电厂模拟焊接架的研制

陆亚中

(国华徐州发电有限公司，江苏 徐州 221166)

1 研制背景

电厂现场焊接时，存在不少特殊的焊接位置，采取传统的焊接方法无法完成。如视线受到阻拦，必须借助镜子，利用镜中影像进行焊接；位置过于狭小，需借助内加丝等方法进行焊接。这些情况在电厂小容量机组中出现的情况较少，一个工地有一个经验丰富的高压焊工就能解决问题。但随着600 MW以上机组的普及，问题变得突出起来，大机组受热面布置更为紧凑，施焊空间更为狭小，很多地方视线无法达到。在小机组中所谓的特殊焊接位置现在变得更为普遍，这就要求一批具备特殊位置焊接能力的焊工成长起来，依靠过去十字障碍焊架培训和经验积累的方法已不可行。如果能研制一种焊接架，将现场的各种特殊焊接位置按1∶1复制过来，那么就具备了特殊位置焊接培训的条件，可以在车间内实现现场模拟式培训，大大缩短焊接培训时间，培养一批真正适应大机组安装检修需要的焊工。

2 特殊焊接位置分类

为摸清现场特殊焊接位置，组织教学经验丰富的焊接教练和现场经验丰富的焊工，深入600 MW及1 000 MW机组安装工地进行调研。经过分类整理，确定了10种特殊焊接位置，其中9种属于固定角度位置，1种属于非固定角度位置。焊口包括对接焊缝和角焊缝两种。具体如下：

（1）垂直管排内侧焊口，空间仅可伸进焊枪，对面位置视线无法到达。

（2）水平管排内侧焊口，空间仅可伸进焊枪，对面位置视线无法到达。

（3）近联箱部位管排水平焊口，空间仅可伸进焊枪，对面位置视线无法到达。

（4）近联箱部位管排下30°焊口，空间仅可伸进焊枪，对面位置视线无法到达。

（5）近联箱部位管排下60°焊口，空间仅可伸进焊枪，对面位置视线无法到达。

（6）近联箱部位管排上30°焊口，空间仅可伸进焊枪，对面位置视线无法到达。

（7）近联箱部位管排上60°焊口，空间仅可伸进焊枪，对面位置视线无法到达。

（8）近联箱部位管排仰角固定焊口，位置呈仰焊，空间狭小。

（9）联箱下部贴近地面焊口，焊口位置低，空间狭小，下部位置视线无法到达。

（10）各种角度的水冷壁、省煤器、过热器、再热器焊口，对人员角度适应性要求高。

根据上述10种位置，现场测量管件规格及间隙尺寸，对尺寸进行分类汇总。同种位置筛选难度较大的两种管件规格和间隙尺寸加以保留。

3 研制方案

根据上述10种位置和每种位置对应的两个规格尺寸进行模拟焊接架的设计。考虑到9种位置均为固定角度，所以整合9种位置设计为多位置模拟焊接架；第10种位置现场角度较多，设计为多角度模拟焊接架。两种焊接架组合起来基本涵盖了电厂的特殊焊接位置。具体设计如下：

（1）多位置模拟焊接架。

多位置模拟焊接架（见图1）主要包括底座、联箱支架、小径管及紧固螺栓四个部分，纵向布置18组管排，焊件位置设置根据现场尺寸进行确定，一般在外侧起第3～第6根管排。固定焊件的部位采用套管固定和螺栓紧固的方式。焊接架用于管件对接及管板焊接时，将焊件放在套管上，然后紧固螺栓，使焊件固定牢固。由于需焊接管件处在管排的内侧或处在斜焊位置，焊接工具的可达性较差，或者焊接视线不清晰，有时需要借助反光镜才能进行施焊，所以焊接技术难度非常高，对培养高技能焊接人才起到重要的作用。两个联箱距离较远，管子布置较密，故可以同时培训4名焊工而不被弧光伤害。这样大大提高了培训效率，避免在培训高峰时出现焊接位置紧张的现象。

具体如图2、图3所示。

（2）多角度模拟焊接架。

图1 多位置模拟焊接架

图2 多位置模拟焊接架主视图

图3 多位置模拟焊接架侧视图

图2、图3中，10为底座；11为第一联箱；12为第二联箱；13为管件；13a为断开端；14为焊接件；15为内套管；16为支架；17为支座；18为紧固螺栓；19为底座管排；20为联箱管排。

多角度模拟焊接架（见图4）主要包括底座、管排组、旋转支架和紧固螺栓四部分。模拟焊架管排组有φ60 mm×6 mm、φ42 mm×5 mm（可以用规格相近的管材代替）两种规格。本方案采用5根组成一排的φ60mm×6mm管件和12根组成两排φ42mm×5 mm管件，规格为φ42 mm×5 mm管件平均分布于规格为φ60 mm×6 mm管件的两侧。多角度模拟焊接架主视图和侧视图如图5、图6所示。

图4 多角度模拟焊接架

图5 多角度模拟焊接架主视图

其特征有：（1）管排可以随着转轴调整角度，模拟焊架可实现360°无障碍旋转。常用调整角度有45°固定位置、水平固定位置及垂直固定位置三种，这三种位置均可以进行管件对接焊接培训或考核。（2）由于管排能够转动，规格为φ60 mm×6 mm

图6 多角度模拟焊接架侧视图

在图5、图6中，10为底座；11为支架；12为旋转机构；13为鳍片；14为φ42 mm×5 mm管件；15为φ42×5管件；16为紧固螺栓。管件边缘的焊件可以调至下部，增加焊接难度。（3）固定焊件的部位采用套管固定、螺栓紧固的方式。（4）规格φ60 mm×6 mm管件间距为20 mm，规格为φ42 mm×5 mm管件的横向间距为42 mm，纵向间距70 mm。

管件对接焊接时，将需要进行焊接的焊件放在套管上，然后紧固螺栓，使焊件固定牢固。水平固定位置的下部，需要采取仰焊完成，焊接技术难度高，对培养高技能的焊接人才起到重要的作用。由于管排两侧的两焊件相距较远，故可以同时进行4名焊工培训而不被弧光伤害。这样大大提高了培训效率，避免培训高峰出现焊接位置紧张的现象。

4 应用效果

多位置和多角度模拟焊接架投入使用后，焊工普遍感觉焊接位置难度过大，一时无法适应。培训中采取基础培训与模拟焊接架培训相结合的方式。如镜面焊，首先开展无障碍情况下的镜面焊培训，当人员掌握并适应镜面焊反向操作要领后，再在模拟焊接上开展镜面焊培训。经过两个多月的集中培训，已经有多名年轻焊工开始适应模拟焊架的特殊位置，焊接一次合格率达到90%以上，基本掌握了特殊位置焊接技术。

模拟焊接架给焊工提供了接触现场特殊焊接位置的机会。有利于公司统一组织集中培训，通过短时间提高人员现场实战能力，更好的适应大机组焊接工作的需要。