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【摘 要】随着我国经济建设的高速发展,目前我国的电力的重要性越来越明显.在电力方面,我国主要是通过水电站来进行供电.水电站的建设过程中,压力钢管的建设十分重要.而压力钢管不同于普通钢管,在焊接过程中如果使用常规焊接方法无法较好的进行.因此就需要使用自动化焊接,更好更快的对水电站压力钢管进行焊接.文章主要讨论了水电站压力钢管自动化焊接的工艺、优缺点和今后发展的方向.
【关键字】水电站；压力钢管；自动化焊接；工艺探析
压力钢管对水电站的作用十分重要,是水电站的主要组成部分之一.压力钢管由于需要承载着较大的水压力,因此经常用于大中型的水电站.对于大中型水电站而言,水流在多数情况下是不稳定的状态,因此对压力钢管的质量要求极高.如果使用传统的焊接方法,就会极易造成压力钢管的焊接质量问题,因此就需要使用自动化焊接的方法来对压力钢管来进行焊接,保证水电站能够正常进行发电活动.
1水电站压力钢管技术现状以及技术特点
1.1水电站压力钢管的技术现状
对于国内水电站而言,约有80%的水电站压力钢管在焊接过程中仍然是使用焊条电弧焊进行焊接.这种方法的劳动强度大、技术含量低、焊接生产率低,同时采用焊条电弧焊接在拼装现场,钢管的纵缝大多数是使用焊条电弧焊以及埋弧自动焊技术来进行.如果钢管的直径大于8.0m,钢管安装焊缝的焊接就无法使用埋弧焊技术.因此安装位置的环缝全位置焊接有95%以上是使用焊条电弧焊技术来完成的,只有极少数水电站使用半自动焊接工艺来进行的.
国外水电站在压力钢管的焊接过程中,为了降低成本、缩短工期,往往是使用效率较高的焊接方法.国外水电站在压力钢管制造焊缝焊接过程中不仅广泛使用埋弧焊技术,同时还广泛使用半自动立焊技术、自动立焊技术以及药芯焊丝电弧焊技术,安装环缝大多数仍使用焊条电弧焊技术.
我国在梨园水电站钢管（直径φ12.0m）制作过程中使用了钢管自动组焊专机进行钢管的自动组装和焊接,焊缝质量优良.我国在黄金坪水电站压力钢管安装施工中,采用钢管自动组焊专机在引水隧洞内对直径φ10.0m的钢管进行了自动组装和焊接,并采用整体提升技术,将下弯断（每条钢管下弯断共10节钢管）钢管在水平段采用自动组焊专机组装成两大段（每段5节）后,用自动液压顶升装置将其整体顶升至安装位置进行安装和焊接.大大改善了钢管安装现场焊接的施工作业环境,提高了工效,施工质量优良.值得在国、内外水电站直径φ5.0m以上压力钢管施工中广泛推广和应用.
1.2水电站压力钢管的技术特点
在建设水电站的过程中,由于机组向大容量高参数的方向发展,因此压力管道的结构尺寸也在不断增加,目前在建设水电站的过程中所使用的压力钢管结构尺寸已经变得十分巨大（向家坝水电站压力钢管直径达φ14.4m）.因此对水电站压力钢管的质量要求也在不断增加.
压力钢管加工无法全部在工厂中进行,一些工作量需要在工地进行,例如卷板、组圆、焊接纵缝以及焊接环缝等工作.由于现场的劳动环境以及劳动条件都比较差,水电站压力钢管的焊接工作就显得更加困难.因此改善钢管焊缝焊接作业环境,提高钢管焊缝自动化焊接作业程度,保证钢管焊缝的焊接质量、提高安全和质量管理指标,是目前钢管制造安装焊接工艺探析的重点.
2目前水电站压力钢管自动焊接技术出现的主要问题
2.1直径过大的压力钢管无法使用常见的自动焊接技术
大直径厚壁的压力钢管在进行安装的过程中,安装环缝时极难以达到较高的精度,在这样的情况下就需要自动焊接的设备需要可以按照坡口的尺寸以及错边的偏差来对相关的工艺参数进行相应的调整,从而降低或是直接消除不均匀的参数对于焊接的影响.
2.2焊缝的位置会不断变化
由于在实际的对水电站压力钢管进行自动焊接的过程中,焊缝的位置是会不断地变化,因此也就要求焊接系统必须能够按照焊所在的位置进行自动调整,以满足焊接工艺参数能够达到要求,从而实现压力钢管各部分的焊接成型后能够实现基本一致的效果.
2.3焊缝参数匹配要求较高
由于压力钢管在使用过程中需要承受极大的压力,因此焊缝的参数的匹配要求极高,需要实现焊接熔池形状、焊接工艺参数以及坡口尺寸三者相匹配,从而保证焊缝的质量.在这样的情况下,为了保证焊缝参数匹配的要求,对压力钢管的焊接自动控制技术难度极大.
3如何解决水电站压力钢管自动化焊接工艺中存在的问题
3.1使用实心焊丝技术
由于药芯焊丝技术的不断发展,目前在压力钢管的自动化焊接过程中也较多的开始使用药芯焊丝技术,尤其是自保护药芯焊丝技术.药芯焊丝相比实心焊丝,加入了造渣剂、合金剂以及稳弧剂,因此就能够让压力钢管的自动化焊接工艺得到极大地改善,将以往焊接过程中成型差以及飞溅大的特点进行较好的克服,让焊缝的力学性能更加,其中改善最大的是焊缝的冲击韧性.
3.2使用混合气体进行焊接
在使用实心焊丝焊接的过程中,为了保证焊接的质量,可以使用氩气联合二氧化碳的混合气体来保护焊.在使用氩气和二氧化碳的混合气体后,就有电流密度大、明弧、无渣、热量集中等特点,在实际的焊接过程中可以让焊缝的抗裂性能更好,质量也更好.
3.3使用高级焊机来进行焊接
使用了先进的焊接技术,也需要使用可靠的焊接电源才能够保证焊接的质量.在焊接电源的选择上,一般是选用美国林肯DC系列的焊机.这种焊机为直流弧焊电源,具有电弧稳定、焊缝质量有保证以及飞溅少等特点.在实际的使用过程中也具有陡平缓三种外特性.在使用小电流时,电弧也十分稳定,在额定电流的状态下可以保证100%的暂载率输出.在使用的范围上,能够用作熔化极气体保护焊、焊条电弧焊、非熔化极气电弧焊、药芯焊丝自保护焊、碳弧气刨以及埋弧焊等各种常见的焊接工艺,可以对水电站压力钢管较好的进行焊接.
3.4使用钢管自动组焊专机对钢管及附件实行全方位埋弧自动焊接技术
钢管组焊专机是一种集瓦片组圆、调圆、自动焊接、加劲环组装焊接于一体的大型综合设备,可适用于钢管加工厂内和钢管安装现场的施工.我国的梨园水电站和黄金坪水电站已成功应用.在提高钢管组装和焊接工效、保证焊接质量和安全施工等方面有了质的飞跃,适合在国、内外水电站压力钢管制造安装施工中广泛推广和应用.
4结语
目前我国的水电站压力钢管在使用自动化焊接的过程中,仍然会出现各种问题,尤其是一些焊接技术的范围小,无法在直径高于8.0m的钢管中使用.因此就需要对自动化焊接技术进行讨论.文章对目前水电站压力钢管常见的问题提出了解决办法,能够帮助水电站压力钢管的建设.