摘要:為了順利地實(shí)現(xiàn)厚板埋弧自動焊的焊接,接工藝措施,使接頭的焊接質(zhì)量得到有效的控制。生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量

O 概述

??? 近年來,隨著西部大開發(fā),國家對水電基礎(chǔ)建設(shè)投人增加,大中型電站紛紛上馬,在這些電站的壓力鋼管制造中,大多采用高強(qiáng)鋼及低合金鋼材質(zhì)的鋼板,厚度較大,達(dá)到50一80mm,焊縫要求進(jìn)行射線探傷,按GB3323一87標(biāo)準(zhǔn)評定,一類焊縫n級合格,并進(jìn)行10%超聲波探傷,按GB ll345一89標(biāo)準(zhǔn)評定,一類焊縫B l級合格,焊接接頭力學(xué)性能要求高,焊接難度增大。

1 問題提出

??? 厚板采用埋弧自動焊焊接,既可提高勞工生產(chǎn)率,減低勞動強(qiáng)度,改善勞動環(huán)境,又沒有焊條電弧焊得焊條頭損失,可降低生產(chǎn)成本。但厚板埋弧自動焊焊接易產(chǎn)生氣孔、裂紋、夾渣、未熔合等缺陷。

2原因分析

1)由于大厚度板結(jié)構(gòu)剛性大,焊后冷卻速度快,焊縫受到較大的拘束,因此焊接殘余應(yīng)力也大。

2)焊接時,焊接工藝參數(shù)對接頭的組織、性能和缺陷的形成有較大的影響。焊接線能量過小時,易產(chǎn)生冷裂紋、未熔合和夾渣等缺陷;焊接線能量過大時,易使焊縫及熱影響區(qū)組織和性能嚴(yán)重下降。

3)在坡口根部小截面處打底焊時,采用較大電流焊接時,焊縫成形系數(shù)小,焊接熔池深而窄,在焊縫結(jié)晶時,由于先結(jié)晶的金屬較純,后結(jié)晶的金屬雜質(zhì)較多,并富集在晶粒的周界,隨著柱狀晶的長大和推移,把雜質(zhì)排向熔池的中心,這些雜質(zhì)的熔點(diǎn)較低,形成液態(tài)薄膜。在固液相狀態(tài),在焊接應(yīng)力的作用下產(chǎn)生結(jié)晶裂紋,在焊接電流太小或坡口根部截面過小時,熔池中的氣體和夾雜物難以浮處表面,易產(chǎn)生氣孔和夾渣。

4)在根部坡口截面較小處焊接時,若電弧電壓過大,焊接電弧的熱量大部分被坡口兩側(cè)母材吸收,而底部因沒有足夠的熱量熔化母材和焊劑,易產(chǎn)生未熔合、未焊透和夾渣缺陷。

5)管節(jié)直縫焊接時,由于管節(jié)焊縫坡口深,而兩端組對的引弧板和引出板較厚,在焊接電弧從引弧板向坡口內(nèi)過渡時,電弧電壓突然變大,易使管節(jié)引弧端焊縫產(chǎn)生氣孔和夾渣。在焊至另一端與引出板靠近時,電弧電壓突然變小,并發(fā)生短路。

6)在坡口內(nèi)多層焊時,由于坡口局部彎曲過大,或在操作過程中,工件或焊絲偏移,使焊縫偏向坡口的一側(cè),而坡口的另一側(cè)母材則由于加熱不足產(chǎn)生未熔合或形成深凹槽。覆蓋在深凹槽上面的焊道不能徹底將其熔化焊透時,深凹槽處存在夾渣。

3 焊接工藝控制措施

?? 根據(jù)厚板埋弧自動焊的焊接特點(diǎn),重點(diǎn)控制了以下工序:

1)根據(jù)等強(qiáng)度原則,選用的焊接材料的強(qiáng)度等級應(yīng)與母材強(qiáng)度等級一致;

2)坡口形式,采用機(jī)械加工,坡口形式如圖1:

3)焊接準(zhǔn)備

1清除坡口兩側(cè)各20一30mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化物和水分等有害物質(zhì);

2清除焊絲表面上的油脂和銹斑,焊絲不得有折彎,端頭打磨;

3 焊劑保持清潔,粒度均勻適宜,并進(jìn)行250度 、2h的烘干;對回收的焊劑進(jìn)行過篩,除去焊渣、塵土、粉末等雜物,并按規(guī)定重新烘烤;

4 定位焊時焊條與被焊金屬相匹配,并采用與正式焊接相同的工藝,定位焊縫不得存在缺陷;

5 直縫兩端加焊約l00m m x 10Omm的引弧板和引出板,材質(zhì)及厚度與鋼管相同,為了避免引弧端和收弧端電弧電壓驟變,管節(jié)端頭焊縫產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷,采用特殊的開槽引弧板和引出板;

4)焊前預(yù)熱將焊件坡口兩側(cè)各180mm范圍內(nèi)的母材預(yù)熱到100度,這樣可降低焊后冷卻速度,減緩淬硬傾向,減小焊接殘余應(yīng)力,防止冷裂紋的產(chǎn)生;

5)焊接

1正反兩面打底焊時,注意焊絲對準(zhǔn)坡口中心,采用較合適的焊接線能量,使焊縫成形系數(shù)控制在1.3一2之間,熔池中的氣體和雜物能充分浮出;

2采用多層多道焊,除打底焊外,其余焊道在坡口兩側(cè)交替排列(見下圖)。焊接線能量不宜過大,采用薄層焊,避免在坡口母材邊緣形成深凹槽和咬邊;

3焊接過程中注意道間熔渣的清理,控制道間溫度不低于預(yù)熱溫度;

4每焊完一焊道應(yīng)進(jìn)行檢查,對坡口母材邊緣已形成的深凹槽,用砂輪打磨至覆蓋焊道能充分熔化焊透為止;若發(fā)現(xiàn)咬邊、夾渣等缺陷必須清除和修復(fù);

5背面采用碳弧氣刨清根的,應(yīng)特別注意碳刨后坡口形狀的修整,對坡口表面凸凹不平處或形狀不規(guī)則處應(yīng)打磨修整到符合要求為止;

6采用中4m m焊絲,電源直流反接。正、反面打底焊時焊接電流500-650A,電弧電壓3任一34V,焊速7一習(xí)mmsl,其余焊道焊接電流5 0一605 A,電弧電壓32一36 V,焊速與打底焊時相同;

7肋板對接焊時,注意控制焊接變形,在采取多層多道施焊時,適時調(diào)整焊接順序,防止出現(xiàn)角變形;在有效控制線能量的情況下,盡量連續(xù)焊接,以減小角變形;

6)后熱消氫厚度大于23m m的高強(qiáng)鋼和低合金鋼應(yīng)作后熱消氫處理。后熱溫度,低合金鋼宜為200一250度,保溫時間宜為0.5一1h,層間溫度應(yīng)不低于預(yù)熱溫度,且不高于230度。

4 結(jié)論

采用上述焊接工藝措施焊接岔管及肋板,焊接質(zhì)量可以得到有效的控制,焊縫一次拍片合格率達(dá)到98%,焊接接頭的力學(xué)性能滿足了標(biāo)準(zhǔn)的要求,保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。