[发明专利]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

说明书

本发明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。由于合金钢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，当抓钉压入熔池时，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合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，本发明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、焊接质量好的焊接工艺。本发明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。

本发明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α＝5～25°(参见图1)。

上述的抓钉可采用低合金钢制成，如采用ICr13或2Cr13或12Cr1MOV或ICr18Ni9Ti或10CrMO或12CrMO或12MOV。

用于上述焊接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，光电耦合器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)。