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1、案例分析
0Cr18Ni9不銹鋼φ530mm×11mm大管水平固定全位置對接接頭主要用于電廠潤滑油管道中,焊接難度較高,對焊接接頭質(zhì)量要求較高,內(nèi)表面要求成形良好,凸起適中,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。
0Cr18Ni9不銹鋼熱膨脹率、導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。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,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、焊接方法及焊前準備
2.1焊接方法
材質(zhì)為0Cr18Ni9,管件規(guī)格為φ530mm×11mm,采用手工鎢極氬弧焊打底,混合氣體(CO2+Ar)保護焊填充及蓋面焊,立向上的水平固定全位置焊接。
3、TIG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,不預熱,噴嘴直徑12mm,
3.2操作方法
3.2.1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行施焊。
3.2.2引弧前應先在管內(nèi)充氬氣將管內(nèi)空氣置換干凈后再進行焊接,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區(qū),以避免氧化,影響質(zhì)量。
3.2.3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熔池不被氧化。
3.2.4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)地送進熔池向前施焊。
3.2.5在填絲過程中勿擾亂氬氣氣流,?;r注意氬氣保護熔池,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,然后按正常焊接。
3.2.612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減小內(nèi)部保護氣體流量到3L/min,以防止氣壓過大而使焊縫內(nèi)凹。
3.3常見缺陷產(chǎn)生的原因及預防措施
3.3.1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)生未焊透現(xiàn)象。
3.3.2氧化嚴重:打底焊時,管內(nèi)充壓裝置未能起到良好的保護作用,焊縫背面會氧化;焊接過程中對熔池及焊絲端頭保護不良,或焊絲表面有氧化雜質(zhì)也會氧化嚴重。充氧裝置盡可能與管子對嚴,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。
3.3.3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區(qū),在空氣中被氧化,當再次焊接時被氧化的焊絲端頭未理,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,才能避免夾渣、夾鎢的現(xiàn)象。
3.3.4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。
4、MAG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。
采用混合比(體積)為Ar80%+CO220%的保護氣體,既能使Ar弧電弧穩(wěn)定、飛濺小、容易獲得軸向噴射過渡的優(yōu)點,電弧又具有一定氧化性,克服了全部氬氣焊接時表面張力大、液體金屬粘稠、陰極斑點易飄移等問題,同時對焊縫蘑菇形熔深有所改善。
4.2操作方法
4.2.1焊前注意噴嘴、導電嘴是否清理干凈,氣體流量的大小是否合適,清理打底層表面,控制層間溫度。
4.2.2因填充、蓋面層用氣體保護焊,焊絲伸出長度的長短對焊接過程的穩(wěn)定性影響較大,焊絲伸出長度過長,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,金屬飛濺嚴重,焊縫成形不良,對熔池的保護不好;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。
4.2.3焊接時,焊槍角度要與管子軸線垂直,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,以保證蓋面層焊縫表面尺寸和邊緣熔合整齊。
4.3常見缺陷產(chǎn)生的原因及預防措施
4.3.1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。
4.3.2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。
5、結(jié)束語
5.1采用TIG焊進行底層焊接,具有電弧穩(wěn)定、控制性好、質(zhì)量優(yōu)等特點。
5.2采用活性混合氣體保護MAG焊進行全位置填充及蓋面層焊接,能提高熔滴過渡的穩(wěn)定性,穩(wěn)定陰極斑點,增大電弧的熱功率。
5.3采用TIG+MAG焊接工藝獲得了良好的接頭外觀成形和內(nèi)在質(zhì)量。
類似工藝已在工程中應用,其效果良好,這一高質(zhì)量及高效率相結(jié)合的工藝值得在不銹鋼大管對接中推廣使用。
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