洁净管道自动焊接技术[大会三等奖].doc

专业资料分享 洁净管道自动焊接技术作者姓名：李留军单 位：中油吉林化建工程股份有限公司 第二工程公司地 址：吉林省吉林市龙潭区郑州路27号邮 编：132021 洁净管道自动焊接技术摘要：洁净管道自动焊接技术主要应用于电子、医药等行业的洁净厂房内洁净管道的施工。该方法能很好地满足洁净管道对其内、外洁净度以及焊缝内、外表面质量的极高要求，同时也能满足洁净厂房内对施工环境的严格要求。本文着重对该焊接技术的工艺原理、工艺方法、以及洁净管道的特点和施工作业环境等进行论述，以供今后同类施工借鉴。关键词：洁净管道 洁净度 作业环境 焊接工艺 工艺原理1. 前言我公司于99年初承建了长春TFTLCD工程（彩色液晶先导工程），并开发了洁净管道自动焊接新技术。通过该工程的施工建设，总结出一整套关于洁净管道焊接的新工艺。目前此项技术填补了整个东北地区在洁净管道施工方面的空白，该技术已达到了国内领先水平。2. 洁净管道简介2.1. 洁净管道的管材特点洁净度级别高的洁净管道一般选用BA抛光管或EP抛光管，他们的材质为316或316L（优质低碳或超低碳不锈钢）。BA管采用充氩气加热处理而成，EP管采用电解研磨方式加工而成。EP管的平面光滑度及平整度优于BA管，其内、外表面极其光亮。以下，我们就EP管和BA管（统称洁净管道）的焊接工艺作详细介绍。2.2. 洁净管道焊接的特殊要求洁净管道的焊接除了要达到常规工业管道对焊缝的要求外，还要求焊接时管内、外表面不受污染，焊缝内、外表面必须特别光亮，与母材基本一致。焊缝与母材平滑过渡，内、外余高不可过大，与母材基本平齐。由于洁净管道大多在洁净间内作业，因此切割焊接时必须保证作业环境不受污染，做到无烟、无尘。为此，我们必须选用先进的焊接设备和技术，进行洁净管道的施工。3. 工艺原理为了满足洁净管道焊接的特殊要求，我公司引进了美国Arc Machines 公司生产的轨道式管道自动焊机，该焊机由M207A电源、冷却水箱及焊头组成。使用该焊机，管材可以不开坡口，实行无间隙组对，通过母材自溶，形成焊接接头，可以避免管内受到外界污物的侵入。该焊机实行全电脑控制，程序化操作。编制焊接程序时应根据管材的外径将接头端面划分为若干个扇区，称之为级，如图所示：管子LEVEL 1LEVEL 2LEVEL 4LEVEL 3级 的 划 分图中将接头划分为四个扇区，即分为四级，每个焊接程序最多可以有100级，每个级内都设有脉冲电流峰值、脉冲电流基值、脉冲频率、焊接方向、旋转方式、焊接速度等多种控制参数。可以根据各级所在位置合理地设定相应的焊接参数，使每一小段焊缝都能满足焊接要求，形成动态模式，从而保证焊接质量，而且脉冲电流可以使焊接波纹非常均匀细小，使焊缝表面十分光滑。另外，焊接程序中还设有焊前预充气和焊后充气功能，可以使接头内、外表面在起弧焊接之前和收弧冷却之后与焊接时一样处于纯氩气环境保护之下，从而保证了焊接接头的洁净度。焊头相当于焊把，闭合后可将接头完全罩住，同外界环境隔离。焊头内充满纯氩气，使接头的外表面在氩气环境下焊接，保证了焊接接头外表面的洁净度和光泽度。管线内部在焊前、焊中和焊后同样充氩保护，保证了焊缝内表面的洁净度和光泽度。4. 适用范围本文适用于洁净度级别从100级100000级的洁净厂房中洁净管道的施工，主要用于抛光管线的焊接，适用管线壁厚范围为04mm。5. 作业环境要求5.1. 管线的预制阶段必须在临时搭建的洁净间内进行作业，临设洁净间内必须整洁。施工人员进入临设洁净间或洁净厂房内，必须换上洁净服，佩戴洁净手套进行操作，氩气瓶等从外面运入的物品必须包裹无尘塑料薄膜。5.2. 在施工前首先要进行环境确认，确信施工环境满足洁净要求后方可施工。5.3. 洁净间内绝不可使用无齿锯、手工电弧焊等飞溅大的机具，以防污染环境。5.4. 管材及管件加工前后或是间歇阶段必须用洁净塑料袋封口。5.5. 每天作业结束后，作业环境必须打扫干净。6. 工艺方法6.1. 管子的切割和端口处理管子的切割采用德国乔治费歇尔公司生产的管子切割机，经该机器切割后，管子端口平齐，管内无铁屑等杂质，且切割时飞溅极小，不污染施工环境，既能满足洁净厂房施工的环境要求，又能满足自动焊机的焊接要求，切割后的管子若暂不焊接，应用洁净塑料袋封口。切割后的管端用专用小铣刀加工，从而保证接头对口紧密，提高焊接质量。6.2. 焊接设备的选用采用美国Arc Machines 公司生产的轨道式自动焊机。6.3. 焊头的选择焊头相当于氩弧焊的焊把，需根据所焊管材的外径，选择不同的焊头进行焊接，焊头的选择如下表所示：焊头型号使用管材外径范围915006.338.1mm9450038.1114.3mm6.4. 焊接工艺参数6.4.1. 焊接电流焊接电流的设定应根据管材的壁厚，以分为4级的焊口为例，其脉冲峰值电流计算如下：LEVEL1电流管壁厚度（mm）/0.0254（A）LEVEL2电流0.93 LEVEL1电流LEVEL3电流0.93 LEVEL2电流LEVEL4电流0.80 LEVEL3电流脉冲基值电流0.3LEVEL1电流6.4.2. 焊接转速焊接速度根据管材壁厚选择，如下表所示：管材壁厚（mm）焊接速度（mm/分）0.641600.89-2.111272.16-2.41102焊接转速焊接速度/(3.14管子外径)6.4.3. 钨极选用钨极的选用如下表所示管材壁厚（mm）电弧长度（mm）钨极尖端直径d（mm）钨极直径D（mm）0.510.890.760.5011.24-2.111.270.761.52.31-3.911.781.002.5dD18钨极长度L的计算公式：L（焊头回转直径管材外径）/2电弧长度注：91500焊头回转直径80.9mm 94500焊头回转直径174.6mm6.4.4. 焊前、焊后充气时间焊前充气和焊后充气时间与选用的焊头型号和焊接的管径有关，一般情况下，91500焊头焊前、焊后充气时间各为20秒，94500焊头焊前、焊后充气时间各为60秒。6.4.5. 转动延迟时间转动延迟时间是电弧起弧后，钨极在原地不动，将起弧点熔透后再进行转动焊接，这段时间称为转动延迟时间。转动延迟时间管壁厚度/1.27 秒6.4.6. 脉冲峰值/基值时间脉冲峰值/基值时间的选取如下表所示：管材壁厚（mm）脉冲时间（S）0.640.1/0.10.89-2.110.2/0.22.16-2.410.3/0.36.4.7. 上坡电流时间与下坡电流时间上坡电流时间是指电弧起弧后，不马上达到峰值电流值，而是经过一段时间逐渐达到峰值电流值，这个时间叫上坡电流时间。下坡电流时间是指收弧时电流从电流峰值经过一段时间逐渐降低到0后停止，这段时间称为下坡电流时间。上坡电流和下坡电流可以保证焊缝表面起、收弧处能够圆滑过渡，使焊缝成形美观，下坡电流还可以保证收弧时避免发生裂纹和焰口现象。上坡电流时间一般选择01秒。下坡电流时间一般选择56秒。6.4.8. 焊缝末端与始端搭接时间焊接过程中，在保持正常的焊接电流情况下，尾端要超过起弧点一小段距离后，再进入下坡电流阶段，这段时间称为搭接时间。搭接时间的设定如下表所示：管材壁厚（mm）搭接时间（S）0.6410.89-2.1122.16-2.4136.4.9. 焊接总时间焊接总时间60/焊接转速转动延迟时间搭接时间6.4.10. 氩气要求洁净管道焊接和吹扫用的氩气纯度为99.99%以上。氩气流量为514L/MIN，流速为30mm/s。6.4.11. 编程将上述各参数选定后，在M207A电脑操作台上编制焊接程序。焊接程序编制后要进行焊接试验，若所得焊缝不能满足要求，则应对焊接程序中的某些参数进行相应的调整，直到获得满意的焊接接头后，将该程序存入M207存储器中，待随时调用，进行焊接。6.5. 焊接工艺要求6.5.1. 管子切割后用专用铣刀处理端口表面，再通入纯氩气吹扫，然后用无尘布沾医用酒精擦洗切口内、外表面，除去油污。6.5.2. 焊前认真检查接头表面质量，焊接接头表面不得有任何污物，对口处应贴合紧密，不得留有任何间隙。6.5.3. 每天上、下午正式焊接前，都要对即将使用的每个焊接程序进行试验，只有得到满意的焊接接头后，方可正式焊接，否则修改参数，直到合格为止。6.5.4. 在焊接过程中，电压不稳时，应停止焊接，重新焊接之前要进行焊接试验。6.5.5. 点固焊的焊迹要尽量小，应选用尽可能小的工艺参数进行点焊。6.5.6. 在安装时，必须顺着充气气流方向依次进行焊接，以保证每一道焊缝质量。6.5.7. 焊后焊缝表面不得有气孔、裂纹等缺陷，焊缝与母材平滑过渡，焊缝成形美观，焊道整齐，波纹均匀细小。6.5.8. 焊后用细毛不锈钢刷轻擦焊道表面，使之光亮。7. 焊接参数对焊缝成形的影响7.1. 焊缝熔深和宽度随着脉冲峰值电流的增大而增加。7.2. 焊缝熔深和宽度随着脉冲基值电流的增大而增加。其对熔深的影响没有峰值电流大。7.3. 焊缝熔深和宽度随焊速的提高而减小。7.4. 焊缝熔深和宽度随脉冲电流峰值时间的增加而增加。7.5. 脉冲频率越高，焊缝表面的波纹越细密。焊缝的平整度越好，但熔深和焊缝宽度随之减小。7.6. 下坡电流时间越长，焊缝的尾端过渡越平缓。7.7. 氩气流量越大，焊缝表面余高越小。8. 经验及需要注意的问题8.1. 需要注意的问题8.1.1. 施工人员进入施工现场，要进行环境确认，正确穿戴洁净服和洁净手套后方可操作。8.1.2. 自动焊机只有培训考试合格的焊工方可使用，其它人员不可操作。8.1.3. 焊接程序编辑后，要反复试验，只有得到良好的焊接接头后，方可用于正式焊接。8.1.4. 焊前要认真检查焊机的气路、电路是否正常，注意观察焊机屏幕上的状态显示，若有出错信息，必须查找原因后，再进行下一步。8.1.5. 对于调用的程序，焊前应进行程序确认，实验合格后将该程序锁定，以防被人不小心改动。8.1.6. 每天上、下午正式焊接之前，必须对要使用的程序进行焊接实验，合格后方可进行正式焊接。电压不稳时，必须正确关闭焊机，电压稳定后，应先进行焊接实验。8.1.7. 焊机水、电、气路的连接必须正确，更换焊头后，要先进行焊头校核测试。8.1.8. 焊工自检时，发现有不合格焊口，必须割掉，重新焊接，确保每一道焊口都能满足要求。8.1.9. 必须严格执行封口和吹扫工序，预制后暂不安装的管线要用无尘塑料薄膜包裹后，有条理地摆放。9.