1、关于波波娜电站压力钢管加劲环埋弧自动焊接工装设计【论文关键词】压力钢管加劲环 角焊缝 埋弧自动焊 工装改进 波波娜电站 【论文摘要】传统的加劲环焊接工作多采用手工焊，但是面对越来越大的加劲环直径，传统手工焊生产效率已难以满足生产进度的需要。本文介绍一种将一般埋弧自动焊滚焊台车改进成为满足角焊缝自动焊的工装技术，并在实践中成功应用。 1 问题的提出 波波娜水电站位于新疆和田市喀拉喀什河上，电站共 3 台机组，总装机容量 l5 万 kW，水头 200m，钢管材质为 Q345R，内径 4600mm，板厚22mm42mm 不等。加劲环板厚同主管壁厚，焊缝为不开坡口角焊缝，焊脚高度为 16mm 一 28
2、arm。压力钢管总长 910m，加劲环分布问距：下弯段1m，其他段 2m。 以板厚 34ramJJl1 劲环焊接为例，图纸要求焊脚高度 24ram，单节钢管长度 2m，加劲环数量为 2 件，单道焊缝长 14665mm，单节钢管加劲环焊缝总长 58660mm。如若采用传统手工焊焊接，每道焊缝约需 5 个工日，58660mm 的焊缝约需 20 个工日，生产效率极为低下，在焊工数量不足的情况下难以满足工期要求。因此，压力钢管加劲环的焊接需采用生产效率较高的自动焊接方法。 2 自动焊接的方案选择 要实现压力钢管加劲环的自动焊接，有两种方法可以使用：一是二氧化碳气体保护焊，二是埋弧自动焊。二氧化碳气体保
3、护焊由于焊丝直径过小，想堆焊出大的焊脚尺寸非常困难，并且项目所在地和田没有二氧化碳气体出售，只能从 700km 外的喀什运输，成本太高。加之施工现场地势开阔，多风沙，二氧化碳气体的保护效果也不可能理想。所以，采用二氧化碳气体保护焊存在诸多困难，不易实现优质高效，经比较决定采用埋弧自动焊。 3 工装设计 如果想要实现压力钢管加劲环的埋弧自动焊，首先需要解决以下两个问题： (1)由于埋弧自动焊单位时问内热输入量巨大，同样是直径 4mm 的埋弧焊丝和焊条，埋弧焊的焊接电流是焊条的近 4 倍，单位时间内热输入量非常大，对焊枪及焊件的角度要求苛刻。如图 1 所示的传统手工焊位置进行埋弧自动焊，会造成母材
4、融化后熔池金属受重力影 u 向往下流动，来不及填充融化部分母材，咬边现象及焊脚不对称现象严重。要焊接出符合规范规定的焊缝，必须采用如图 2 所示的焊接位置，即以竖直焊枪为对称，实现船型位置焊接。 (2)实现压力钢管加劲环角焊缝和埋弧焊机的相对转动，但由于埋弧焊的工艺特点(熔池必须有焊剂覆盖及焊剂的松散性)，只能使加劲环施焊部位角焊缝实现相对转动，埋弧焊机焊枪保持不动。 针对以上情况，我们设计了如图 3 所示的一套工装解决了上述两个问题。 (1)滚焊台车轴线倾斜成与地面成 45。夹角将压力钢管吊放到台车上，在高度较低的管口一端加装三个导向轮，同时起导向作用和防止钢管在转动过程中发生轴向窜动，加劲
5、环角焊缝此时成船型位置，与竖直焊枪左右对称。 (2)设计制作一个可移动龙门架，上面搭设焊接平台，焊接时埋弧焊机固定在平台上，压力钢符及加劲环随台车转动，实现船型位置焊接。 4 加劲环埋弧焊工艺 加劲环材质为 Q345R 低合金高强钢，对于板厚大于 30mm 的加劲环，应主要注意防止焊接冷裂纹，严格控制焊前预热温度和层间温度。厚度大于 38mm 的需要做后热处理。焊接材料选用 H08MnA 和 HJ43l，焊丝规格为直径 4mm，焊接工艺参数见表 1。 焊接完成后进行焊缝外观检验，要求焊脚高度及对称度符合规范要求，无咬边及表面裂纹气孑 L 等，焊缝成型质量优良。 此套焊接工装已在我项目部加劲环角焊缝埋弧自动焊焊接中大规模使用，所焊焊缝成形美观、质量优良，相比传统手工焊焊接方法，极大地提高了加劲环的焊接生产效率。
