自动热丝TIG焊工艺简介.docx

自动热丝 T IG 焊工艺简介周矿先徐绪炯吴青松(中外合资华恒电气工业有限公司 200233)摘 要 在对厚壁钢管的焊接中采用热丝氩弧焊工艺和窄间隙焊工艺相结合的焊接方法, 通过低频脉冲维持熔池; 高频脉冲控制热输入; 实现了对熔池大小、弧的挺度以及边熔的控制。 结果 证明, 这一组合式焊接工艺减少了焊缝体积, 缩短了焊接时间, 焊接质量优于冷丝焊, 效率明显提 高。主题词 焊接管厚壁钢管T IG 焊工艺国家对电力和石化工业的厚壁管焊接有一定的规范要求, 实施厚壁管焊接的单位在 满足这个要求的同时, 还要争取更高的焊接效率, 这样摆在全位置管子焊接机制造厂面 前的任务是, 制造出的管焊设备要能够最经 济地完成这些严格要求的焊接。 全位置管焊 设备, 采用钨极氩弧焊工艺, 长期以来, 均取 得了优质的焊接效果, 但与其它手工和半自动焊接工艺一样, 熔敷率方面还没达到最经济的状态, 最近几年, 国外研制出了窄间隙焊 工艺, 从而减少了焊缝体积, 缩短了焊接时间, 最近我司的合作伙伴法国普利苏迪和美国 A st ro A rc 公司 ( 全位置管焊机制造公司) 把热丝氩弧焊工艺和窄间隙焊工艺相结合, 解决了厚壁管子的焊接, 如图 1 所示。使用结果表明这一组合式工艺是厚壁管对接的最佳图 1 热丝氩弧焊工作图第 20 卷第 5 期周矿先等: 自动热丝 T IG 焊工艺简介45方法。及导环组成的一个整体。 它可以很方便地放置于直径大于 168mm 的厚壁管上。 利用一 种加热快速脉冲的技术, 改善对熔池的控制, 弧的挺度以及边熔。 这种技术使两种脉冲叠 加在一起:(1) 低频脉冲维持熔池, 高频脉冲控制热 输入;( 2) 频率 500 10000H z 的快速脉冲, 高 低脉冲的切换很快, 熔池大小不会出现变化,在热脉冲上叠加快速脉冲。 热快脉冲叠加技术如图 3 所示。焊丝在被焊管子各部位的加热和送丝速度都是非常棘手的焊接参数。 钨极相对于工 件的角度, 焊丝进入熔池的角度也都是很难 把握的变量。所以设备的可调范围不仅要宽,而且各参数的重现性要非常之好。1热丝工艺热丝氩弧焊是氩弧焊工艺的一种, 它的 优点是在焊接质量上优于冷丝氩弧焊, 而其熔敷率却增加了 3 7 倍,“热丝”这一术语是 指填充金属丝在被送入熔池之前, 通过电加 热使之达到一定温度, 也就是对焊丝进行预 热。对填充金属丝通电, 使之产生加热效果,改善了熔敷率。 这是因为预热后的焊丝不再 象冷丝那样从电弧中吸收大量的热能, 所以 实现了更高的熔敷率, 从而达到更快的焊接 速度。热丝氩弧焊工艺的原理如图 2 所示。3热丝与冷丝氩弧焊热丝氩弧焊是由冷丝氩弧焊变 化 而 来 的, 它们有很多共同点。它与其它任何全位置 焊工艺一样, 由于熔池金属的重力, 表面张力和电弧吹力之间的变化关系在整个 360内 都在发生变化, 所以需要变换各种参数。在这 一方面热丝与冷丝氩弧焊没有差别, 只是热 丝焊工艺具有较高的熔敷率。 虽然热丝工艺 要求较高的平均焊接电流, 但热丝焊是熔化预热后的填充金属, 因而焊接效率提高, 总的 线能量输入减少了, 这有利于限制焊接变形。 从宏观剖面图 4 上可以看到热丝焊件的 热影响区缩小, 在试验过程中进行的金相检 查表明其晶粒明显细化。脉冲电流值, 就其峰值和基值而言, 均是冷丝的两倍。例如, 5kH z快速脉冲有它本身的峰值和基值, 其峰值比 热脉冲的峰值高 50A , 其基值比热脉冲的基值低 50A , 因而电流是冷丝氩弧焊的两倍。当 直 径 为 0. 8mm 的 焊 丝 预 热 到 约300时, 送 丝 速 度 从 冷 丝 焊 的 1. 27m /m in图 2 典型热丝钨极氩弧焊示意图2焊接参数全位置热丝氩弧焊要求能够精确控制焊 接参数如电流、电压、运行速度、送丝速度和焊丝加热。 所有这些参数都会随着机头绕被 焊管旋转位置变化而改变。于是, 有必要采用 微处理机或电脑来控制。 为使热输入集中到窄间隙坡口焊缝中去而不让电弧扩散, 要求 电弧成柱型而且有挺度。本文介绍的实例, 使用的是一台晶体管电源, 配上一台微机进行控制, 来获得这种电弧吹力。 全位置焊接机头是由焊枪、送丝机、载架提高到 5. 08m /m in ,运行或旋转速度从冷丝的 50. 8mm /m in 增大到 177. 8mm /m in。 用46焊管1997 年 9 月图 3利用快速脉冲技术控制熔池和边熔示意图图 4 热丝全位置管子 GTA 焊缝宏观剖图于全位置焊接的热丝氩弧焊的总熔敷率是冷丝的两倍以上。4热丝氩弧焊的应用该工艺主要应用于近海石油平台和电站第 20 卷第 5 期周矿先等: 自动热丝 T IG 焊工艺简介47管道的建造中厚壁管的对接, 在过去的两年中已有 17 套热丝全位置焊接系统交付使用, 它们在各自的岗位为人们担负着高效的工 作。 当使用单位发现这种焊接工艺有这么好 的效果之后, 都感到装备这种焊接设备是一项回报率极高的投资。 这种热丝焊接工艺在 实践中得到了证实, 它们在各自的焊接工程 中对焊前准备完善的工件进行焊接, 发挥了 最佳效益。我们利用这一工艺对 152.4mm 的管子进行施焊, 同时也用冷丝焊工艺进行施焊。通过对这两种工艺施焊的结果进行比较可 知, 冷丝焊工艺需要 1 小时 4 分钟, 而使用热 丝焊工艺按图 5 所示的窄间隙坡口方案进行施焊只需 35 分钟, 这一时间是指整个焊接周 期, 包括预送气和焊完一道之后的滞后送气 时间, 但不包括焊道之间的温度控制, 这是因 为各个焊接实例都不一样。图 5热丝 GTA 管焊典型窄间隙坡口设计和焊道示意图5结论结果表明, 焊接质量优于冷丝焊, 效率明显提高。(收稿日期: 19961104)热丝氩弧焊是冷丝焊 GM A 和 FCA 全位置焊的另外一种形式的工艺, 使用和实验(上接第 43 页)最新发展的数字电子、微处理机等技术, 是新 型的智能化全数字式涡流仪, 实现了检测中 各种调整参量 (如频率、相位、增益等) 的数控 操 作。 屏幕菜单提示, 中文 ( 或英文) 人机对 话, 实时热键帮助, 操作人员无需特别培训, 即可掌握操作方法。E EC 30+ 双通道在线涡流检测仪的使 用, 基本解决了原单通道涡流仪无法解决的 问题, 消除了制管线晃动等干扰信号对检测 结果造成的干扰, 使得涡流检测结果的可信 度大大提高。参 考 文 献1, 林俊明: 钢管涡流检测技术和 E EC 数字式探伤简介, 无损检测, 1995。2, 林俊明: 新型涡流探伤仪在焊管生产线上的应用,焊管, 1990。3, 郑宁: 在线涡流探伤仪在短带钢高频焊管生产线 上的应用, 96全国涡流检测技术学术研讨会论文集。4, 曾详照: 焊接钢管的在线涡流探伤检测, 96全国 涡流检测技术学术研讨会论文集。5, 俞红根: 提高钢管涡流探伤可靠性的途径, 无损检测, 1996。(收稿日期: 19961220)焊管1997 年 9 月IIist ic o f w e ld ing tech no lo gy o f th e tw o m a te r ia l is d iscu ssed and th e co r re spo nd ing w e ld ing tech no lo gy is e stab2 lish ed. T h e ir w e ldab ility is co n side red w o r se th ro ugh study. T h e m e tho d o f p reh ea t and po st h ea t2t rea tm en t is necce ssa ry to adop t fo r rem o v ing w e ld ing co ld c rack s and p lug w e ld ing & w e ld ing st iffene r fo r im p ro v ing th e jo in t ing st reng th o f w e lded jo in t.Subjec t term s: tub ingca singp ip e stopp e r p lugw e ld ingL iu M ing q ing (24)The D e tec t in g an d W e lded Seam D ef ec ts of Sp ira l W e lded P ipeIt is ana ly sed and de sc r ibed th e rea som p ro duced by seve ra l defec t s such a s b low ho le, slag inc lu sio n, in2 com p le te p ene t ra t io n, incom p le te fu sio n , c rack e tc. , w h ich o f ten app ea r du r ing th e p ro duc t io n o f sp ira l w e ld2 ed p ip e s and th e typ ica l fea tu re s show ed by th e se defec t s w h en u sing rad io g rap h ic te st ing and u lt ro so n ic te st.Subjec t term s: sp ira l w e lded p ip eL u H ongy i (28)defec t sN D TThe Ana ly s is of NA - 5 Con tro l Pr in c ip le of USA L in co ln W e lderT h e N A 25 co n t ro l sy stem o f U SA linco ln w e lde r is com po sed o f 17 co n t ro l e lec t r ic c ircu it bo a rd s, each m a ste r p u sh bu t to n sw itch , co n t ro l bo x , co n t ro l cab le, p ro tec t ive re lay, w o rk ing re lay and m o to r a ssem b ly e tc. T h e func t io n and re la t ive re la t io n o f each co n t ro l bo a rd is expo unded. T h e w o rk ing p r inc ip le o f m a in e lec t r ic bo a rd such a s pow e r bo a rd, co n t ro l bo a rd, vo ltage bo a rd; lo g ic bo a rd e tc. is de ta illy ana ly sed. It isrevea led th a t signa l t rea tm en t p ro ce ss and it s signa l va r ia t io n ru le s o f co n t ro l e lec t r ic bo a rd w ith be t te r unde r2stand ing o f N A 25 co n t ro l sy stem th ro ugh quan t ita tw e ana ly sis and qua lita t ive ana ly sis.Subjec t term s: w e lded p ip e m ille lec t r ic w e lde rco n t ro lp r inc ip leana ly sisZ h u Y ong (38)The A pp l ica t ion of PL C on Shear in g Butt Re s istan ce W e lderIn v iew to th e fea tu re s o f com p lex m ech an ism , m o re m o vem en t s, h igh eff ic iency and sho r t cyc le o f sh ea r ing bu t t re sistance w e lde r, expo und ing f rom h a rdw a re and so f tw a re o f co n t ro l sy stem , how to u se th e be st fea tu re s o f PL C to sim p lify it s h a rdw a re st ruc tu re, im p ro ve th e re liab ility and au tom a t io n o f th e w ho le sy stem is de ta il in t ro duced. T h e p ro ce ss f low , st ruc tu re b lo ck d raw ing and p ro g ram f low ch a r t is g iven.Subjec t term s: w e lded p ip e p ro g ramm ab le co n t ro lle rqu ipm en tst r ipbu t t w e ld ingco n t ro le2F u X iaoq in (41)The In troduc t ion of EEC- 30+ D ouble Fren quen cy D ouble Chann e l Eddy Curren t In spec t ion Un it f or inL in e In spec t ion D ouble L ayer Co il in g W e lded P ipeD o ub le laye r co iling w e lded p ip e is w ide ly app lied and dem and s h igh qua lity. It m u st ca r ry o u t 100% in2 sp ec t io n. T h e eddy cu r ren t in sp ec t io n h a s fea tu re s o f co n t ino u s rap id sen sib le and w itho u t co up ling e tc. It is ve ry su itab le fo r do ub le laye r co iling w e lded p ip e s in line and o ff line au tom a t ic in sp ec t io n. T h e app lica t io n o f E EC 230 do ub le f renquency do ub le ch anne l p ip e eddy cu r ren t in sp ec t io n un it du r ing p ro duc t io n o f do ub le laye r co iling w e lded p ip e is in t ro duced.Subjec t term s: do ub le laye r so lde r ingeddy cu r ren t in sp ec t io n un itau tom a t ic in sp ec t io nZ h ou K u ang x ian (44)The In troduc t ion of A utom a t ic Ho t W ire T IG W e ld in g Techn o logyCom b ined th e tech no lo gy o f ho t w ire a rgo n a rc w e ld ing w ith th e tech no lo gy o f na r row c lea rance w e ld2 ing. T h e w e ld ing vo lum e is reduced. T h e w e ld ing t im e is sho r tened. A nd th e p udd le is k ep t by low f renquen2 cy p u lse,