基于逆变焊机技术的锅炉压力容器制造

2010-08-15付泉

科技传播 2010年23期

付泉

贵州省黔南州锅炉压力容器检验所，贵州都匀 558000

0 引言

现代锅炉压力容器在工程焊接技术的迅速发展的环境下，已演变成典型的全焊接结构。焊机是焊接的基本装备，是焊接赖以实现的载体，焊接质量对锅炉及压力容器的安全运行起着决定性的作用。逆变式焊机与传统焊机相比，具有高效节能、轻巧、省材、而且动态特性和控制调节特性好、加工量少、制造过程占地少等特点，其技术水平对提高锅炉及压力容器的焊接质量和劳动生产率，降低焊接成本、促进行业自动化水平都产生重要影响。因而，在国内得到迅速的推广应用。

1 逆变焊机技术的现状

逆变焊机由于其工作频率高，过小的体积影响设备的通风和散热效果，不利于可靠性，片面地强调小型化把逆变焊机的发展引入歧途。现在除便携焊机外，不再追求小型化，焊机故障率高，主要原因是可靠性问题。解决逆变焊机的可靠性问题，就要充分依托现代的电力电子技术、控制技术、半导体器件技术和磁性元件发展与进步，着力解决器件质量、设计合理等问题；充分利用变压器具有饱和磁感应强度高、温度稳定性好和居里点高等特点，提高器件质量，保证逆变焊机的安全可靠。设计合理是提高可靠性的根本。实践证明，重视焊机性能设计而忽略了逆变焊机的可靠性设计是行不通的。采用谐振技术、软开关技术可降低功率器件的开关损耗，可靠性设计要考虑到逆变焊机的整个工作过程及热设计和电磁兼容性设计等。

2 逆变焊机质量控制

焊接质量控制大致可分为焊工管理、焊接设备、焊材管理、焊接工艺评定、压力容器产品的施焊管理、压力容器产品试板等几个控制环节。焊工的技术水平、思想觉悟水平和工作责任心的高低，直接影响压力容器焊缝质量的好坏。压力容器焊工必须通过《锅炉压力容器压力管道考试与管理规则》考试，持证上岗，由车间主任控制，焊接责任工程师监督检查，包括压力容器焊缝外观质量、换热器管板、产品焊接试板、换热管焊接质量，以及工艺纪律检查、耐压泄漏试验和探伤底片合格率等。这些内容直接作为焊工的考核，并根据本单位的实际制定相应的奖励和处罚措施，激励了焊工的工作积极性和责任心，有效地控制了压力容器的焊接质量。焊接设备必须由专管人管理，定期保养及检验。因为焊接设备的电压、电流表是施焊计量仪表，电压、电流表的好坏直接影响焊接操作。可以说，压力容器焊接质量直接受到压力容器制造焊接设备好坏的影响。焊接材料是压力容器制造焊接质量保证的基本条件，影响到压力容器的生产周期和制造成本。因此，压力容器用焊接材料必须有焊材生产厂家盖有印章的材料质量证明书，入库的焊接材料经过质量检验合格，有材料标记号、建帐立卡，按品种、规格、分区域存放，做到帐、卡、物、证四统一。作为制定焊接工艺的依据，焊接工艺评定应由焊接工艺人员根据压力容器设计图样的结构特点和技术条件等规定对焊缝编制焊接工艺方案，以可靠的钢材焊接性能试验为依据，并在产品焊接前完成。重要设备的焊接施焊前，由焊接工艺人员到车间班组对焊工进行焊接工艺技术交底。作为保证焊缝质量的关键压力容器产品的施焊管理是在压力容器产品施焊过程中，工艺人员或焊接责任工程师随时监督工艺规程的执行情况。监督内容包括：项目与有效期、焊工资格、焊接材料的正确性、焊条烘干温度、焊前预热、焊接工艺参数、层间温度及焊接顺序等。压力容器产品试板按《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》的规定进行试板的制备和检验，分析产生缺陷原因，编制焊接返修工艺，并将返修次数、部位及返后检测情况记入容器的质量证明书中。

3 逆变焊机技术在锅炉压力容器制造中应用

手工电弧焊、埋弧自动焊、CO2气体保护焊及钨极氩弧焊是锅炉压力容器的制造过程中最常使用的焊接方法。从技术角度分析，手工逆变焊机特别是IGBT逆变焊机具有引弧成功率高、焊接性能好、噪声低、飞溅少、电路可靠、安全电流稳定、电感小、电弧稍硬但不暴躁、飞溅较少等优点，是传统旋转直流,硅整流，晶闸管整流无法比拟的，而且逆变焊机省电，节能，效率高，有短路、过载和欠压保护，是很好的节能产品。以ZX7-315逆变焊机为例，通过对碳钢、不锈钢的焊接，使用的焊条为钛钙型和低氢型，焊接位置包括平、立、仰、全位置管焊等方面的试验，说明ZX7-315逆变焊机启动电流小、飞溅少、焊接电弧稳定、引弧顺畅、焊缝成型美观，且设有欠压、短路及过载保护功能，对大功率器件采用隔离强制风冷方式，不论压力容器焊接或结构钢焊接均得到满意的效果。由于焊接质量好、生产效率高、焊接成本低、适合全位置和机械化自动化焊接且可操作性好。因此，CO2气体保护焊在锅炉压力容器的制造中也得到了广泛的应用。在CO2焊接这一物理过程中，引弧、金属过渡、电极熔化、熔池变化等现象都是高速变化的物理过程，由于逆变式弧焊电源的响应时间等于或小于CO2焊接物理现象的发生时间，引入了运行频率比工频高得多的逆变器使逆变焊机具有其他弧焊电源，包括晶闸管整流式弧焊电源所不具有的独特优点。所以，控制电源动特性，就有效地改善CO2焊接时的各种物理现象，从而达到提高引弧成功率、减少飞溅以及改善焊缝成型的目的。由此可见，锅炉压力容器制造行业推广应用逆变焊机具有现实和长远的技术价值，应当被积极科学地推广应用。