高温炉管自动焊接生产线

摘要：

     高温炉管要求在高温的苛刻条件下长期使用，焊接质量的好坏直接关系到装置能否长期安全稳定运行，由于材质的特殊性，特别容易产生焊接裂纹，因此焊接难度大，要求采用良好的焊接工艺，严格的过程控制。目前国内普遍仍采用手工焊接的方式，对焊工要求极其严格，其焊接质量难以达成一致性。

     我司生产的高温炉管自动焊接生产线，按照所制定的焊接工艺进行生产，X射线探伤合格率达99.7%。

一、前言

     高温炉管焊接基本为环缝，参考国外先进的焊接经验，我们采用等离子打底，氩弧焊填丝盖面，采用多层多道、小线能量，短电弧的焊接方式，尽量减少线能量的输入。

功能参数

● 可焊管径：20-180

● 焊接速度：20-2000mm/min

● 可焊长度：15m

设备主要组成

二、正文

2.1焊前准备

     坡口加工后应用塑料薄膜包裹，避免污染，焊接前用丙酮清洁焊缝内外两侧至少15mm范围，去除油污油脂等污染物。

2.2等离子打底

     打底焊采用等离子工艺，首先由于等离子焊接的小孔效应，绝对保证打底焊时根部完全熔透；其次，由于等离子焊具有较大的熔深，因此钝边可预留至7mm（TIG焊钝边最大预留至3mm），一来可以减少坡口的加工量，二来可节省焊接填充材料并可至少减少两层焊道的焊接时间。

打底焊接参数表

 
     为防止背面焊缝根部的氧化影响焊接质量，打底焊接和第一道盖面焊接时，背面必须采取充氩气保护的方式。由于是管管对接，只能采取整体充氩，为避免浪费，背面充氩气流量有5l/min即满足要求。另外为了保证管内空气充分排净，背面保护气必须在焊接前预通一段时间，预通时间根据管子长度和大小决定。

     高温炉管其成分为含高铬高镍，其熔池流动性较差，因此我们采用95%Ar+5%H2作为等离子焊时的保护气，一来可增加熔池的流动性，焊缝成型美观，避免咬边、不平整等表面缺陷，二来由于氢气具有较高的热焓，电离时能产生更大的热量，可采用较小的焊接规范来达到同样的熔深。实践表明，采用氩氢混合气比使用纯氩其保护效果有非常显著的改善，其焊缝颜色接近母材颜色（图2）。

2.3 TIG+送丝盖面

     采用法国ALW高端氩弧焊枪MEC4，其结构非常适合自动焊使用，借助钨针装卡工具可保证每次安装钨针的位置不发生变化（图6），避免由于外部硬件的变化引起焊接质量的不稳定，因为对氩弧焊而言，焊枪的高度以及钨针伸出长度对焊接质量影响较大。

     在焊接盖面第一层时，管子内部仍需通氩气保护焊缝根部。

     由于高温材料对热裂纹极其敏感，在焊接时尽可能采用小线能量（脉冲电流）进行焊接，在焊接收尾时，收弧电流设置为5A，电流衰减时间设置为6s，并且收弧过程中保持管子继续旋转以避免收弧处出现裂纹。

盖面焊接参数表

2.4焊缝检测

打底焊接和盖面焊接首先进行PT检测，I级合格。盖面焊缝在进行PT检测合格后进行X射线检测，II级合格。

三、总结

   经生产实践，采用等离子打底，氩弧焊盖面进行自动焊接，其完全保证焊接质量，不再受焊工各种因素的影响，大大提高焊接质量。100道焊缝经X射线探伤，其合格率达99.7%。