洁净管道自动焊接技术

洁净管道自动焊接技术

摘要：洁净管道自动焊接技术主要应用于电子、医药等行业的洁净厂房内洁净管道的施工。该方法能很好地满足洁净管道对其内、外洁净度以及焊缝内、外表面质量的极高要求，同时也能满足洁净厂房内对施工环境的严格要求。本文着重对该焊接技术的工艺原理、工艺方法、以及洁净管道的特点和施工作业环境等进行论述，以供今后同类施工借鉴。

关键词：洁净管道洁净度作业环境焊接工艺工艺原理

1.前言

我公司于99年初承建了长春TFT－LCD工程（彩色液晶先导工程），并开发了洁净管道自动焊接新技术。通过该工程的施工建设，总结出一整套关于洁净管道焊接的新工艺。目前此项技术填补了整个东北地区在洁净管道施工方面的空白，该技术已达到了国内领先水平。

2.洁净管道简介

2.1.洁净管道的管材特点

洁净度级别高的洁净管道一般选用BA抛光管或EP抛光管，他们的材质为316或316L（优质低碳或超低碳不锈钢）。BA管采用充氩气加热处理而成，EP管采用电解研磨方式加工而成。EP管的平面光滑度及平整度优于BA管，其内、外表面极其光亮。以下，我们就EP管和BA管（统称洁净管道）的焊接工艺作详细介绍。

2.2.洁净管道焊接的特殊要求

洁净管道的焊接除了要达到常规工业管道对焊缝的要求外，还要求焊接时管内、外表面不受污染，焊缝内、外表面必须特别光亮，与母材基本一

致。焊缝与母材平滑过渡，内、外余高不可过大，与母材基本平齐。由于洁净管道大多在洁净间内作业，因此切割焊接时必须保证作业环境不受污染，做到无烟、无尘。为此，我们必须选用先进的焊接设备和技术，进行洁净管道的施工。

3.工艺原理

为了满足洁净管道焊接的特殊要求，我公司引进了美国Arc Machines 公司生产的轨道式管道自动焊机，该焊机由M－207A电源、冷却水箱及焊头组成。使用该焊机，管材可以不开坡口，实行无间隙组对，通过母材自溶，形成焊接接头，可以避免管内受到外界污物的侵入。

该焊机实行全电脑控制，程序化操作。编制焊接程序时应根据管材的外径将接头端面划分为若干个扇区，称之为级，如图所示：

图中将接头划分为四个扇区，即分为四级，每个焊接程序最多可以有100级，每个级内都设有脉冲电流峰值、脉冲电流基值、脉冲频率、焊接方向、旋转方式、焊接速度等多种控制参数。可以根据各级所在位置合理地设定相应的焊接参数，使每一小段焊缝都能满足焊接要求，形成动态模式，从

而保证焊接质量，而且脉冲电流可以使焊接波纹非常均匀细小，使焊缝表面十分光滑。

另外，焊接程序中还设有焊前预充气和焊后充气功能，可以使接头内、外表面在起弧焊接之前和收弧冷却之后与焊接时一样处于纯氩气环境保护之下，从而保证了焊接接头的洁净度。

焊头相当于焊把，闭合后可将接头完全罩住，同外界环境隔离。焊头内充满纯氩气，使接头的外表面在氩气环境下焊接，保证了焊接接头外表面的洁净度和光泽度。

管线内部在焊前、焊中和焊后同样充氩保护，保证了焊缝内表面的洁净度和光泽度。

4.适用范围

本文适用于洁净度级别从100级－100000级的洁净厂房中洁净管道的施工，主要用于抛光管线的焊接，适用管线壁厚范围为0－4mm。

5.作业环境要求

5.1.管线的预制阶段必须在临时搭建的洁净间内进行作业，临设洁净间内必

须整洁。施工人员进入临设洁净间或洁净厂房内，必须换上洁净服，佩戴洁净手套进行操作，氩气瓶等从外面运入的物品必须包裹无尘塑料薄膜。

5.2.在施工前首先要进行环境确认，确信施工环境满足洁净要求后方可施

工。

5.3.洁净间内绝不可使用无齿锯、手工电弧焊等飞溅大的机具，以防污染环

境。

5.4.管材及管件加工前后或是间歇阶段必须用洁净塑料袋封口。

5.5.每天作业结束后，作业环境必须打扫干净。

6.工艺方法

6.1.管子的切割和端口处理

管子的切割采用德国乔治·费歇尔公司生产的管子切割机，经该机器切割后，管子端口平齐，管内无铁屑等杂质，且切割时飞溅极小，不污染施工环境，既能满足洁净厂房施工的环境要求，又能满足自动焊机的焊接要求，切割后的管子若暂不焊接，应用洁净塑料袋封口。

切割后的管端用专用小铣刀加工，从而保证接头对口紧密，提高焊接质量。

6.2.焊接设备的选用

采用美国Arc Machines 公司生产的轨道式自动焊机。

6.3.焊头的选择

焊头相当于氩弧焊的焊把，需根据所焊管材的外径，选择不同的焊头进行焊接，焊头的选择如下表所示：

焊头型号使用管材外径范围

9－1500 6.3－38.1mm

9－4500 38.1－114.3mm

6.4.焊接工艺参数

6.4.1.焊接电流

焊接电流的设定应根据管材的壁厚，以分为4级的焊口为例，其脉冲峰值电流计算如下：

LEVEL1电流＝管壁厚度（mm）/0.0254（A）

LEVEL2电流＝0.93 LEVEL1电流

LEVEL3电流＝0.93 LEVEL2电流

LEVEL4电流＝0.80 LEVEL3电流

脉冲基值电流＝0.3LEVEL1电流

6.4.2. 焊接转速

焊接速度根据管材壁厚选择，如下表所示： 管材壁厚（mm ） 焊接速度（mm/分）

0.64 160

0.89-2.11 127

2.16-2.41 102

焊接转速＝焊接速度/(3.14×管子外径)

6.4.3. 钨极选用

钨极的选用如下表所示 管材壁厚 （mm ） 电弧长度 （mm ） 钨极尖端直径d （mm ）

钨极直径D

（mm ）

0.51－0.89 0.76 0.50 1

1.24-

2.11 1.27 0.76 1.5

2.31-

3.91 1.78 1.00 2.5

钨极长度L 的计算公式：

L ＝（焊头回转直径－管材外径）/2－电弧长度

注：9－1500焊头回转直径＝80.9mm

9－4500焊头回转直径＝174.6mm

6.4.4. 焊前、焊后充气时间

焊前充气和焊后充气时间与选用的焊头型号和焊接的管径有关，一般情况下，9－1500焊头焊前、焊后充气时间各为20秒，9－4500焊头焊前、焊后充气时间各为60秒。