鏡面焊焊接工藝的培訓(xùn)與實踐

1、鏡面焊工藝的培訓(xùn)與實踐運用霍正榮（江蘇省電力建設(shè)第一工程公司 江蘇省南京市 210001）摘 要：通過對鏡面焊工藝相關(guān)資料的研究，結(jié)合我公司焊工技能特點，在彭城塔式鍋爐安裝現(xiàn)場進行了針對性的鏡面焊工藝的培訓(xùn)，在2008年3月至11月的十個月期間，以半脫產(chǎn)的形式按照要求培訓(xùn)合格了26名焊工，并在工程施工中進行實踐運用，使其真正掌握了這種特殊焊接技巧，確保了工程質(zhì)量，有效地推動了工程施工進度。本文主要介紹了鏡面焊培訓(xùn)過程的控制，并說明了將基礎(chǔ)練習(xí)、坡口練習(xí)、鏡面焊位置練習(xí)、全位置練習(xí)、對應(yīng)條件練習(xí)、考核這六個階段是如何遵循由易至難原則進行合理分解操作的要領(lǐng)。在實踐運用中，著重說明了如何把省煤器設(shè)定

2、為適應(yīng)性項目，及怎樣給鏡面焊項目按難度分級，以便于更合理的根據(jù)焊工技能進行工作安排，有效地控制焊接質(zhì)量，最終達到培訓(xùn)、實踐、高合格率的目的。本篇論文內(nèi)容我覺得很好，但摘要沒有精煉地反映出內(nèi)容。摘要中應(yīng)簡要突出鏡面焊工藝培訓(xùn)六個階段的循序漸進性和實踐運用中的項目由易至難及要點的把握，最終達到的效果。關(guān)鍵詞：鏡面焊；現(xiàn)場培訓(xùn)；實踐運用；合格率質(zhì)量。1. 前言鏡面焊就是在眼睛無法直接觀察到的焊縫位置附近放置一面鏡子，利用鏡子的反射成像原理，通過觀察鏡內(nèi)的熔池來進行焊接的一種焊接方法。 雖然早在上海外高橋塔式鍋爐和浙江寧海工程都已經(jīng)采用了鏡面焊工藝這種焊接方法，但華潤彭城的塔式鍋爐還是我公司首次安裝的

3、牽涉大量鏡面焊的工程，所以在鏡面焊焊接方面基本還屬于盲區(qū)，為此我們專門收集了相關(guān)培訓(xùn)資料，并派人到浙江火電公司學(xué)習(xí)相關(guān)經(jīng)驗。鏡面焊就是在眼睛無法直接觀察到的焊縫位置附近放置一面鏡子，利用鏡子的反射成像原理，通過觀察鏡內(nèi)的熔池來進行焊接的一種焊接方法。在以往的工程中，也有過特別困難的位置利用鏡子焊接的情況，但那畢竟是用于數(shù)量極少的焊口上，僅僅只能算作是湊合式的一種方法，并沒能真正掌握其焊接技巧。在彭城工程塔式鍋爐上有近萬只的焊口都需要鏡面焊，那么培訓(xùn)出我公司自己的鏡面焊焊工是勢在必行，不然根本就無法進行塔式鍋爐三器的安裝焊接工作。2.概述彭城電廠三期擴建工程21000MW超超臨界燃煤機組的鍋爐為

4、我公司首次安裝的塔式爐型，從焊接角度來說，塔式鍋爐主要有三個難點。第一，材料檔次高，鍋爐受熱面大量使用了T23和T91以上的高合金鋼材料，其中T23焊口14248只，T91焊口7784只，T92焊口5796只，SUPER-304及HR3C焊口6526只焊口；第二，三器安裝焊口幾乎為同步施工，高水平焊工的需求大；第三、也就是最大的難點，部分焊口需要采用鏡面焊工藝。這主要是因為鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，三器（省煤器、過熱器、再熱器）13層21只集箱分布于鍋爐上部的62.5106.5米之間，分爐前爐后布置， 近4萬只焊口全部集中在這個標高段，高度密集的管排導(dǎo)致了焊接位置狹小，很多部位焊工都不能在焊接時直接看

5、到所焊部位的熔池。其中省煤器、一級再熱器和二級過熱器的散管接爐膛內(nèi)管排的8818只安裝焊口的焊接位置最為困難，必須采取鏡面焊的焊接工藝方法才能進行焊接（見表一）。另外，一級過熱器進口S彎的623只焊口，省煤器、一級再熱器和二級過熱器集箱連接散管的部分焊口也需要采用鏡面焊才能完成焊接。表一 鏡面焊焊口數(shù)據(jù)表序號部件名稱規(guī)格材質(zhì)焊口數(shù)量管排一次合格率數(shù)量1省煤器進口散管與管排焊口42.26.5SA210C142498.45%1782省煤器出口散管與管排焊口42.26.5SA210C142498.59%1783二級過熱器進口散管與管排焊口48.36.5SA213T91124698.95%1784二級

6、過熱器出口散管與管排焊口48.36.8SUPER304H124699.20%1785一級再熱器進口散管與管排焊口57.23.8115CrMoG142499.23%1786一級再熱器出口散管與管排焊口57.23.81SA213T91142499.09%178合計81883.鏡面焊的培訓(xùn)3.1鏡面焊培訓(xùn)的人員選擇參加鏡面焊培訓(xùn)的焊工，首先要有工程中鏡面焊焊口的相應(yīng)合格項目，其次是優(yōu)中選優(yōu)。按照要求，在彭城工程共培訓(xùn)26名鏡面焊焊工，實際參加培訓(xùn)人員共35人，這主要考慮到有些焊工可能難以通過考核關(guān)和擇優(yōu)錄取的原則。為了更快更好的做好鏡面焊培訓(xùn)工作，專門挑選了四名技能全面且有鏡面焊經(jīng)驗的焊工，作為首批

7、學(xué)員參加鏡面焊培訓(xùn)，同時有計劃的將這些焊工培養(yǎng)成助理教練，以協(xié)助培訓(xùn)班的指導(dǎo)老師做好鏡面焊培訓(xùn)工作。3.2培訓(xùn)設(shè)備及工器具的準備電焊機，選用的是ZX7400STG型高頻引弧焊機，共十臺。練習(xí)架，為了達到模擬練習(xí)的目的，專門按照圖紙制作了與現(xiàn)場實際位置相符的管排和集箱模擬練習(xí)架。其中有模擬省煤器、一級再熱器、二級過熱器、集箱四種位置和尺寸的八套練習(xí)架。氬弧焊槍，由于管排之間及管子之間的間距均比較小，焊接位置尷尬，常用的氬弧焊槍已經(jīng)不能適應(yīng)施工的需要，以便于操作，所以定購了有撓性的氬弧焊槍8把，。鏡面焊鏡子，采用的是不銹鋼鏡面。鏡面定制了4565mm和3050mm兩種尺寸，以便于焊工根據(jù)個人習(xí)慣和

8、焊口位置的實際情況進行選擇。鏡面與托架之間是用使用的金屬軟管，以方便焊工根據(jù)焊接位置調(diào)節(jié)。托架有磁性和卡具兩種，這主要是考慮到二級過熱器Super-304無磁性。練習(xí)材料，根據(jù)培訓(xùn)的需用量購買了所需的焊材，鋼管根據(jù)培訓(xùn)計劃的需要進行了加工，并準備了足夠的數(shù)量。3.3 鏡面焊培訓(xùn)流程按照培訓(xùn)方案將培訓(xùn)工作分為六個階段來執(zhí)行（見流程圖1），具體內(nèi)容如下：適應(yīng)鏡面的基礎(chǔ)練習(xí)合格坡口練習(xí)鏡面焊位置練習(xí)全位置練習(xí)合格合格合格對應(yīng)條件的模擬練習(xí)合格對應(yīng)條件下材料檔次提升練習(xí)合格考核合格取得上崗資格鏡面焊位置練習(xí) 坡口練習(xí) 基礎(chǔ)練習(xí) 全位置練習(xí)對應(yīng)條件的練習(xí) 考核 流程圖1 培訓(xùn)工作的六個階段 流程圖看上去

9、太花哨應(yīng)簡化 第一階段為基礎(chǔ)練習(xí)：用碳鋼材質(zhì)的光管練習(xí)，計劃時間為一周。這種練習(xí)不限制焊接位置，也不要求練習(xí)管打坡口留間隙，但要求焊工必須看著鏡面中的熔池來操作，習(xí)慣逆向思維，增強視覺思維與手配合的協(xié)調(diào)度，促進手與腦達到有效的協(xié)調(diào)。目的是使焊工學(xué)習(xí)鏡面焊的基本操作技巧。第二階段為坡口練習(xí)：將碳鋼材質(zhì)的光管加工成坡口形狀進行練習(xí)，計劃時間為一周。協(xié)調(diào)度達到一定熟練程度以后，就要培訓(xùn)焊工對焊縫成形的控制。這一階段也不限定位置，主要是讓焊工在鏡面操作過程中在不同位置收弧，并重新引弧接頭直至焊出一條完整的焊縫。目的是使焊工逐步適應(yīng)如何在鏡面中觀察熔池、控制熔池，并在鏡面中控制焊還縫寬度和高度。第三階段

10、為鏡面焊位置練習(xí)（見照片1）：用碳鋼材質(zhì)的鋼管，對口留間隙點焊后放置在專用練習(xí)架上只進行鏡面位置的練習(xí)，計劃時間為二周。練習(xí)過程中要求焊工有打底焊，填層焊，和蓋面焊，每次將鏡面焊位置焊好后轉(zhuǎn)動練習(xí)管，再次處于鏡面焊位置后接頭焊接。這項練習(xí)的打底焊還要將內(nèi)加絲法和坡口加絲法兩種方法分別練習(xí)，以保證能夠適應(yīng)安裝過程中對口間隙的變化。目的是讓焊工在練習(xí)過程中針對性地強化鏡面焊位置的焊接，使鏡面焊位置的焊接不再是影響整道焊縫的薄弱環(huán)節(jié)。第四階段為全位置練習(xí)：用碳鋼材質(zhì)的鋼管，固定在練習(xí)架模擬現(xiàn)場位置進行練習(xí)，計劃時間為一周。練習(xí)過程中要求焊工學(xué)習(xí)將鏡面調(diào)整到最佳的可視角度，操作過程中焊槍的擺放和角度調(diào)

11、整都是學(xué)習(xí)的重點。一只焊口焊接完成后，焊口的焊縫需要有鏡面焊和非鏡面兩部分組成，并對焊縫進行外觀檢查，檢查合格后還要采用RT拍片檢測，來確認練習(xí)焊口的內(nèi)在質(zhì)量。目的是檢驗焊工是否能夠在模擬現(xiàn)場條件下，焊接出完成外觀和內(nèi)在質(zhì)量都符合要求的完整道焊口。第五階段為對應(yīng)條件的練習(xí)（見照片2）：練習(xí)的鋼管分別要有15CrMoG 、57.23.81，SA213T91、57.23.81，SA213T91、48.36.5 ，SUPER304H，48.36.8，焊絲分別為R31，MTS-3，ERNiCrCoMo-1(T617),這種對應(yīng)條件練習(xí)，計劃時間為二周。這個階段是整個鏡面培訓(xùn)過程中最重要的部分，通過這種

12、模擬現(xiàn)場所有條件的練習(xí)使焊工真正掌握鏡面焊的焊接技巧，能夠滿足實際安裝焊接的要求。第六階段為考核：考核要求，每一個參加培訓(xùn)的焊工都必須將每一種規(guī)格、每一種材質(zhì)，連續(xù)六只焊口外觀和內(nèi)在質(zhì)量都合格后，為鏡面焊培訓(xùn)合格。照片1 照片24.鏡面焊在工程中的實踐與運用4.1安全措施由于鏡面焊焊接時，空間狹小、位置尷尬，焊工戴上安全帽進行焊接時可能會影響視線，增加操作難度，所以在每一個鏡面焊施工區(qū)域都搭設(shè)了安全隔離層，以保證作業(yè)范圍內(nèi)的焊工安全。4.2擋風(fēng)及環(huán)境溫度的控制彭城工程的所有鏡面焊口，全部都采用全氬弧工藝焊接，主要是考慮到鏡面焊位置困難，氬弧焊槍操作時更易于控制。但氬弧焊對風(fēng)更為敏感，特別是鏡面

13、焊位置如果造成返修難度將是非常的大，所以這就要求作業(yè)區(qū)域的擋風(fēng)措施到位，將環(huán)境對焊接質(zhì)量的影響減小到最低點。在鏡面焊作業(yè)區(qū)全部都用防火油布進行封閉，水冷壁穿墻孔全部用膠帶粘貼以防止竄風(fēng)，同時增設(shè)取暖器加熱，冬季施工時既保證作業(yè)區(qū)處于無風(fēng)狀態(tài)，又保證了環(huán)境溫度。4.3專用工具的配備鏡面焊工焊接時，不僅配備常規(guī)的電動工具，同時還定制了可以鏡面焊位置的焊縫進行打磨的專用電磨（照片3）。這種專用電磨是將普通切割片加工成50mm直徑，然后安裝在電磨機上，當鏡面焊位置的焊縫出缺陷或需要對接頭打磨時，可以從兩排管子的間隙中對焊縫進行打磨。通過對每一段焊縫質(zhì)量的嚴格控制，不僅有效的提高了焊接一次合格率，同時也

14、降低了因鏡面焊返修對整個工程進度造成的影響。4.4適應(yīng)性項目的設(shè)定省煤器規(guī)格42.26.5 ，材質(zhì)SA210C ，必須采用鏡面焊的焊口1424只，可能需要鏡面焊的焊口（集箱收口處）256只。無論是從規(guī)格還是材質(zhì)來說，在所有鏡面焊焊口中，省煤器鏡面焊的難度相對較小，所以在本工程中省煤器就作為適應(yīng)性過渡項目來安排的（照片4）。所有鏡面焊培訓(xùn)合格后的焊工，首次焊接的鏡面焊焊口都必須是省煤器。在焊接過程中，這些鏡面焊焊工，無論是管排焊接還是集箱焊口的焊接都必須采用鏡面焊工藝進行焊接。當?shù)谝慌蔚?名焊工逐步適應(yīng)后，再轉(zhuǎn)入下一個鏡面焊項目，然后第二批次的焊工再從省煤器鏡面焊開始適應(yīng)，以這種方式使鏡面焊工

15、經(jīng)過由易至難，秩循序漸進的過程中得到提高。4.5一級再熱器的焊接（見照片5）一級再熱器規(guī)格57.23.81, 進口焊口材質(zhì)15CrMO，出口材質(zhì)SA213T91，管排是178片，和省煤器相同，但一級再熱器管徑比省煤器大15mm,所以兩根管子之間的間隙就要小15mm.這對原來就有操作難度的鏡面焊來說，其影響可想而知。當客觀存在的困難不可改變，那么可以改變的就是焊工了，為此，我們安排了技能最突出的焊工專門負責這項工作的攻關(guān)。為了保證質(zhì)量，每天規(guī)定每個焊工只焊接一片管排的8只焊口，并要求焊工在工作過程中保持精神狀態(tài)飽滿，注意力集中，發(fā)現(xiàn)有疑似缺陷都要及時處理，特別是材質(zhì)SA213T91焊口，還要充分

16、考慮到高合金鋼材質(zhì)的附加難度系數(shù)。需要做熱處理的焊口，當天焊口焊接完畢及時進行熱處理，硬度檢測合格后再進行RT檢測，當確RT檢測合格后再進行下一排8只焊口的焊接。一級再熱器共2848只焊口，以每天四人焊接32焊口正常計算，應(yīng)該需要89天，但考慮返修和一些未知因素的影響，我們給這個鏡面焊項目設(shè)定120天的工期目標。4.6二級過熱器的焊接（見照片6）二級過熱器鏡面焊從空間位置上來說，材質(zhì)SA213T91，規(guī)格486.5的鏡面焊焊口難度相對要大一點，同時還有熱處理的過程可能會帶來的影響，在焊接過程中必須嚴格控制每一個環(huán)節(jié)。而材質(zhì)Super-304，486.8的鏡面焊口因為只有89片管排，所以焊接難度

17、不大，但因為是選用的ERNiCrCoMo-1(T617)，焊接工藝性能較差，還是要給予充分重視。從以上兩點來看，二級過熱器鏡面焊的難點，更多的是在材質(zhì)檔次高這方面。4.7鏡面焊收口操作無論是哪一個鏡面焊項目，最大的難點都是收口位置的焊接。所謂收口，就是兩個作業(yè)點的管排延伸至交界處的那一部分焊口。當兩個交界處還剩下八片管排時，就必須由片狀焊接改成層狀焊接（例：15排18號為片狀，1522排1號為層狀），不然最后幾片管排的焊口就無法焊接。收口的鏡面焊難度增加是因為位置更狹小，焊工的視線更差，即使采用鏡面焊接最后也有兩只焊口無法操作，所以對口過程中要將已焊好的管排盡可能拉出一些間隙。隨著收口位置的出

18、現(xiàn)，焊接作業(yè)點可能在減少，如果出現(xiàn)焊口RT檢測不合格或者硬度檢測不合格時，有必要停止焊接，待確認這些檢測都合格后方可再進行下一層焊口的焊接，不然就無法返修或檢測。當管排出現(xiàn)收口時，爐膛外集箱位置的焊口也會形成層狀，焊接時也需要采用鏡面焊，如果同步焊接的焊工未經(jīng)過鏡面焊培訓(xùn)，可以對焊工進行調(diào)整，以保證能夠滿足技術(shù)需要。 照片3 照片4 照片5 照片65.鏡面焊合格率本節(jié)最好能有具體的一次合格率數(shù)據(jù)作為支撐在彭城工程，共有8188只鏡面焊口（如表一所示），但實際安裝過程中我們約有121000多只焊口采用了鏡面焊，這超出必須鏡面焊的3000多只焊口，主要是和鏡面焊口相對應(yīng)的集箱。這些焊口即使不用鏡面焊也能焊接，但為了給鏡面焊培訓(xùn)合格的焊工鍛煉的機會，我們都要求焊工在焊接過程中盡可能多用鏡面焊。在焊接過程中，雖然焊接難度增加了，但因為焊工能夠以認真嚴謹?shù)膽B(tài)度對待這項工作，一次合格率反而略高于非鏡面焊口（具體合格率見表一）。由此可見，真正影響一次合格率的并不是鏡面焊口中1/4段的焊縫，也不僅僅是焊工的技能。只要管理到位，措施得當，合理的安排工作量，無論是什么難度的焊接