魏晓艳 龙本仁 陈可风

摘要：有孔集箱端盖与集箱本体焊接过程中，由于接地线装置和焊接位置不断的变化，不是一个稳定的焊接回路，导致焊接电弧产生磁偏吹。焊接磁偏吹导致焊缝外部成型差，不美观，焊缝内部有咬边、气孔等缺陷，焊缝质量不合格，焊接效率低。为提高有孔集箱端盖焊缝成形和质量，设计一种防磁偏吹工装，能有效避免焊接磁偏吹，提升焊缝外观成形，提高焊缝内部质量，有孔集箱端盖焊接效率大幅度提升。

关键词：有孔集箱端盖;焊接磁偏吹;咬边;气孔;效率

概述

随着公司不断的发展，锅炉产品订单量的上升，提高产品质量及生产效率是公司所有部门追求的目标。在锅炉系统主要部件——集箱的生产过程中，端盖与集箱本体的焊接是非常重要的一道前期工序，其焊接質量和效率直接影响了所有后续工序直至整根集箱，甚至是整台锅炉产品的履约率和安装进度、安全系数。

端盖与集箱本体在焊接时，通过工件、地线（含地线固定工装）、焊机形成一个完整的焊接回路，稳定的焊接回路是焊接质量的保证。一直以来，集箱本体与端盖焊接时，均是在端盖中心位置点焊一根钢管，再将挂有焊接地线的一块吊板套挂在钢管上（如右图1所示），这样当工件转动时，地线却不会随之转动，避免地线的缠绕、打结;同时通过吊板和地线的自重保证地线连接的稳定性，且钢管与端盖的接触点到本体与端盖连接环焊缝一周的距离是一致的，不会产生焊接磁场偏移而形成磁偏吹。

但是，对于存在焊接手孔的端盖，由于端盖中心有孔，只能将钢管点焊在孔的边缘（如右图2所示），这样一来点焊位置到本体与端盖连接环焊缝一周的距离不一致，焊接过程中易出现磁偏吹现象，影响焊缝的内部质量和外观成形。因此，有孔端盖与集箱本体的焊接质量普遍低于指标数据。

在这种情况下，我们设想了多种改进方式：

1.利用车间内的管路压缩空气，采用气动工装抱夹住集箱本体，再想办法将钢管或地线直接固定在气动工装，但气动工装的设计难度大，且工装结构较为复杂。

2.利用强磁铁将地线工装吸附在工件中，但强磁铁进入焊接回路后，仍然会引起焊接磁场的变化，无法有效解决焊接磁偏吹问题。

3.模拟端盖形状，利用废弃的管接头、集箱封板组成一个小“端盖”，将钢管焊接在这个小“端盖”的中心位置，再将小“端盖”盖住集箱盖上的孔并点焊在端盖上，点焊时，沿小“端盖”圆周方向均匀分布点焊两到三个焊点。

经过讨论，我们决定选择方案3进行试验，方案示意图如下图3所示。

2.试验

我们利用大弯管割下来的弯管余量，上机床两端加工平齐后，用一块焊接封板封堵住一端，四周满焊固定，再将套挂吊板的钢管垂直焊接在封板的中心，形成一个焊接地线挂靠工装。

实验结果表明，采用新的地线工装可以有效的避免焊接磁偏吹现象，大幅度降低了焊接缺陷产生的概率，处理缺陷所花费的人工、时间和各种辅材的成本也大大降低。

3.与传统方法对比

图4所示为以前在焊接有孔端盖集箱时地线挂靠方式，套挂钢管焊在端盖中心孔的边缘，离焊接坡口一周的距离不一致，每道焊缝都会产生因磁偏吹而引起的气孔、未熔合、夹渣及焊缝搭接不好、成形不良的现象，因此焊工不得不中断焊接工作，对产生的焊接缺陷进行清除、手工补焊后才能继续进行埋弧焊，既消耗了人工成本、时间成本，还造成了砂轮片、焊材等辅材及工器具的损耗。

图5是采用新设计的简易工装后的实际效果图，由于地线工装与端盖的接触部位到焊缝一周的距离是一致的，因此有效避免了焊接磁偏吹的产生，进而减少了焊接缺陷的出现，降低了缺陷处理成本。

4.创新前后经济效益对比

经测算，在使用新地线工装前，端盖与集箱本体的对接焊缝出现焊接缺陷的概率达到95%以上，即一次合格率不到5%（注：该合格率不同于探伤合格率，因缺陷在焊接过程中已经得到处理，而不是经探伤发现后再处理）。同时，为处理因磁偏吹导致的焊接缺陷，每条对接焊缝约需要30～50分钟的处理时间，包括吊装、修磨、补焊，具体时间视产生的缺陷的类型及处理难度而定，平均约40分钟。

经统计，2019年截止12月份，共焊接了有孔端盖与集箱本体对接焊缝约302条，按一次合格率5%，单条焊缝缺陷处理平均时间40分钟计算，共可节约工时约11476分钟。

5.结论

1）新的防磁偏吹工装可有效消除焊接磁偏吹，保证有孔集箱端盖的焊缝质量，且焊缝成形美观。

2）新的防磁偏吹工装焊大大缩短集箱生产周期，提高生产效率;

3）新的防磁偏吹工装焊大幅度节省劳动工时，在制造中可大力推广。

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作者简介：魏晓艳（1988—），女，江西省南昌市，中级工程师，本科，南昌航空大学，焊接技术与工程，主要研究方向：压力容器焊接。