不銹鋼厚壁管位置管理論文
時間:2022-06-16 10:43:00
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1焊接性分析
(1)1Cr18Ni9Ti不銹鋼φ133×11mm大管水平固定全位置對接接頭主要用于核電設(shè)備及某些化工設(shè)備中需要耐熱耐酸的管道中,焊接難度較高,對焊接接頭質(zhì)量要求很高,內(nèi)表面要求成形良好,凸起適中,不內(nèi)凹,焊后要求PT、RT檢驗。以往均采用TIG焊或手工電弧焊,前者效率低、成本高,后者質(zhì)量難以保證且效率低。為既保證質(zhì)量又提高效率,采用TIG內(nèi)、外填絲法焊底層,MAG焊填充及蓋面層,使質(zhì)量、效率都得到保證。
(2)1Cr18Ni9Ti不銹鋼熱膨脹率、導(dǎo)電率均與碳鋼及低合金鋼差別較大,且熔池流動性差,成形較差,特別在全位置焊接時更突出,以往對MAG(Ar+1%~2%O2)焊不銹鋼,一般只用于平焊及平角焊,未見全位置焊的報道及資料。在MAG焊過程中,焊絲伸出長度必須小于10mm,焊槍擺動幅度、頻率、速度及邊緣停留時間配合適當(dāng),動作協(xié)調(diào)一致,隨時調(diào)整焊槍角度,使焊縫表面邊緣熔合整齊,成形美觀,以保證填充及蓋面層質(zhì)量。
2焊接方法及焊前準(zhǔn)備
2.1焊接方法
材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti,管件規(guī)格為φ133×11mm,采用手工鎢極氬弧焊打底,混合氣體(CO2+Ar)保護(hù)焊填充及蓋面焊,立向上的水平固定全位置焊接。
2.2焊前準(zhǔn)備
(1)清理油、污物,將坡口面及周圍10mm內(nèi)修磨出金屬光澤。
(2)檢查水、電、氣路是否暢通,設(shè)備及附件應(yīng)狀態(tài)良好。
(3)按尺寸進(jìn)行裝配,定位焊采用肋板固定(2點、7點、11點為肋板固定),也可采用坡口內(nèi)定位焊,但必須注意定位焊質(zhì)量。
(4)管內(nèi)充氬氣保護(hù)。
(5)管子裝配定位圖見圖1。
60o
鈍邊p=0.5mm
圖1
3TIG焊工藝
3.1焊接參數(shù)
采用φ2.5mm的Wce-20鎢極,鎢極伸出長度4~6mm,不預(yù)熱,噴嘴直徑12mm,其它參數(shù)見表1。
表1TIG焊工藝參數(shù)
3.2操作方法
(1)管子對接水平固定焊縫是全位置焊接。因此焊接難度較大,為防止仰焊內(nèi)部焊縫內(nèi)凹,打底層我們采用仰焊部位(六點兩側(cè)各60°)內(nèi)填絲,立、平焊部位外填絲法進(jìn)行施焊。
(2)引弧前應(yīng)先在管內(nèi)充氬氣將管內(nèi)空氣置換干凈后再進(jìn)行焊接,焊接過程中焊絲不能與鎢極接觸或直接深入電弧的弧柱區(qū),否則造成焊縫夾鎢和破壞電弧穩(wěn)定,焊絲端部不得抽離保護(hù)區(qū),以避免氧化,影響質(zhì)量。
(3)由過6點5mm處起焊,無論什么位置的焊接,鎢極都要垂直于管子的軸心,這樣能更好地控制熔池的大小,而且可使噴嘴均勻地保護(hù)熔池不被氧化。
(4)焊接時鎢極端部離焊件距離2mm左右,焊絲要順著坡口沿著管子的切點送到熔池的前端,利用熔池的高溫將焊絲熔化。電弧引燃后,在坡口一端預(yù)熱,待金屬熔化后立即送第一滴焊絲熔化金屬,然后電弧擺到坡口另一端,給送第二滴焊絲熔化金屬,使二滴鐵水連接形成焊縫的根基,然后電弧作橫向擺動,兩邊稍作停留,焊絲均勻地、斷續(xù)地送進(jìn)熔池向前施焊。
(5)在填絲過程中切勿擾亂氬氣氣流,?;r注意氬氣保護(hù)熔池,防止焊縫氧化。焊后半圈時,電弧熔化前半圈仰焊部位,待出現(xiàn)熔孔時給送焊絲,前兩滴可以多給點焊絲,避免接頭內(nèi)凹,過后按正常焊接。
(6)12點收尾處打磨成斜坡狀,焊至斜坡時,暫停給絲,用電弧把斜坡處熔化成熔孔,最后收口。注意焊到后半圈剩一小半時應(yīng)減小內(nèi)部保護(hù)氣體流量到3L/min,以防止氣壓過大而使焊縫內(nèi)凹。
3.3常見缺陷的產(chǎn)生原因及預(yù)防
(1)未焊透:焊接電流小,根部間隙小,焊接速度過快、焊槍角度不正常等均易產(chǎn)生未焊透的缺陷。根部間隙一定不能小于3.5mm,合適的焊接電流和正確調(diào)整焊槍角度就可避免產(chǎn)生未焊透。
(2)氧化嚴(yán)重:打底焊時,管內(nèi)充壓裝置未能起到良好的保護(hù)作用,焊縫背面將氧化;焊接過程中對熔池及焊絲端頭保護(hù)不良,或焊絲表面有氧化雜質(zhì)也將會氧化嚴(yán)重。充氧裝置盡可能與管子對嚴(yán),不能留有間隙,管子的間隙用耐高溫錫油紙貼上,避免焊縫氧化。1|2
(3)夾渣、夾鎢:焊接過程中,若焊絲端頭在高溫過程中脫離了氬氣保護(hù)區(qū),在空氣中被氧化,當(dāng)再次焊接時被氧化的焊絲端頭未清理,又送入熔池中,在斷口試驗中判為夾渣;若鎢極長度伸出量過大,焊槍動作不穩(wěn)定,鎢極與焊絲或鎢極與熔池相碰后,又未終止焊接,從而造成夾鎢。因管子是圓的,焊槍、送絲角度要隨時變化,所以手法一定要穩(wěn)、準(zhǔn),就能避免夾渣、夾鎢的現(xiàn)象。
(4)內(nèi)凹:裝配間隙小,焊接過程中焊槍擺動幅度大,致使電弧熱量不能集中于根部,產(chǎn)生了背面焊縫低于試件表面的內(nèi)凹現(xiàn)象。電弧熱量盡量集中于根部,仰焊部位多給點焊絲可避免內(nèi)凹。
4MAG焊工藝
4.1焊接參數(shù)
噴嘴直徑20mm,噴嘴至試件距離6~8mm,層間溫度≤150℃。焊縫厚度11mm,其它工藝參數(shù)見表2。
表2MAG焊工藝參數(shù)
4.2操作方法
(1)焊前注意噴嘴,導(dǎo)電嘴是否清理干凈,氣體流量的大小是否合適,清理打底層表面,控制層間溫度。
(2)因填充、蓋面層用氣體保護(hù)焊,焊絲伸出長度的長短對焊接過程的穩(wěn)定性影響較大,焊絲伸出長度越長,焊絲電阻值增大,焊絲過熱而成段熔化,結(jié)果焊接過程不穩(wěn)定,金屬飛濺嚴(yán)重,焊縫成形不良,對熔池的保護(hù)不好;焊絲伸出長度過短,則焊接電流增大,噴嘴與工件的距離縮短,焊接視線不清,焊道成形不良,同時若焊絲伸出長度過短,還會使噴嘴過熱,造成飛濺物粘住或堵塞噴嘴,從而影響氣體流量。
(3)焊接時,焊槍角度要跟管子軸線垂直,因為管子是圓的,所以焊槍角度要隨時變化,這樣才能保證焊縫質(zhì)量,避免焊縫產(chǎn)生氣孔、夾渣等現(xiàn)象。焊接時采用小月牙形擺動,兩側(cè)稍作停留穩(wěn)弧,中間速度稍快,這樣可以避免焊出的焊縫凸起、不平整;上、下接頭都要越過中心線5~10mm,后半圈填充、蓋面仰焊接頭時,可把前半圈引弧焊接位置磨一個緩坡,使后半圈接頭時不致于產(chǎn)生缺陷;填充時,要注意坡口邊緣不要被電弧擦傷,以備蓋面層焊接。蓋面時,應(yīng)在坡口邊緣稍作停頓,以保證熔池與坡口更好地熔合,焊接過程中,焊槍的擺動幅度和頻率要相適應(yīng),以保證蓋面層焊縫表面尺寸和邊緣熔合整齊。
4.3常見缺陷的產(chǎn)生原因及預(yù)防
(1)氧化:MAG線能量較大,層溫較高,或焊絲表面有氧化雜質(zhì),都會導(dǎo)致氧化。焊前清理干凈,控制層溫和用較小的線能量都可避免氧化。
(2)夾渣:焊槍角度不正確,或兩邊停留時間不夠,均容易產(chǎn)生夾渣。
4.4混合氣體
Ar+1%~2%O2適用于平焊及平角焊,而全位置焊縫成形很差,全部在坡口中間呈凸起狀,特別是在仰焊位置更為嚴(yán)重,甚至使下一層無法進(jìn)行焊接,但在保護(hù)氣中加一定量的CO2后情況有所改善,經(jīng)我們多次調(diào)整試驗認(rèn)為Ar中加入18%~25%的CO2較為合適,最后選用75%Ar+25%CO2,筆者認(rèn)為CO2多點可以起到冷卻作用,從而使焊縫不至于凸起,達(dá)到成形良好的效果。
5焊后檢驗
首先進(jìn)行外觀檢驗,合格后進(jìn)行無損檢驗及性能檢驗。
本工藝?yán)肨IG焊電弧穩(wěn)定,控制性好,質(zhì)量優(yōu)的特點進(jìn)行底層焊接,再用MAG焊進(jìn)行全位置填充及蓋面層焊接,類似工藝已在某產(chǎn)品穩(wěn)壓器中應(yīng)用,其效果良好,這一高質(zhì)量及高效率相結(jié)合的工藝值得在大管對接中推廣使用。