介绍wzm1-315c全自动管板焊机在钛合金管板焊接上的应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油和化工设备一36一2012年第15卷WZM1-315C全自动管板焊机在钛合金管板焊接上的应用李敏(武汉星光石油化工设备有限公司，湖北武汉430090)[摘要]自主研制了WZM1—315C全自动管板焊机，并以此为试验平台开展了钛合金管板焊接工艺试验，获得了合理的工艺参数经生产实践验证，所采用的焊接平台和确定的焊接3-艺可满足施工需要，焊接质量达~JB／T4730—2005标准I级。[关键词]钛合金管板；换热器；全自动管板焊机；焊接参数；优化1钛材的特点钛材具有密度小、强度高、耐腐蚀且表面易于形成滴状冷凝等特点，自20世纪8O年代以来，逐渐被用于制造电站凝汽

2、器传热管等关键部件。与之配套的管板由最初的25~35mm纯钛板被钛一钢复合管板所取代，节约了稀有金属，降低了制造成本。钛的熔化温度高、导热系数小、热容量大，焊接高温区较宽，高温停留时间长，冷却速度慢，易使焊接接头产生过热组织和粗大晶体。此外，钛板和碳钢的物理性能差异较大，爆炸复合结合层很薄，热输入过大可能导致钛与碳钢基板结合层爆裂[】】。以往采用手工氩弧焊，焊接质量易受到人为因素的影响而不稳定。因此，图1管子管板结构示意图武汉星光石油化工设备有限公司采用自主开发的WZM1．315C全自动管板焊机进行了一系列焊接工艺试验，获得了较优的焊接工艺方案和参数，达到了相关标准要求。2管子管板焊接工艺试验

3、2．1焊接试验对象和条件控制系统(1)焊接材料和结构换热器管板为钛一钢复合板，材质为焊接电源TA2+20。其中，TA2厚度6mm，20钢厚度35mm。换热管为TA2，规格为~25Illm×1．2mm。图2WZMI一315C全自动管板焊机管子管板结构如图l所示。(1)焊接电源2．2焊接试验平台焊接电源采用松下IGBT逆变控制直流电源。焊接试验在WZM1—315C全自动管板焊机上进行，由焊接电源、控制系统、焊接机头、焊接机作者简介：李敏(1979一)。女，湖北武汉人，研究生学历，工架等单元构成，如图2所示【。程师。武汉星光石油化工设备有限公司研发部经理。学兔兔www.xuetutu.com第12期

4、李敏WZM1—315C全自动管板焊机在钛合金管板焊接上的应用一j7一其特点：①体积小，质量轻；②负载持续率高，这样对管件的椭圆偏差、壁厚偏差等项目要求较节省能源；⑧焊接效率高，电弧电流为脉冲波低，焊接质量稳定，适用面广。配合焊枪微调装形，各参数均可单独设定，熔池容易控制，熔宽置，可精确调整钨极对被焊区域的角度、轴向距和熔深均匀；④高频脉冲电弧非常稳定，起弧性离及径向距离。能稳定，起弧率100％~⑤采用气体前吹、后吹功能，有利于防止工件被氧化。(2)控制系统焊接控制系统为武汉星光石油化工设备有限公司自主开发的专用管板焊机控制系统，可存储80套焊接程序工艺参数。控制系统采用西门子公司的PLC，对焊

5、机电源及机头进行控制。控制程序提供了4种焊接方式，包括：焊1层不填丝；焊1层填丝；连续焊2层、第1层不填丝第2层填丝：连续焊2层均填丝等。将每层焊缝分为8段或16段，每段焊接电流峰值、基值均可以独立设置，还可设置焊接速度、焊接重叠角度、送丝速度、预热图3焊接机头定位示意图时间及滞断时间等众多工艺参数。焊接工艺参数的输入以及焊接程序调用均可通过触摸屏输入实2-3焊接工艺参数的确定现。管板自动化焊接的工艺参数主要有峰值电(3)焊接机头流、基值电流、脉冲频率、机头转速、占空比、焊接机头采用武汉星光WZM1315C专用机电流上升和下降方式等[8】。峰值电流主要影响焊缝头，该机头由双路循环水冷系统、双路

6、供气(氩的熔化程度。峰值电流过小，焊缝无法成形。峰气)系统、防缠绕送丝系统、快速定位系统等结值电流过大，则会影响到邻近的焊缝，影响焊缝构组成。其中，双路循环水冷系统可有效降低焊成形外观。因此，峰值电流取80至l00A。基值电接区域的温度及机头工作温度；双路供气(氩流在焊接时不宜过大，只需维持电弧稳定燃烧即气)系统可实现对钛材焊接有效的保护；防缠绕可，取2O至30A。电流脉冲频率对焊接效果的影响送丝系统可避免焊丝在机头旋转中缠绕打结；快比较明显，经试验，取5至10Hz。机头转速对焊缝速定位系统可实现快速准确地将机头与被焊管材成形有重要影响，在保证焊缝质量的前提下，应的准确定位。尽量提高机头转速以

7、提高工作效率，一般在3～4r管板焊机的定位形式以换热管孔为定位中／min范围内取值。焊接电流脉冲的占空比过小易心，焊枪围绕定位中心完成环形轨迹运动，如图导致峰值电流时间过短，焊缝热输入量不足，焊3所示。受国内换热管与管板加工精度的限制，缝成形差。工艺试验中将脉冲占空比固定为50％。武汉星光WZM1．3l5C专用管板焊机机头采用静态电流的上升下降采用脉冲方式。最终确定的焊接定位轴头，即焊接时不随传动