窄間隙鎢極氬弧焊（N-TIG）推廣應注意的問題

【中鎢在線新聞網-鎢新聞】

1、窄間隙鎢極氬弧焊機設備選擇

目前，世界上設計制造熱絲TIG焊接設備技術最先進的首推美國Jetline公司和AMET公司、奧地利Fronius公司、加拿大Liburdi集團公司等。自2011窄間隙自動焊工藝在福建寧德核電站1號機組主管道焊接中應用，自動焊技術正式在我國核電站建設中投入使用，有鑒于取得的良好效果，福清核電、方家山核電、海陽核電等項目也陸續在核島主管道中采用窄間隙鎢極氬弧焊（N-TIG）工藝。依據成功的經驗，經過與多個焊接設備廠家接觸，對設備及工藝可行性分析比較，各家均采用加拿大公司提供的Gold Track V型窄間隙自動焊機（焊機焊接穩定性好，具有多功能特性，綜合性價比高等特點）。

依據焊機技術資料可知，Gold Track V型焊機機頭的徑向最小需求空間約為240mm，軸向最小需求空間約為375mm，初步估測，常規島現場安裝空間可以滿足施焊要求。并且有在多家核電項目核島主管道焊接施工中成功運用的經驗，核電常規島推廣窄間隙鎢極氬弧焊（N-TIG）工藝，可以選擇Gold track V型窄間隙自動焊機（配焊接電源、彎頭焊頭、通用焊頭以及相應的軌道）。

2、焊接坡口設計

合理選擇接頭坡口型式，是保證質量、提高生產效率的重要環節。窄間隙焊，顧名思義，就是采用小角度，小間隙的坡口。依據中國核工業第二三建設公司發明專利（公開號CN101077547A），進行窄間隙自動焊坡口設計。

管道母材的端面形成組合焊口，形成組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限定的下鈍邊和從下鈍邊的底部突出的根部鈍邊，其中下坡口角度α大于上坡口角度β。

3、焊前預熱及層間溫度控制

重要構件的焊接、合金鋼的焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必須預熱。焊前預熱的主要作用如下：

1）預熱能減緩焊后的冷卻速度，有利于焊縫金屬中擴散氫的逸出，避免產生氫致裂紋。同時也減少焊縫及熱影響區的淬硬程度，提高了焊接接頭的抗裂性。

2）預熱可降低焊接應力。均勻地局部預熱或整體預熱，可以減少焊接區域被焊工件之間的溫度差（也稱為溫度梯度）。這樣，一方面降低了焊接應力，另一方面，降低了焊接應變速率，有利于避免產生焊接裂紋。

3）預熱可以降低焊接結構的拘束度，對降低角接接頭的拘束度尤為明顯，隨著預熱溫度的提高，裂紋發生率下降。

預熱溫度和層間溫度的選擇不僅與鋼材和焊條的化學成分有關，還與焊接方法等因素有關。推廣窄間隙鎢極氬弧焊（N-TIG）工藝，大口徑厚壁管道焊前需對整個構件厚度及待焊區域均勻預熱，預熱寬度從坡口中心開始，每側不小于母材金屬厚度的3倍，且≥100mm。通過大厚板、高拘束窄間隙焊接試驗，窄間隙焊接時合適的預熱溫度、層間溫度為100~150℃。具體預熱溫度和層間溫度依據工藝評定來確定。

此外，根據核電常規島焊接規范要求，當管徑、壁厚比較大時，焊前預熱須采用電加熱方式。但Gold Track V型焊機規定，使用時用戶需要確保“電磁方面可以兼容性”，而電加熱的供應電纜、加熱熱電偶等無疑是巨大的隱患。在核電常規島采用窄間隙鎢極氬弧焊（N-TIG）工藝時，必須對電加熱設備及其他可能出現的電磁問題進行評估。

對于電加熱方式進行預熱可能產生的電磁問題，可以通過將自動焊機改裝成帶有預熱功能的自動焊機來解決。利用電弧加熱原理，焊槍鎢極與管子之間產生電弧，并左右擺動，管子繞軸線轉動使管子整圈得到均勻的加熱，通過改變加熱時間，電弧的大小，管子旋轉的速度來控制預熱溫度，完成預熱工序后自動切換到焊接程序，具有預熱溫度均勻、輔助時間少、生產效率高、焊接質量穩定等特點。

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