窄间隙钨极氩弧焊机设备选择

　　目前，世界上设计制造热丝TIG焊接设备技术最先进的首推美国Jetline公司和AMET公司、奥地利Fronius公司、加拿大Liburdi集团公司等。自2011窄间隙自动焊工艺在福建宁德核电站1号机组主管道焊接中应用，自动焊技术正式在我国核电站建设中投入使用，有鉴于取得的良好效果，福清核电、方家山核电、海阳核电等项目也陆续在核岛主管道中采用窄间隙钨极氩弧焊(N-TIG)工艺。依据成功的经验，经过与多个焊接设备厂家接触，对设备及工艺可行性分析比较，各家均采用加拿大公司提供的Gold Track V型窄间隙自动焊机(焊机焊接稳定性好，具有多功能特性，综合性价比高等特点)。

　　依据焊机技术资料可知，Gold Track V型焊机机头的径向最小需求空间约为240mm，轴向最小需求空间约为375mm，初步估测，常规岛现场安装空间可以满足施焊要求。并且有在多家核电项目核岛主管道焊接施工中成功运用的经验，核电常规岛推广窄间隙钨极氩弧焊(N-TIG)工艺, 可以选择Gold track V型窄间隙自动焊机(配焊接电源、弯头焊头、通用焊头以及相应的轨道)。

　　2焊接坡口设计

　　合理选择接头坡口型式，是保证质量、提高生产效率的重要环节。窄间隙焊，顾名思义，就是采用小角度，小间隙的坡口。依据中国核工业第二三建设公司发明专利(公开号CN101077547A), 进行窄间隙自动焊坡口设计。

　　管道母材的端面形成组合焊口，形成组合坡口包括上坡口和下坡口，上坡口由上坡口角度β限定，下坡口包括由下坡口角度α限定的下钝边和从下钝边的底部突出的根部钝边，其中下坡口角度α大于上坡口角度β。示意图中，H1为钝边高度，H2为下坡口高度，W为上坡口的顶部宽度, W1为钝边宽度，W2为管道内部镗孔宽度，G为组对间隙。各参数推荐范围如表7 所示。

　　3 焊前预热及层间温度控制

　　重要构件的焊接、合金钢的焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必须预热。焊前预热的主要作用如下：

　　1)预热能减缓焊后的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，避免产生氢致裂纹。同时也减少焊缝及热影响区的淬硬程度，提高了焊接接头的抗裂性。

　　2)预热可降低焊接应力。均匀地局部预热或整体预热，可以减少焊接区域被焊工件之间的温度差(也称为温度梯度)。这样，一方面降低了焊接应力，另一方面，降低了焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹。

　　3)预热可以降低焊接结构的拘束度，对降低角接接头的拘束度尤为明显，随着预热温度的提高，裂纹发生率下降。

　　预热温度和层间温度的选择不仅与钢材和焊条的化学成分有关，还与焊接方法等因素有关。推广窄间隙钨极氩弧焊(N-TIG)工艺，大口径厚壁管道焊前需对整个构件厚度及待焊区域均匀预热，预热宽度从坡口中心开始，每侧不小于母材金属厚度的3倍，且≥100mm。通过大厚板、高拘束窄间隙焊接试验，窄间隙焊接时合适的预热温度、层间温度为100~150℃。[8] 具体预热温度和层间温度依据工艺评定来确定。

　　此外，根据核电常规岛焊接规范要求，当管径、壁厚比较大时，焊前预热须采用电加热方式。但Gold Track V型焊机规定，使用时用户需要确保“电磁方面可以兼容性”，而电加热的供应电缆、加热热电偶等无疑是巨大的隐患。在核电常规岛采用窄间隙钨极氩弧焊(N-TIG)工艺时，必须对电加热设备及其他可能出现的电磁问题进行评估。

　　对于电加热方式进行预热可能产生的电磁问题，可以通过将自动焊机改装成带有预热功能的自动焊机来解决。利用电弧加热原理，焊枪钨极与管子之间产生电弧，并左右摆动，管子绕轴线转动使管子整圈得到均匀的加热，通过改变加热时间，电弧的大小，管子旋转的速度来控制预热温度，完成预热工序后自动切换到焊接程序，具有预热温度均匀、辅助时间少、生产效率高、焊接质量稳定等特点。