1、管板自動焊管頭燒穿原因分析及解決方法 單位：生產(chǎn)（設(shè)計工藝）部 姓名： 汪 翠 紅 管板自動焊管頭燒穿原因分析及解決方法摘要：隨著世界化工行業(yè)的不斷發(fā)展、新型式換熱設(shè)備的不斷更新，如何生產(chǎn)出高質(zhì)量、外觀好的換熱器成為擺在各家制造單位面前的一個首要難題。本文探討了換熱管與管板自動焊技術(shù)的應(yīng)用，介紹了我廠管板自動焊中出現(xiàn)的問題,然后重點分析了出現(xiàn)這些問題的原因,并制定出了解決問題的思路和方法,從而很大程度上改進了焊接質(zhì)量和外觀。關(guān)鍵詞：管板自動焊；焊縫美觀；管頭燒穿；定位器改造1 前言 在化工行業(yè)中換熱器的應(yīng)用十分廣泛，其類型與結(jié)構(gòu)較多，其中管殼式換熱器是最常用的一種。我廠每年生產(chǎn)很多臺換熱器，一

2、臺換熱器少則幾百個管頭,多則幾千個管頭。換熱管與管板的接頭焊接工作量相當(dāng)大，管板接頭是換熱器制造質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，換熱器發(fā)生泄漏50%的原因都是由于管子管板焊接接頭的焊接質(zhì)量不過關(guān)而引起的。換熱器管板與換熱管焊接接頭不僅數(shù)量多，致使操作者勞動強度大，而且質(zhì)量要求高、操作難度大，常規(guī)的手工鎢極氬弧焊和焊條電弧焊對人員操作技術(shù)要求高，焊接變形大，焊縫外觀質(zhì)量差，易產(chǎn)生氣孔，且水壓試驗一次合格率低，焊接質(zhì)量得不到有效保障等缺陷已不適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)制造業(yè)發(fā)展的需求，隨著現(xiàn)代石油化工行業(yè)的大力發(fā)展，煉廠對壓力容器質(zhì)量要求越來越高，特別是對管頭焊接更是提出了嚴(yán)格的質(zhì)量要求，明確管頭焊接使用

3、自動焊，因為管子管板自動焊能夠大幅度提高管子與管板接頭的焊接質(zhì)量和工作效率。按這種趨勢發(fā)展，管子管板自動焊接必然成為換熱器管頭焊接的主流焊接方法，為此我公司決定全面推廣管板自動焊接技術(shù)。本文首先通過對我廠管子管板自動焊現(xiàn)狀的了解，找出該造成焊接質(zhì)量及外觀差的問題，并分析可能產(chǎn)生該問題的原因；接下來分別從焊接工藝及坡口型式、管頭伸出長度、自動焊機性能、焊接環(huán)境以及焊接人員等幾個方面分析原因并制定解決方案。2 管板自動焊管頭燒穿問題及原因分析最近我公司承接的是中國石化安慶分公司煉油催化裂解裝置的兩臺1800的管束制造任務(wù)，單臺管束的管頭數(shù)量就有7952根，管板管孔內(nèi)徑為19.25mm，我們按照下圖

4、所示制備管板坡口。設(shè)備的各項設(shè)計參數(shù)如表（1）所示。表（1）針對管束的材質(zhì)規(guī)格和設(shè)備運行的工藝性能要求等我們制定的管子管板自動焊的焊接工藝如表（2）所示母材焊接方法焊接位置填充金屬焊接設(shè)備送絲速度鋼號規(guī)格牌號規(guī)格10/16Mn19×2/121GTAW AUTO水平固定JM-560.8直流150180預(yù)熔電流預(yù)熔時間基值電流基值時間脈沖電流脈沖時間焊接電壓機頭旋轉(zhuǎn)速度6580A12s3040A0.10.2s120140A0.10.25s1020V110160表（2）我們在焊接試樣上按照上述工藝進行施焊，在焊接過程中我們發(fā)現(xiàn)有很多管頭有燒穿現(xiàn)象，整個焊縫的外觀也比較差，如下面圖片顯示：針

5、對上述情況，我們查閱了大量的有關(guān)資料后分析影響管頭燒穿的原因可能有以下幾點：1、 焊接工藝、管板管孔焊接端坡口型式制定是否合理；2、 管頭伸出長度不一致；3、 自動焊機的運行狀態(tài)是否正常,自動焊機機頭與管板的位置是否固定；4、 焊接環(huán)境是否符合要求；5、 焊接人員對焊接工藝相關(guān)要求熟悉的熟悉程度。3 工藝試驗和措施3.1 焊接工藝和坡口型式首先這兩臺管束的管板和換熱管材質(zhì)規(guī)格分別為：121，16Mn級鍛件和19×2，10無縫鋼管，對于這兩種規(guī)格的管子管板焊接我們有著成熟的焊接工藝評定；并且為了驗證是否是管板管孔坡口型式對焊接質(zhì)量造成了一定的影響，我們按下圖所示分別制作了試樣一（V型坡

6、口）和試樣二（U型坡口），然后分別按照各自適用的焊接工藝進行焊接試驗，結(jié)果顯示不同的管子管板焊接接頭坡口型式并不是造成管頭燒穿的原因，只要控制好不同的坡口型式能夠和對應(yīng)的焊接工藝配合使用。3.2 管頭伸出長度在焊接時我們發(fā)現(xiàn)管頭的伸出長度不一致：圖紙上要求伸出長度為3±0.5mm，但是實際上有的管頭伸出長度達到4.5mm，管頭伸出長度不一致會直接影響焊槍的行走軌跡，從而影響焊接質(zhì)量。我們分析造成管頭伸出長度不一致有兩個方面的原因：一是換熱管在鋸管時由于沒有夾緊而出現(xiàn)的下料偏差；二是換熱管在穿管回管時人工操作的不精確性造成的管頭伸出長度不一致。分析了上述原因后，首先我們對鋸管機進行改造

7、，先前的鋸管機只是在被切割管子前端和后端有夾緊裝置，這樣在鋸管時就會出現(xiàn)因為管子中間部分沒有夾緊而發(fā)生下料偏差現(xiàn)象，為了增加夾緊效果，這次我們不僅在中間合適位置加設(shè)夾緊裝置，同時對管前端的夾緊裝置進行改造，使鋸管時不會出現(xiàn)跳管現(xiàn)象；針對回管時人工操作不精確我們制作了如圖一所示工裝，回管時將24的短接管靠在換熱管的伸出部位，然后再錘擊回管，從而確保了人工回管時管頭伸出長度的一致性。3.3 自動焊機性能及操作過程中的穩(wěn)定性接下來我們從自動焊機這一塊尋找可能導(dǎo)致管頭燒穿的原因：我們采用的是昆山華恒焊接股份有限公司生產(chǎn)的TP060管板自動焊TIG焊接機頭和408程控焊接電源，并配備有出廠合格證書等質(zhì)量

8、證明資料文件。華恒焊接股份有限公司是國家火炬計劃重點高新技術(shù)企業(yè)，擁有江蘇省焊接自動化工程技術(shù)研究中心、江蘇省焊接自動化高技術(shù)研究重點實驗室。近年來，承擔(dān)了多項工業(yè)機器人、焊接自動化裝備領(lǐng)域國家級、省級科研項目，參加、起草和制定了相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，該公司的資質(zhì)和實力是有目共睹的。另外在對設(shè)備的維護保養(yǎng)方面平時我們都是嚴(yán)格按照設(shè)備維護保養(yǎng)規(guī)定對焊機進行維護保養(yǎng)并記錄，故設(shè)備這一塊沒有問題。焊接過程中換熱管過渡熔化，造成焊縫成形不美觀的另外一個原因是鎢極與定位棒之間的夾角的不規(guī)則變化，當(dāng)角增大后在焊接過程中鎢極電弧直接對換熱管壁進行加熱，造成換熱管部分過渡熔化塌陷并且不均勻的加熱導(dǎo)致焊縫根部未熔合。我

9、們在仔細(xì)觀察焊機機頭部分時發(fā)現(xiàn)原設(shè)備上配備的定位器的形狀是圓筒形（如圖二所示），由于焊接時定位器的一拔一插會發(fā)生金屬磨損，這種形狀的定位器在發(fā)生一定量的磨損后會出現(xiàn)和換熱管內(nèi)壁無法緊密配合的情況，進而焊接時使焊槍與換熱管角度發(fā)生變化，無法滿足工藝要求，從而會在一定程度上影響焊接質(zhì)量。針對這種情況，我們又制作了圓錐形的定位器（如圖三所示），圓錐形的定位器可以保證雖然有一定磨損的情況下，仍然可以和換熱管緊密配合，從而保證定位器與換熱管內(nèi)壁的緊密配合，確保了焊接質(zhì)量。最后在焊接過程中，一定要控制好自動焊焊接機頭與管板的相對位置固定，也就是要保證管板與焊絲端部同心，一旦出現(xiàn)偏心，就有可能將薄壁管焊穿，

10、這是堅決不能允許的，在未焊接前將鎢極對準(zhǔn)坡口根部，焊接過程中工人發(fā)現(xiàn)角度發(fā)生變化后及時調(diào)節(jié)，在定位棒不能有效的定位情況下及時更換。3.4 焊接環(huán)境我們這次管束的制造任務(wù)是在車間里面進行的，焊接時施焊環(huán)境的風(fēng)速和相對濕度、焊件的溫度等條件均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。3.5 施焊人員最后我們分析一下由于施焊人員因素造成的管頭燒穿原因。雖然施焊人員都是持證上崗，具備相應(yīng)焊接資質(zhì)，但是由于我們以前管頭焊接都是采用手工鎢極氬弧焊和焊條電弧焊，真正具備管子管板自動焊的實際操作技能并不嫻熟，加上工期催得緊，他們在操作過程中對焊接工藝的執(zhí)行力不夠。針對這一點，我們解決的方案是由生產(chǎn)技術(shù)部組織了一次詳細(xì)的技術(shù)交底會，并要求

11、車間領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)作業(yè)人員參加，會上把焊接工藝中的各種參數(shù)加以說明，并對重點項目進行詳細(xì)的解釋和嚴(yán)格的要求，從而使操作人員領(lǐng)會焊接工藝要求及控制難點，并能夠從思想上樹立遵守工藝要求的重要性。4 產(chǎn)品施焊經(jīng)過采取上述一系列的改進措施，后期焊接的接頭不僅管頭燒穿現(xiàn)象有了很大的改善，而且焊縫的整個外觀質(zhì)量也有了很大的提高（見下面圖片），并隨著施焊人員的熟練程度的增加，焊接的速度也有了進一步的提升。5 結(jié)束語綜合以上分析我們得出影響我廠管板自動焊管頭燒穿的主要原因是：管頭伸出長度不一致、管板自動焊機機頭操作過程中的穩(wěn)定性和焊接人員對焊接工藝相關(guān)要求的熟悉程度。采取對應(yīng)措施后我們將管板自動焊技術(shù)運用得更加熟練，使管板自動