中心筒焊接工艺

2013-08-29焦新平骆新营

电焊机 2013年8期

吕仲，焦新平，骆新营

（长治清华机械厂，山西长治 046012）

1 结构简介

中心筒是电站锅炉空气预热器中的一个关键件和重要的受力件，产品外观如图1所示，长2 700 mm，直径2 300 mm，质量约7 t。主要由上端板、下端板和筒身焊接而成，整体结构看似简单，但是上端板、下端板由45钢锻造而成，厚度均超过250 mm，筒身由普通碳素结构钢Q235钢板卷制而成，厚25mm，上端板、下端板与筒身的角焊缝要求为T型全熔透结构，100%超声波检测达到JB/T4730.3Ⅰ级。由于45钢的焊接性特殊，焊后产生裂纹的情况时有发生。因此中心筒角焊缝质量的好坏直接决定了中心筒质量的好坏。

2 工艺方案选择[1-3]

2.1 坡口和装配方案

图1 中心筒外观

考虑到上、下端板与筒身组对后的焊接空间限制，只能从外侧施焊，同时焊缝要求为T型全熔透结构，拟采用单边焊接双面成形方法，筒身坡口采用机械加工成单边坡口形式，如图2所示。装配时上、下端板与筒身预留间隙6 mm，同时为筒身定位准确和成形需要，在上、下端板上点焊工艺撑圈以方便对接和定位。装配后要求上、下端板与筒身的同轴度小于2 mm，如图3所示。

2.2 预热及层间温度方案的确定

图2 坡口加工

45钢的焊接性较差，焊后易产生裂纹，预热能避免产生焊接裂纹，必须严格控制预热温度和层间温度[1]，要求点焊和正式焊接时均需将工件预热到100℃以上，层间温度控制在150℃～250℃。传统的火焰预热或履带加热只是局部加热、且费时费力，在此采用整体进炉加热的方式，出炉温度控制在250℃～300℃，工件出炉后立即进行焊接，保证工件在降到最低预热温度之前完成整个焊缝的焊接。

图3 上、下端板与筒身装配

2.3 焊接方法

利用悬臂焊机进行埋弧焊焊接、焊条电弧焊和混合气体保护焊。三种焊接方法优缺点比较如表1所示，三种焊接方法工艺参数如表2所示。

表1 三种焊接方法优缺点比较[2]

表2 焊接工艺参数

（1）工艺方案一：悬臂焊机埋弧焊接。

利用悬臂焊机进行埋弧焊接时，将中心筒置于支撑滚轮架上，中心筒旋转，利用悬臂焊机进行埋弧焊接。实际操作时，由于中心筒两端板厚度均超过了250 mm，预热时的出炉温度达300℃，且中心筒需要旋转，无法采取隔热措施，焊工站在中心筒上方的操作台上进行焊接作业，操作环境非常差，无法保证焊接质量。同时需将从中心筒从热处理炉运转到支撑滚轮架上，准备时间近1 h，预热温度将下降很多，缩短了实际焊接时间，在低于最低预热温度前很难完成整个焊缝的焊接，易产生焊接裂纹。

（2）工艺方案二：焊条电弧焊焊接。

焊条电弧焊熔深大，焊缝强度高，作业灵活、方便，能够满足要求。在实际操作时，将中心筒出炉后由四名焊工同时施焊，效率高。唯一不足之处就是清渣费时费力，因焊道较多，共需50多道才能焊接完成，常常因清渣不彻底，点状缺陷较多。

（3）工艺方案三：混合气体保护焊焊接。

使用混合气体保护焊焊接，熔深大，作业灵活，不用清渣，生产效率高[3]，试验表明，采用混合气体保护焊的焊缝性能完全满足强度和使用要求。从实际操作过程来看，混合气体保护焊准备时间短，生产效率高，可由四名焊工同时连续焊接。在规定的温度和时间内能够完成焊接，焊缝成形美观，经超声波检测，焊缝质量也达到了JB/T4730.3Ⅰ级要求。如图4～图6所示。