MPM焊接缺陷的原因分析与改进措施的研究.pdf

Jul.20232023年0 7 月BOILERMANUFACTURINGNo.4第4期造锅制炉MPM焊接缺陷的原因分析与改进措施的研究辛君武（哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨1 5 0 0 46）摘要：本文首先从设备、工艺、使用方面分析了MPM的断孤、咬边、气孔等焊接缺陷产生的原因，然后结合实际情况总结出改进措施，希望对MPM焊接质量的全面提高有所帮助。关键词：MPM；断弧；咬边；气孔；焊接质量中图分类号：TG44文献标识码：B文章编号:CN23-1249(2023)04-0040-03Cause Analysis and Improvement of MPM Welding DefectsXIN Junwu(Harbin Boiler Company Limited,Harbin 150046,China)Abstract:In this paper,the causes of welding defects such as breakage,edge biting and porosity ofMPM are analyzed from the aspects of equipment,process and application,and then the improvementmeasures are summarized based on the actual situation,hoping to contribute to the overall improve-ment of MPM welding quality.Key words:MPM;Arc break;Bite the edge;Stomata;Welding quality0引言随着锅炉制造技术的发展，锅炉主要受热面水冷壁的形式主要是光管加扁钢，然后拼接成管排。为了提高生产效率，研制了MPM管屏焊机，在使用过程中，尤其是在焊接小管径及窄扁钢管屏时，断孤、咬边、气孔等问题还不时出现，质量不稳定的顽症并未得到彻底解决。通过对设备、工艺、使用等诸方面进行全面总结分析，通过跟班观察调研，找到影响焊接质量的真正原因，提出进一步改进意见，希望对MPM焊接质量的全面提高有所帮助。1设备方面的原因1.1电磁干扰根据电磁感应定律，通电导线周围都会产生磁场，电流越大磁场越强。导线在变化的磁场中要产生感生电势，感生电势对焊机的控制回路产生干扰，造成焊接电流的波动，焊接电流的波动又进一步加剧了磁场的变化率，再进一步强化了感生电势，从而形成正反馈，在表象上就是出现电流电压失控电弧剧烈波动震荡。一般电焊机的控制回路都有滤波装置，可以滤除线路上的感应电势，在通常情况下可保证设备正常运行。但在多台焊机同时工作时，尤其是在焊枪相互距离较近电流集中情况下，感生电势较强，焊机滤波电路不能完全滤除干扰，焊机间的相互作用变得极为严重。所以我们会看到：用单台焊机焊接很稳定，焊机越多电弧越集中焊接稳定性越差。尤其是在焊小口径管和窄扁钢时，焊接效果不好，稳定性较差。针对上述原因，采取的改进措施如下：增加焊接保护地线；理顺线路布设，截除多余导线使之尽量不缠绕，减少线路耦合，提高抗干扰能力；控制线改用屏蔽电缆；缩短送丝机到电源的电缆长度，减小线路压降，提高送丝速度的刚性；加装工件传动辊道端部的集电装置，保证焊接电源负极输出电流通过负极电缆、集电器、辊道、工件，避免负极电流通过设备金属本体导致设备收稿日期：2 0 2 3-0 3-1 5作者简介：辛君武（1 9 7 3），高级技师，工程师，毕业于哈尔滨工程大学，现从事设备管理工作。辛君武：MPM焊接缺陷的原因分析改进措施的研究41第4期磁化产生电磁干扰，最终影响焊接质量。1.2送丝机位置的影响原来上六枪送丝机位置是在平台上，送丝枪导管较长，推送距离大，推送时阻力较大，若焊丝硬度、弹性不足或材质粗细不均匀时，易产生导电嘴出丝困难，一旦出现瞬间的停顿，熔化金属跟不上电流造成弧压增大电流减小，MIG焊机的控制原理是送丝速度正比于焊接电流，电流减小送丝速度随之降低，这就更加剧了熔化金属的不足，从而瞬间形成断弧，送丝彻底停止，这时若用金属导体短接焊丝和工件，重新建立焊接电流，可恢复正常焊接。当然这是在导电嘴未被堵死的情况下才行。针对上述原因，采取的改进措施如下：送丝机移位至滑板上，减小推丝距离；因滑板位置空间限制，送丝机不能全部移下，每台MPM各移下三台送丝机。1.3焊枪架不稳定焊枪架使用寿命较短，个别焊枪固定不稳，间隙较大，焊接时枪头晃动比较严重，出现焊缝轨迹不走直道形成波浪形，成型不好看。焊枪架使用寿命较短主要与使用环境恶劣和保养不足有关，焊烟粉尘把丝杠腻死后，工人用手拧不动就用工具敲，几次就会造成配合间隙加大焊枪晃动。针对上述原因，采取的改进措施如下：更换损坏的枪架；车间提出新的备件计划，采购新枪架，从而形成轮换装机使用、拆下维修的管理体系；强化车间日常维护保养1.4供气系统不稳的原因供气是一个系统工程，通过深人分析和试验，发现目前的供气系统与使用设备之间存在不平衡现象，也就是供气量调整与设备用气量变化的实际情况不能完全合拍。现在为6 8 头MPM供气的是两台配气柜，分别为标称1 5 0 m/h（实际能力达不到，最低按100m/h计算）的自动配气柜和35 m/h的人工开关配气柜，单位换算后总量为2 2 5 0 30 8 31/min。68头同时焊接，每头平均可达33 45 1/min流量，理论上足以满足焊接需求。目前配气站的稳压功能不足，由于MPM焊接并不是6 8 把焊枪一直同时工作，在几组焊枪群分别启动或停止时会对供气压力产生影响，造成压力波动。自动配气柜是根据出口压力的上下波动通过测压计控制切换，自动接通或关断配比器阀门。问题就在于配比柜的接通和关断并不能完全与MPM焊接的启动和停止合拍。例如当一台2 0 头MPM停机时，配气站供气压力上升，至0.2 MPa时自动100m/h的配气柜关断，剩下的一台35 m/h的配气柜不足以支撑其余几台MPM焊接的用气量，供气压力逐渐下降，至0.1 2 MPa时接通自动配气柜。在压力下降至0.1 2 MPa时，到达设备的气体压力只有0.7 MPa，供气严重不足，会导致气孔产生。按工艺规范，2 2 1/min左右即可满足焊接要求，但由于焊枪喷口较大，超临界膜式壁产品管径细扁钢窄，枪口太低就要碰到管壁，因此喷嘴距熔池较高，不能实现保护气全部覆盖，所以实际上一直以来车间都使用30 1/min以上的流量才能正常焊接，尤其是一些流量计不准确的焊枪基本是阀门全开开供应，互相争嘴造成局部供气不足。供气不足时为了压低枪口不碰管壁，有的操作工将喷嘴砸扁，但是这样又易引起飞溅堵塞喷嘴的问题。针对上述原因，已经采取的改进措施如下：为MPM更换了新型的流量计，改造配气管路，用气量稳定在每枪30 1/min左右；适当提高配气站供气压力的调整点，使之在0.1 8 0.2 MPa之间变化。现在配气柜实际工作在不等压配比状态，CO2含量不稳定，含量高时焊接飞溅大，含量低时产生焊接咬边。经过调整，现在配气站出口压力可以稳定在0.20.23MPa之间，CO2含量在4%-7%之间波动，基本满足焊接工艺要求。除了以上4个原因还有：个别焊丝桶导向罩固定不牢引起送丝不稳（车间须加强巡回检查）以及个别送丝机压轮磨损导致送丝力量不足（已作更换处理）。2工艺方面的原因2.1焊丝品种的影响目前使用的焊丝种类较多，品种不固定，生产厂家不固定，每家焊丝成分的细微差别造成焊接特性变化，规律不易掌握，影响焊接稳定性。改进措施：建议使用固定品牌的合格焊丝2.2扁钢及管子表面清洁度材料表面的清洁度直接影响到焊接效果，锈迹、油渍等在焊接时会产生飞溅，造成焊接不稳或成型不好。改进措施：建议把好原材料关，采购高质量的材料，或工艺上增加预处理工序。造总第30 0 期锅制炉422.3导电嘴质量导电嘴的质量对焊接影响也较大，通孔的加工精度影响到与焊丝接触的松紧程度，过紧易出现送丝困难，过松易导致导电不良，对电弧的稳定至关重要。比较高级的导电嘴接触焊丝部分为耐磨合金，使用寿命较长。如果使用的导电嘴为普通铜质导电嘴，耐磨性较差，寿命较短。通孔磨损后易出现堵嘴断弧或电流波动，此时就必须中断焊接进行更换，在产品上形成焊缝接头。MPM的特点是只要有一把枪出现问题就必须全停，因此产品上接头看起来较多。2.4飞溅堵塞气体CO,含量过高时飞溅较大，飞溅的金属颗粒逐渐淤积在导电嘴周围,形成送丝困难，堵嘴断弧。飞溅积累有个过程，在焊接一屏后或故障中断焊接时及时清理全部焊嘴，可有效延长堵嘴间隔时间，减少焊接中断次数。2.5焊接时工艺规范未调好电压过低或焊枪位置、角度调整不好易形成焊瘤堆积。需要焊工随时观察调整。2.6焊枪结构缺陷气管与枪体连接处的塑料垫圈遇热熔化后接头松动，产生漏气。出现粘丝时产生车拉常造成焊枪变形后不能复位，机构弹性较差，强度上比较脆弱。3使用方面的原因3.1日常维护保养MPM使用环境非常恶劣，焊烟粉尘太多，枪架调整丝杠暴露在外，很快就会被灰尘覆盖，若日常维护保养不能及时擦清除，腻住后工人用手轮根本拧不动。焊接过程不能中断，工人一着急就用工具敲击再拧，虽然对付焊过去了，但枪架配合间隙已遭到破坏，枪架晃动，焊枪固定不稳，焊缝出现摆尾、画龙也就是必然的结果3.2操作人员细心程度的影响由于生产压力太大，工人总是抓紧时间一屏一屏头尾相接焊接，间隔停机时不能认真仔细的检查和清理焊枪，造成导电嘴飞溅积累，不能及时发现失效导电嘴，导电嘴更换不及时。经常出现清理焊枪时保护罩不卸下，焊丝收弧端头不去除、保护罩损坏不及时更换等问题如果不注意，起弧收弧时的位置不能对准，造成空焊区较大3.3人员数量20头MPM是四工位焊接：上六、下六、上四、下四。现在大多数时间MPM的焊接操作只有两个人，一人负责上六和上四、下四；一人固定负责下六。前后不能兼顾，调整不及时就会出现焊缝错位、咬边等问题。4结束语以上诸原因相辅相成,互相制约,互相影响，是个综合问题，逐项的改进提高才能得到总体的质量改善。通过半年多的技术攻关和具体实施，保证了焊接质量，提高了生产稳定性，降低了工人的劳动强度，取得了明显的经济效益。国内首套大型粉煤气化全流程显热回收装置成功投人运行近期，国内首台全流程显热回收气化炉、辐射废锅、对流废锅于盛虹炼化项目一次开车成功，各项性能指标、经济指标优良，其应用技术达到国际领先水平。为深人推进煤化工行业节能降碳，哈电锅炉以“8 6 3 课题“整体煤气化联合循环显热回收关键设备的研制”、哈电集团头雁项目“大型煤化工显热回收关键设备研制与应用”为依托，与航天迈未科技公司独家合作，以开发绿色低碳新技术、新装备为目标，摸索出了一套适用于煤化工行业节能降耗、节水环保、减煤降碳的国际领先的技术体系。该技术体系的应用，填补了我国在大型煤气化全热回收领域的技术空白。