合金钢抓钉与锅炉卫燃带区水冷壁管的焊接工艺及其焊机制造技术

本发明专利技术提供了一种合金钢抓钉和锅炉卫燃带区水冷壁管的焊接工艺，包括焊前准备和焊接操作，其特征是在焊接操作中，当出现熔滴短路或低于特定电压时，在原设定的焊接电流上叠加上１００～２００安的推力电流。本发明专利技术还提供了用于此种焊接工艺中的焊接设备－焊机。能可靠地将合金钢抓钉与锅炉卫燃带区水冷壁管上，解决了因熔滴短路或低于特定电压而导致的焊接缺陷，自动化程度高，焊接质量好，抓钉使用寿命长。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种焊接工艺，特别涉及的是一种将合金钢抓钉焊接到锅炉卫燃带区水冷壁管上的焊接工艺及其焊机。燃煤锅炉广泛地用于各个领域，更主要是用于发电厂。燃煤液态排渣锅炉的熔渣段水冷壁管上必须敷设卫燃带，部分燃用无烟煤的固态排渣锅炉也使用卫燃带。敷设卫燃带前，必须在水冷壁管上先焊接抓钉，再在抓钉上敷设耐火材料。抓钉除起固定耐火材料的作用外还吸收卫燃带热量并传递给水冷壁管，起着冷却卫燃带、提高其使用寿命，从而提高发电机组使用寿命的作用。国内目前所用抓钉均采用碳钢材料制成，而且排列密度低，在高温运行状态下，由于抓钉是用碳钢材料制成，热强使用温度和抗化温度较低，因此易产生高温烧损和腐蚀；另由于抓钉排列密度不够，卫燃带得不到充分冷却，故而加剧了抓钉恶劣的工作环境。为了延长抓钉的使用寿命，必须将制成抓钉的材料改换，如采用合金钢材料制成。由于合金刚抓钉和碳钢水冷壁管的熔点和散热条件和冷却速度不一致，在焊接过程中易产生熔滴短路，当抓钉压入熔液时，形成两种金属的分界面，并对空气产生滞流作用，导致裂纹和气孔的产生。而目前我国采用的焊接技术和焊接设备根本无法可靠地将含金钢抓钉焊接在碳钢水冷壁管上。如手工电弧焊，最多只能在抓钉周围焊满一圈，抓钉头部与水冷壁管之间根本无法施焊，因此，导热性能极差，抓钉很快被氧化烧损，寿命很短，仅几个月。交流螺柱焊比手工电弧焊的焊接速度高，焊件密度大，抓钉头部也能施焊，但仍存在很多不足，如①，电流控制精度低，焊接时波动大，其波动竟达10％；②，焊接熔合面小，气孔多；③焊接成型一致性差；④，不能对焊接的熔深、飞溅进行有效控制；⑤，不能焊接合金钢；⑥，焊接质量好坏多依据操作技术，工艺过程自动化程度低；⑦，能耗高，设备易损坏。鉴于以上原因，本专利技术的目的是为了提供一种能可靠地将合金钢抓钉焊接到锅炉卫燃带区水冷壁管上，解决因溶滴短路或低于特定电压而导致的焊接缺陷、自动化程度高、焊接质量好的焊接工艺。本专利技术的另一个目的是为了提供一种用于这种焊接工艺中的焊接设备——焊机。本专利技术焊接工艺是在已有的焊接工艺上的改进，包括焊前准备和焊接操作，焊前准备包含设置抓钉的焊接电流、焊机的焊接时间、抓钉伸出量、焊枪提升量，其特征是在焊接操作中，当出现熔滴短路或低于特定电压时，在原设定的焊接电流上叠加上100～200安的推力电流，特定电压根据具体情况定，一般为15V。上述的焊接电流的安培值为抓钉直径毫米值的70～120倍，最好为80～100倍。上述的焊机的焊接时间秒值为抓钉直径毫米值的0.04～0.06倍，最好为抓钉直径毫米值的0.045倍，抓钉伸出量为1.5～4毫米，最好为1.5～2.5毫米，焊枪的提升量为1.5～2.5毫米，最好为2毫米。上述的抓钉焊接面锥度a＝5～25°(参见附图说明图1)。上述的抓钉可采用低合金钢制成，如采用1Cr13或2Cr13或12Cr1MOV或1Cr18Ni9Ti或10CrMO或12CrMO或12MOV。用于上述焊机工艺中的焊机也是在已有焊机的基础上的改进，包括机壳、机芯、焊接电路、焊枪，焊接电路中有主变压器，与主变压器连接的半波整流电路，与半波整流电路连接的滤波电路，含依次连接的稳压电源电路、引弧电路、放大电路的电源控制电路的输入、输出端分别连接在主变压器和半波整流电路上，其特征是焊接电路中有输入、输出端分别与主变压器、电源控制电路连接的程序控制电路，电源控制电路中的放大电路的输入端有推力电流电路，所述的焊枪枪身内设有自动补偿机构(参见图1～图8)。上述的程序控制电路中有稳压电路IC1，时间电路IC2、IC3、IC5、IC6，运算放大器IC4，充电耦合器IC7，三极管BG1、BG2、BG4、BG5、BG6，可控硅SCR、SCR2(参见图5)。上述的电源控制电路中的推力电流电路中有电位器W12，与电位器W12的滑动端串接的电阻R44、R48、与电位器W12固定端串接的二极管D16(参见图6、图7)。上述的焊枪中的自动补偿机构包括装于检体后部的提升套、调节铁芯，位于枪体和提升套、调节铁芯间有电磁铁，枪轴尾部伸入提升套中且可移动，偏心提升环装在枪轴上，提升钩的一端装在偏心提升环上而另一端紧贴在提升套上，在偏心提升环和提升套间有装在枪轴上的压平簧，在提升套和调节铁芯相对应位置上均设有弹簧槽，复位弹簧装在提升套和调节铁芯的弹簧槽中(参见图8)，当焊接抓钉的伸出量因抓钉的伸出量由原设置的b值改变为(b＋△)值时，当焊枪对准工件压平后，瓷环端面、抓钉的尖端都同处于一个平面，这时枪轴同被压平簧压平的提升环是间隙配合，检轴将向上移动(b＋△b)距离，而此时提升套因受复位簧的压力而不动作，当电磁铁通电后，因磁场作用提升套和调节铁芯吸合，提升套上升，通过提升钩而使提升环产生偏转，由于提升环和枪轴间间隙，提升钩上升后，压平簧作用于提升环上的力不均匀，使提升环卡住枪轴，并使枪轴随提升套一起上移动一个原设定的提升量值(轮轴实际提升量比设定提升量值小)，但是一个定值，由于采用了自动补偿机构，在抓钉伸出量发生变化时，都不影响抓钉被提高工件的距离，保证了焊接质量。本专利技术焊接工艺在焊接前设置了参数配置合理的焊接时间、焊接电流、抓钉伸出量、焊枪提升量，在焊接操作时当出现熔滴短路或低于特定电压时(如15V)，在原设定的焊接电流上叠加一个高出该焊接电流100～200安的推力电流，故与已有的焊接工艺相比，具有如下优点1)，焊接质量高，如抓钉(合金钢φ10×200m)同水冷壁管(φ60×6mm，20号钢)在焊接处完全熔合在一起，接触十分良好，能形成，水冷壁管无烧伤现象；水冷壁管向内凹陷深度不大于0.5毫米；抓钉熔入母材深度2毫米，焊缝表面气孔不大于φ1毫米，数量不起过3个；焊缝咬边深度不大于0.5毫米，咬边长度不大于周长的25％，未焊透的累积面积≤总面积的60％；单个点状缺陷不大于φ2毫米，改变焊接参数和抓钉焊接面角度可控制母材熔化深度。无淬硬组织；母材热影响区无金相显微裂纹；用250克小锤沿抓钉顶部45°方向敲击检验，在1米长的管子上击落数不大于5％；焊接密度≥2500只/米2，最大密度＞2800只/米2；2)，焊接速度高，可达25只/分钟，自动化程度高；3)，抓钉使用寿命长；4)，抓钉可采用引弧法，也可不用引弧法，这样简化了工艺，降低了成本；5)，适用范围广；6)，焊接设备可连续运转24小时以上。下面结合附图详细说明具体实施例方式图1为抓钉焊接面锥度示意图。图2为焊机结构示意图。图3为焊接电路框图。图4为焊接电路原理图。图5为程序控制电路原理图。图6为电源控制电路框图。图7为电源控制电路原理图。图8为焊枪结构示意图。实施例1焊前准备选材质为12Cr1MOV的抓钉的直径为10毫米、长度为18毫米，抓钉的焊接机锥度a＝10°，上装于引弧结(材质为纯铝)，选定焊接电流为700A，引弧时间为0.2秒，焊枪选定数量抓钉的伸出量为2毫米，压缩量为2毫米，焊枪提升量为1毫米。焊接操作施焊时，焊枪轴线同工件面应垂直，当出现焊接熔滴或特定电压低于15V时，焊枪输出一个140A的推力电流。焊后清理。实施例2本实施例2基本与实施例1同，不同处是选用焊枪的提升量为2毫米。实施例3本实施例3基本与实施例1同，不同处是焊枪的提升量为3毫米。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合金钢抓钉与锅炉卫燃带区水冷壁管的焊接工艺，包括焊前准备和焊接操作，焊前准备包含：设置焊机的焊接电流、焊机的焊接时间、抓钉伸出量、焊枪提升量，其特征在于在焊接操作中，当出现熔滴短路或低于特定电压时，在原设定的焊接电流上叠加上１００～２００安的推力电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗荣，
申请(专利权)人：四川电力试验研究院，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]