摘要：本文通过对火力发电厂凝汽器施工安装中管板焊接采用自动焊工艺的研究及应用结合现场的实际情况从焊接技术特点及要求进行了较为系统地阐述，为今后管板自动焊工艺在电厂凝汽器施工安装中的广泛应用提供一定的参考依据。
关键词：凝汽器；管板；自动焊
1.概述
近年来国内火力发电厂的凝汽器制造由原先采用铜管束逐步改造为钛合金管或不锈钢管，安装工艺也由胀接工艺改为胀接加焊接工艺，其主要原因是由于凝汽器铜管束设备长时间在汽水中运行会产生铜绿及铜管胀接处泄漏问题，从而严重影响换热效率及使用寿命。目前在沿海地区的大部分凝汽器由铜管束改为钛合金，内地改为奥氏体耐蚀不锈钢，以解决铜绿及铜管胀接处泄漏问题。大型凝汽器的管板焊口数多达4～8万个，工作量大工期紧，焊缝质量要求高，由于其管壁薄、管束密集，手工氩弧焊在焊接成型、质量控制方面不能很好的达到要求。在市场竞争激烈的今天，质量是取胜的法宝，因而采用全自动管板焊设备焊接凝汽器势在必行，为此我公司在某电厂二期300MW3#机组施工中投入两台管板自动焊设备，首次进行了管板自动焊工艺应用。
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图1
某电厂300MW机组凝汽器管束为三角形排列（见图1），由两部分组成，主冷却区管束除管板划线图的外包络线附近两排管子外有19786根冷却管，规格为Ф25×0.5，长度为7540㎜，管子材料为TP304；空冷区管束的管子和管板划线图的外包络线附近的两排管子共计1754根，规格为Ф25×0.7，长度为7540㎜，管子材质为TP304。两端的管板为TP304+A3复合钢，TP304的厚度为5㎜，A3钢板厚度为32㎜，焊接母材为TP304+ TP304，总计焊口数为43080只。管板尺寸及结构φ25×0.5、φ25×0.7如图2所示。
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图3
2.1.1EWA406可编程全自动数字化逆变TIG电源，适用于全位置直流/脉冲TIG，
可实现对焊接电流、速度、送丝和保护气体的自动控制。
2.1.2.高性能Multi-CPU系统，响应速度快，控制精度高，性能稳定，焊接成形及重现性好，图形化编程界面，使用方便，操作简单。
2.13.适用全位置焊接的优化设计，主要焊接参数可以根据位置划分随意设置，每个程序可划分10个区间。
2.1.4采用EWM公司原装高性能逆变电源模块，德国技术，品质保证完备的故障检测和处理机制，多点自动检测，最大程序保护人身和设备安全以及焊缝质量。
2.2.PT040管板焊枪头（见右图4）
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图4
2.2.1 PT040管板焊枪头与EWA406管板焊程控电源配套形成不送丝自熔TIG直流/脉冲全位置管板自动焊接系统，PT040管板焊枪头由电机驱动装置、旋转装置、定位装置、气体保护装置等组成，适用管子直径范围ф16-ф38㎜。
2.2.2回转枪体是由一个Maxon直流伺服电机闭环调节焊接速度，结构紧凑，精度高。
2.2.3芯杆定位装置配有弹性套，通过手柄180o松紧胀锁膨胀式芯轴弹性套定位，使焊枪与工件紧密固定。
2.2.4PT040管板焊枪头水室与EWA406管板焊程控电源水箱形成外部焊接循环水冷却系统，连续工作时间长。
2.2.5焊接/模拟结束后，机头自动复位。
2.2.6.适合碳钢、不锈钢、钛合金等材质的平齐端管板连接形式的焊接。
3. 焊前培训练习和焊接工艺参数的确定
3.1 焊前培训练习
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图5
对焊工进行实际操作模拟练习（见图右5），使每一个焊工由理性认识提升到感性认识，通过焊接电源各项功能键控制参数的输入和焊枪的操作要领及功用的掌握，结合实际练习操作和对施工中易出现的设备故障和焊接缺陷进行演练排除，使每一个焊工掌握实际操作焊接技能。直至达到合格焊口的水平（见图右6）。
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图6
3.2.焊接工艺参数
焊前练习时我们根据凝汽器管板Ф25×0.5、Ф25×0.7 TP304不锈钢材质的管子和TP304+A3复合钢TP304的厚度为5㎜板材相焊接的特点，用焊接电源的各项功能键控制（见图7）制定出焊接工艺参数如下（见表1）：
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4..穿管装配准备及焊接工艺要求
4.1穿管装配准备
焊前清理是确保自动焊质量的关键工序，清洗液一般采用工业酒精或丙酮，包括穿管前严格清理管孔及管口25mm内油污及水分，胀管后、焊接前的去油污处理，应确保焊接区域无油污及水分，达到干净棉球擦拭无污渍，以免焊接时产生气孔。
4.2.焊接工艺及要求
1）开始焊接时要注意钨极顶尖无秃顶或附着物及缺块，发现异常现象及时更换或修磨至正常，以免影响焊接质量或焊接电弧飘偏导致焊接成型差。
2）焊接过程中要注意焊缝成型和焊缝光泽，由于管束比较集中，管板连续焊接易产生局部温度升高，因此最好采用插花焊接法，以避免焊缝产生高温氧化。对产生焊接缺陷的焊缝待焊缝冷却后再进行处理及焊接。
3）焊接完毕后首先检查焊缝成型是否良好，有无焊接气孔、裂纹、未熔化、氧化及成型不良的等缺陷，发现缺陷应分析原因后及时消除。
5.焊接检验
焊缝进行100%着色探伤（PT），经检查应无气孔和裂纹。
6.现场应用情况
6.1影响自动焊质量的因素：
6.1.1胀管切管尺寸必须严格控制。管口伸出板口太长则焊缝成型不好，伸出板口太短易造成管口未熔。
6.1.2必须控制焊接部位的温度。一般情况下不得连续在同一管口附近焊接，管板温度必须控制在100℃以下，必要时调整焊接电流，否则易产生焊缝局部氧化。
6.1.3.气体保护是关键。必须采取良好的防风措施，氩气纯度确保合格。
以上影响因素在施工过程中比较容易出现，因此在施工过程中必须严格要求。
6.2施工过程中应注意的难点问题：
管板清洁和切胀紧密以及管板同心度是保证质量的关键。特别是凝汽器组装时局部管板变形导致同心度误差，致使后续的焊接质量不能很好保证，有待于今后施工的高度重视。
7.焊接效果检查
通过我公司在某电厂二期300MW3#机组施工现场应用管板自动焊的优点显而易见，43080只焊口灌水试验无漏水，工期缩短了5天，和手工氩气钨极熔化焊相比，焊缝成型美观整齐，焊接质量高，在同等质量标准条件下焊接效率高，对今后凝汽器管板自动焊推广起到很好的作用，并积累了丰富的施工焊接经验。
参考文献
[1]EWA406自动焊机使用说明书。
[2]凝汽器施工图
论文作者:魏兴利
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/15
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