焊接集中供氩模块化研究

焊接集中供氩模块化研究

姜兆宝郭强

(山东电力建设第三工程公司山东青岛266100)

摘要：传统的人抬肩扛的氩气供应模式，费时费力更不经济。本文探讨通过氩气供应模块化布置的方式，提高焊接工作效率、降低施工成本。

关键词：焊接集中供氩模块化

一、引言

在电力建设领域，焊接工作量大、焊接要求高，几乎所有的承压管道都用到氩弧焊，而且现代大容量、大参数、超临界机组中，广泛的使用高合金钢与超级不锈钢，这些合金含量高的金属在焊接全过程中都需要惰性气体保护，这就需要大量的氩气，而传统的人抬肩扛的氩气供应模式，费时费力更不经济。本文探讨通过氩气供应模块化布置的方式，提高焊接工作效率、降低施工成本。

二、集中供氩模块化介绍

集中供气系统也不是新生事物，目前，在很多工厂中得到广泛的应用。集中供气系统由四大部分组成，分别为液氩储罐、汽化器、稳压器，终端箱、。低压供气的工作原理是将液体通过槽车运输到工作地点储存在液体储罐内，当车间用气时打开液体储罐的排液阀，液氩通过低温液体储罐进入空温式汽化器，液氩在空温式汽化器里面升温成一定温度的气体，进入稳压装置压力稳定后至工作车间。如下图1所示：

图1

三、设备选型

本文根据600MW机组中氩气用量进行考虑，以满足高峰期70人同时使用情况下设计，焊接氩气流量通常为5-15L/min，因此母管气体流量为500L/min即可满足要求。

1、母管管径的确定

现场氩气使用压力通常为0.1-0.3Mpa,母管流量根据500L/min，可以根据机械设计手册中管径的计算与确定的公式得出：

d=1.13√Q/V其中d=管径Q=流量M3/hV=流速m/S

母管气体流量Q=500L/min=0.5M3/min=0.0083M3/s，

P=0.1-0.3Mpa的情况下，查询机械设计手册得出管内气体流速范围为V=7-8m/s。

带入以上公式得：d=36.3mm，因此选择母管管径为Φ42×3mm。

2、液氩储罐的选定

根据气体流量500L/min可知，每小时汽化量为30M3/h，因此选择空气汽化器规格为50M3/h即可。按每天8小时计算，每天用气量为240M3，我们根据15天的氩气用量V来测算液体储罐的体积，V=15*240M3=3600M3。

根据理想气体方程式：PV=nRT即;n=pv/RT

p:压力以atm表示V:气化后的体积n气体摩尔数R：理想气体常数T：绝对温度

得出：n=146.3=w/Mw(质量)=5853.7kg而查询资料得知：液氩的密度为1.66t/m3.

因此需要液体储罐的体积V=5.853/1.66t=3.52M3，所以我们选择5M3的液氩储罐即可。

3、氩气浓度分析仪

焊接级别氩气浓度应不低于99.99%，纯度太低的氩气容易在焊接过程中产生缺陷，而集中供氩系统无形中增大了这种风险，因此有必要在对集中供氩的纯度进行检测。最大限度的减小使用中的风险。

4、终端箱

气体终端箱选用Φ76×4的管子制作(或者购买成品集汽包)，每个终端箱子设置8个氩气流量计借口，焊工使用的时候只需要用氩气软管接入流量计即可。

四、集中供氩布置图及经济性分析

1、集中供氩气示意图

图2集中供氩示意图

2、集中供氩的布置

气体终端箱的布置依据是根据施工组织总平面图和安装方案，原则是终端箱尽可能靠近焊接施工地点，减少输送管道、长度和焊工氩气软管的使用量。在供氩系统安装前要进行细致全面的调试和检查，包括风压试验、压力表和流量表计量鉴定。根据电站锅炉施工的特点，液氩储罐宜布置在主厂房和锅炉之间的固定端处，在锅炉平台上至少布置3个氩气供应层，每个供应层根据需要布置4-6个气体终端箱，确保如过热器、再热器、油管等安装焊口密集的位置附近有充足的终端设施。

3、经济性分析

针对单瓶供氩的模式与集中供氩的模式进行经济性分析，如下表1所示：

通过以上表格对集中供氩和单瓶供氩的经济性对比，可以计算得出集中供氩相对于单瓶供氩每月可以节约成本：48600+19200+18750-1739=84811元。

结论

集中供氩与单瓶供氩相比，可以大幅度的节约成本，而且还具有以下突出优点：

通过集中供氩避免了氩气瓶在现场的人工搬运，极大了保证了现场的文明施工。

集中供氩在布置在炉底安全区域，现场焊工只需要氩气带接入终端箱即可使用，避免了气瓶滑落伤人、气瓶爆炸等风险因素，集中供气管路中接入氩气纯度计，随时检测氩气的纯度，避免氩气不纯，导致焊接过程产生气孔、焊缝发乌等缺陷。

参考文献

[1]闻邦椿主编《机械设计手册》机械工业出版社2010版。

[2]聂相国赵金华著《焊接施工中集中供氩的设计实施和绩效分析》2004.7(1)。

作者简介

姜兆宝.山东电力建设第三工程公司,焊接工程师.

郭强.山东电力建设第三工程公司,焊接工程师.