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摘 要：
在压力容器等特种设备的制造过程中，对于焊接工艺评定0Cr18Ni9不锈钢板与20#碳钢管子插入式管板焊条电弧焊型式试验件的制作，给我们的生产效率带来很大阻力。按照评定标准要求将两套试验件十字分割后做金相分析。通过分析发现缺陷率已达到25%，与标准要求相差甚远。为了降低焊接缺陷率，我们进行了数据统计、原因分析、确定要因，制定对策和措施，最终研究出一套可行焊接工艺方案，保证了此类焊接接头的焊缝质量。
关键词：
不锈钢与碳钢;焊条电弧焊;插入式管板接头;金相分析;方案研究
中图分类号：
TB
文献标识码：A
文章编号：16723198（2014）23019002
西安长庆科技工程有限责任公司高新产品研制中心多年来以压力容器和撬装设备为生产主流，制造过程中最关键的环节是焊缝质量，对于带坡口插入式管板焊接接头采用RT或UT进行无损检测，既不经济也不实用。根据压力容器相关标准要求，带坡口插入式管板焊接接头通过制作焊接工艺评定试验和与之相配套的表面无损检测作为衡量设备此类焊缝质量的标准。由于生产需求，现要求补充焊条电弧焊的不锈钢与碳钢带坡口插入式管板焊接工艺评定，在制作型式试件过程中，通过金相分析发现试样中存在多处缺陷，如图1所示。所以需要认真研究，找出缺陷产生的原因，以保证今后在焊接设备中此类焊接接头的焊缝质量。
图1 两套（8件）型式试验件及放大图
1 存在问题
在这次不锈钢与碳钢带坡口插入式管板焊接型式试验中制作了两套试件（8块样），通过进行金相分析和表面检查，发现其中有2块试样存在缺陷，合计缺陷总数为16处，缺陷率为整个试样总数的25%，分类统计数据结果如表1，由数据统计表可以看出，在型式试验试样中未熔合和未焊透为主要缺陷。
2 原因分析
针对不锈钢与碳钢带坡口插入式管板焊接焊缝中存在的焊接缺陷，我们通过制作关联图对其进行了多方面的分析讨论。
3 确定要因
根据关联图，采取现场调查、验证和分析的方法，对这次试验焊接质量的影响因素进行了逐个确认，最终绘制了要因确认计划表2。
4 制定对策
根据最终确定的3个主要原因制定详细的对策表。
5 对策实施
5.1 实施一：提高焊工对不锈钢与碳钢插入式焊接的技巧
（1）请专家讲述不锈钢与碳钢插入式焊接的理论与操作要点：①多层焊时，底层焊道的焊缝表面应呈凹形或略凸形，为下一层焊道创造熔合的条件。②在运条时，若板料是不锈钢，焊条摆动幅度应大致相同，但在不锈钢侧应稍停留长些，焊条角度应多朝向不锈钢侧，以保证组织成分的均匀和融合。
③适当拉长电弧，增大电流以保证底层母材与母材间、中间层母材与焊缝间、焊缝与焊缝间得到充分熔合。④层间清理必须彻底，避免未熔合、夹渣的发生。
（2）多次组织焊工试验练习，共同讨论交流技法，对成熟部分督促焊工加强练习，使其能够熟练掌握。
（3）为了增强焊工对技术难点钻研的积极性，我们QC小组在中心领导大力的支持下，共同议定了奖励表彰制度，根据贡献程度的不同对先进者给予表彰奖励。
5.2 实施二：查阅不锈钢材料的性能对焊接的影响料，制定应对措施
根据目前存在的0Cr18Ni9焊接的问题，通过小组查阅资料收集信息：
（1）从化学成分看，0Cr18Ni9中W（Cr）和W（Ni）是碳钢的几十倍，W（C）大约是普通碳钢的1/2。
（2）从物理特性比较，0Cr18Ni9的热导率时碳钢的1/2左右;线膨胀系数比碳钢大约50%。通过调整工艺参数和改变焊接技法来促进熔合速度，提高元素的熔合比，以保证完全熔合、焊透。
5.3 实施三：制定出合理的焊接工艺参数
（1）现场通过焊接试件测试调整焊接参数。
（2）制作焊接工艺规程，加强对施焊人员在焊前的技术交底。
（3）现场监督检查施焊人员所用的焊接工艺参数。
6 效果检查
（1）金相检测通过重新制作两套焊接试验试样，经金相分析检测，缺陷率由25%降低为5%，缺陷性质由四项降低为一项，缺陷数由16点降低为1点，且尺寸大小完全符合标准要求，最终达到了QC小组确定的将缺陷率降为最小，并符合国家标准要求的目标。
（2）应用效果：在三甘醇脱水装置和配套容器设备的不锈钢与碳钢插入式管板结构的焊接中，已得到很好应用，所有焊工都已熟练掌握并得到应用。
7 结语
通过成功解决不锈钢与碳钢插入式焊接的焊接质量难题，使压力容器等特种设备的焊接质量有了很大提高，同时在今后还应做到：（1）加强焊工在不锈钢与碳钢插入式焊接技术理论知识的培训学习，使焊工能够完全掌握本材料本形式下的焊接技巧。（2）要求焊工对不锈钢与碳钢插入式焊接严格按照合理的焊接工艺进行实践练习，最终达到对不锈钢与碳钢插入式焊接熟练操作的水平。（3）焊接技术员熟练掌握不锈钢与碳钢焊接技术要点，以便在焊接设备时合理有效的指导焊工进行操作。另外在今后压力容器和撬装设备制造中，还应借鉴这一方案继续发现寻找更多的焊接问题，以提高整体设备的焊接质量，减少了安全事故发生的概率。
参考文献
[1]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（1）：焊接方法与设备[M].北京：机械工业出版社，2008.
[2]上海市焊接学会.现代焊接生产实用手册[M].北京：机械工业出版社.
[3]压力容器相关标准法规[S].
在压力容器等特种设备的制造过程中，对于焊接工艺评定0Cr18Ni9不锈钢板与20#碳钢管子插入式管板焊条电弧焊型式试验件的制作，给我们的生产效率带来很大阻力。按照评定标准要求将两套试验件十字分割后做金相分析。通过分析发现缺陷率已达到25%，与标准要求相差甚远。为了降低焊接缺陷率，我们进行了数据统计、原因分析、确定要因，制定对策和措施，最终研究出一套可行焊接工艺方案，保证了此类焊接接头的焊缝质量。
关键词：
不锈钢与碳钢;焊条电弧焊;插入式管板接头;金相分析;方案研究
中图分类号：
TB
文献标识码：A
文章编号：16723198（2014）23019002
西安长庆科技工程有限责任公司高新产品研制中心多年来以压力容器和撬装设备为生产主流，制造过程中最关键的环节是焊缝质量，对于带坡口插入式管板焊接接头采用RT或UT进行无损检测，既不经济也不实用。根据压力容器相关标准要求，带坡口插入式管板焊接接头通过制作焊接工艺评定试验和与之相配套的表面无损检测作为衡量设备此类焊缝质量的标准。由于生产需求，现要求补充焊条电弧焊的不锈钢与碳钢带坡口插入式管板焊接工艺评定，在制作型式试件过程中，通过金相分析发现试样中存在多处缺陷，如图1所示。所以需要认真研究，找出缺陷产生的原因，以保证今后在焊接设备中此类焊接接头的焊缝质量。
图1 两套（8件）型式试验件及放大图
1 存在问题
在这次不锈钢与碳钢带坡口插入式管板焊接型式试验中制作了两套试件（8块样），通过进行金相分析和表面检查，发现其中有2块试样存在缺陷，合计缺陷总数为16处，缺陷率为整个试样总数的25%，分类统计数据结果如表1，由数据统计表可以看出，在型式试验试样中未熔合和未焊透为主要缺陷。
2 原因分析
针对不锈钢与碳钢带坡口插入式管板焊接焊缝中存在的焊接缺陷，我们通过制作关联图对其进行了多方面的分析讨论。
3 确定要因
根据关联图，采取现场调查、验证和分析的方法，对这次试验焊接质量的影响因素进行了逐个确认，最终绘制了要因确认计划表2。
4 制定对策
根据最终确定的3个主要原因制定详细的对策表。
5 对策实施
5.1 实施一：提高焊工对不锈钢与碳钢插入式焊接的技巧
（1）请专家讲述不锈钢与碳钢插入式焊接的理论与操作要点：①多层焊时，底层焊道的焊缝表面应呈凹形或略凸形，为下一层焊道创造熔合的条件。②在运条时，若板料是不锈钢，焊条摆动幅度应大致相同，但在不锈钢侧应稍停留长些，焊条角度应多朝向不锈钢侧，以保证组织成分的均匀和融合。
③适当拉长电弧，增大电流以保证底层母材与母材间、中间层母材与焊缝间、焊缝与焊缝间得到充分熔合。④层间清理必须彻底，避免未熔合、夹渣的发生。
（2）多次组织焊工试验练习，共同讨论交流技法，对成熟部分督促焊工加强练习，使其能够熟练掌握。
（3）为了增强焊工对技术难点钻研的积极性，我们QC小组在中心领导大力的支持下，共同议定了奖励表彰制度，根据贡献程度的不同对先进者给予表彰奖励。
5.2 实施二：查阅不锈钢材料的性能对焊接的影响料，制定应对措施
根据目前存在的0Cr18Ni9焊接的问题，通过小组查阅资料收集信息：
（1）从化学成分看，0Cr18Ni9中W（Cr）和W（Ni）是碳钢的几十倍，W（C）大约是普通碳钢的1/2。
（2）从物理特性比较，0Cr18Ni9的热导率时碳钢的1/2左右;线膨胀系数比碳钢大约50%。通过调整工艺参数和改变焊接技法来促进熔合速度，提高元素的熔合比，以保证完全熔合、焊透。
5.3 实施三：制定出合理的焊接工艺参数
（1）现场通过焊接试件测试调整焊接参数。
（2）制作焊接工艺规程，加强对施焊人员在焊前的技术交底。
（3）现场监督检查施焊人员所用的焊接工艺参数。
6 效果检查
（1）金相检测通过重新制作两套焊接试验试样，经金相分析检测，缺陷率由25%降低为5%，缺陷性质由四项降低为一项，缺陷数由16点降低为1点，且尺寸大小完全符合标准要求，最终达到了QC小组确定的将缺陷率降为最小，并符合国家标准要求的目标。
（2）应用效果：在三甘醇脱水装置和配套容器设备的不锈钢与碳钢插入式管板结构的焊接中，已得到很好应用，所有焊工都已熟练掌握并得到应用。
7 结语
通过成功解决不锈钢与碳钢插入式焊接的焊接质量难题，使压力容器等特种设备的焊接质量有了很大提高，同时在今后还应做到：（1）加强焊工在不锈钢与碳钢插入式焊接技术理论知识的培训学习，使焊工能够完全掌握本材料本形式下的焊接技巧。（2）要求焊工对不锈钢与碳钢插入式焊接严格按照合理的焊接工艺进行实践练习，最终达到对不锈钢与碳钢插入式焊接熟练操作的水平。（3）焊接技术员熟练掌握不锈钢与碳钢焊接技术要点，以便在焊接设备时合理有效的指导焊工进行操作。另外在今后压力容器和撬装设备制造中，还应借鉴这一方案继续发现寻找更多的焊接问题，以提高整体设备的焊接质量，减少了安全事故发生的概率。
参考文献
[1]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（1）：焊接方法与设备[M].北京：机械工业出版社，2008.
[2]上海市焊接学会.现代焊接生产实用手册[M].北京：机械工业出版社.
[3]压力容器相关标准法规[S].