涛，等.磁脉冲焊接集磁器开口对焊接接头的影响机理［J］.天津大学学报（自然科学与工程技术版），2018，51（12）：1223-1229.
［2］李光耀，陈侣侣，耿辉辉，等.5182Al/HC340LA异种金属件磁脉冲焊接数值模拟与试验验证［J］.塑性工程学报，2018，25（3）：155-162.
［3］陈益平，范东辰，胡德安.添加镍颗粒的铝/钛异种材料电阻焊接头力学性能及显微组织分析［J］.焊接学报，2018，39（4）：58-62.
作者简介：张永年（1991.8-），男，汉族，山东青岛，大学本科，助理工程师，研究方向：电厂焊接技术与管理。
论文作者:张永年
论文发表刊物:《电力设备》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/20
标签：脉冲论文; 金属材料论文; 电厂论文; 焊接工艺论文; 金属论文; 电流论文; 材料论文; 《电力设备》2019年第14期论文;