摘要：电厂设备主要是由管道组成，由于管道的限制无法进行双面焊，如何确保根据焊缝的质量，是一关键问题。管道焊口的根层焊缝，一般采用如下四种方法进行焊接：氧-乙炔气焊、手工电弧焊、根部衬垫圈手工电弧焊、钨极氩弧焊。这四种焊接方法各有优缺点，其中氩弧焊焊法最为优越。本文专门讨论钨极氩弧焊的焊接技术的应用。
关键词：电厂；氩弧焊；工艺；安全
1、电厂管道焊接技术发展概况及现状
电厂在安装及检修设备时，对于小直径薄壁管，传统的普遍采用氧-乙炔气焊，部分采用手工电弧焊。制造厂对于这类焊口，除部分采用接触焊（如：摩擦焊、闪光接触焊、中频感应压力焊）外，也大量采用氧-乙炔气焊及手工电弧焊。采用氧-乙炔气焊焊接，具有器具简单，操作灵活方便、焊接成型好、根部焊透度容易掌握等优点。但是气焊火焰温度低，热量不集中，所焊接头热影响区大，过热严重，塑性及韧性差。采用钨极氩弧焊焊接与气焊、手工电弧焊相比具有很多优点：氩气是最稳定的惰性气体之一，比空气重故保护效果好，是一种低氢焊接方法，冷裂纹倾向低于手工电弧焊，电弧集中，接头热影响小，变形也小，管内无焊渣：电弧燃烧稳定，操作方便，质量容易控制。由于氩弧焊焊接质量好，操作容易，所以在制造、安装及检修设备时作为焊接常规方法。
2、管道焊口的手工钨极氩弧焊封底技术
2.1焊接设备及器具
手工钨极氩弧焊设备系统包括：焊接电源、焊枪、供气系统、冷却系统及焊接控制系统等部分。（1)电源。手工钨极氩弧焊的电源有交流和直流两种。交流电源用于铝及其合金、镁及其合金。焊接碳钢、合金钢、钛及其合金、铜及其合金均采用直流电源正接法。（2)焊枪。焊枪是由喷嘴、钨极夹、导线、气管、水管、控制钮等部分组成，有自冷式和水冷式两种。（3)供气系统。通过电磁气阀按给定时间控制气体通断。（4)控制系统。控制系统的动作是由焊枪上的按钮指令的，它可以在焊接过程中实现下述程序控制：始焊时提前送气，停焊时滞后断气，自动控制引弧器和稳弧器的动作和切除，自动接通和切除电源，停焊时焊接电源自动衰减。
2.2焊接材料
钨极氩弧焊所用的焊接材料包括钨极、氩气及填充材料。 常用的钨极型号为Wce20的铈钨极和WThl5的钍钨极。氩气是在液态空气分馏制取氧气时的副产品，焊接不同的金属对 氩气纯度的要求是不同的。填充材料为钨极氩弧焊焊丝，直径一般为Φ2.5mm。
2.3焊接工艺
要获得优质的焊缝，除应经常保持焊接设备器具处于正常状态及选用合适的焊接材料外，还需要采取正确的工艺，并由具有一定技术水平的合格焊工进行操作。（1)挡风及清洁要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆氩弧焊接场所必须要有可靠的挡风措施，并防止管内穿堂风.以免影响氩气的保护效果。对焊丝、管口内外20mm以上范围内的油、污、铁锈等杂物应清除干净，直至露出金属光泽。（2)关于焊口内壁充氩保护。对于低碳钢及低合金钢热强钢管焊口进行氩弧焊封底时不需要充氩，而对于高合金热强钢及奥氏体不锈钢焊口，则必须充氩保护。充氩保护主要是为了达到内部焊道防止氧化，形成焊接缺陷。（3)坡口型式及尺寸。坡口型式，尺寸及管端装配间隙对焊缝的质量及根部裂纹倾向影响很大。常规坡口型式有V形、U形、双V形等几种形式，管端装配，有留间隙的也有不留间隙的。 采用前者的优点：在内壁不充氩的条件下，焊接时从对口间隙渗入的氩气仍有一定的保护作用，改善了背面焊缝被氧化的情况。由于氩弧焊丝含有一定量的脱氧元素，并且杂质含量限制的很严格，因此焊道比较干净，加上留有间隙后接头刚度有所下降。故焊缝裂纹倾向小。加填充丝的焊缝比较厚，电焊盖面时仰焊部位不致因温度过高而产生内凹缺陷。（4）钨极端部形状。钨极端部形状对电弧的稳定和焊缝的成形都有很大的影响，较为理想的形状是钨极末端磨成钝角或带有平顶的锥形。这样可以使电弧燃烧稳定，弧柱扩散减少，对焊件的加热集中。注意的是，如果采用接触引弧，钨极端部应避免磨得太尖，以免碰断造成焊缝夹钨。（5)焊口装配点焊。管子焊口一般采取夹具装配，并在根部点焊固定。对于水平焊口，直径＜60mm的小管可只在平焊位置点焊1处，长度约10-20mm，直径＞159mm的大管，一般在平焊及立焊位置共点焊3处，焊点长约30-50mm。横焊焊口的定位点数与水平焊相同。点焊位置根据具体情况定，无论采取什么方法对焊口进行定位焊，所用的焊丝、焊接工艺以及对焊工技术水平的要求均与正式焊接相同。（6)关于焊前预热。氩弧焊焊缝比较纯净，并且有低氢的特点，管道焊口氩弧焊封底时预热要求可低于手工电弧焊。但并不是说，无论是什么钢种，无论管壁厚薄，一概可以不预热，特别是在冬季施工时，一些厚壁的合金管道焊口，若不预热，可能在封底焊缝上产生裂纹。壁厚大于26mm的低碳钢管道焊口，视管子直径和壁厚的不同，预热温度100-200℃。（7)始焊及停焊。始焊时 需提前送氩，停焊时则需滞后断氩，以保护焊缝免受周围空气的侵害。引弧要在坡口内进行。当采取接触法引弧时.操作要稳、轻、快，防止钨极端部烧损碰断及夹钨现象。停焊收弧时要多加些焊丝，把弧坑填满。若使用简易焊接设备，没有焊接电流自动衰减装置时，应将电弧引至坡口边缘再熄弧。收弧和接头处的质量往往较差，焊接过程应尽量避免停 弧，减少接头机会。（8)填丝分内填丝和外填丝两种操作方法。所谓内填丝操作法，就是焊丝从对口间隙伸入管内，电弧在管外坡口上燃烧，焊丝在管内熔化，整个焊接过程分段进行。其优点：封底缝背面均匀地略为凸起，仰焊部分不会内凹，特别适用于锅炉密排管困难位罝焊接。但用此法操作时，要求大的对口间隙，当采用Φ2.5mm焊丝时，间隙达3mm以上，因此填丝量较大，焊接速度也相应地慢一点。采用外填丝法焊接时，焊口装配间隙较小，操作要求稳而且快。对于小直径厚壁管，间隙等于或小于焊丝直径，操作时焊枪基本上不作横向摆动。（9)注意事项。焊接过程中一切主要受力的对口器具不许拆除，以免外力引起打底焊缝开裂，焊接过程封底近结束时，应仔细观察焊缝背面成形情况，发现问题及时处理，氩弧焊封底焊缝比较薄，因此，后续第一层电焊应用小直径电焊条。
3、结束语
电力生产安全第一，承压部件及管道焊接质量的优劣是影响到设备安全运行的关键之一。电厂承压管道焊口数量很多，并且随着机组长时间的运行，焊口或者管段由于磨损、老化等原因，出现的问题几率就愈大。因此对于焊缝的质量必须做到万无一失才能保证机组安全经济运行。过去由于管理及技术上的原因，焊接质量问題很多，采用了钨极氩弧焊的焊接方法后并且加强了技术上的培训工作，焊接质量有了明显的提高。在电厂的检修及日常维护工作中，无损检测及水压试验合格率达到了100%。
论文作者:田波
论文发表刊物:《电力设备》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/18
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