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摘要 通过分析传统压力容器烟火管筒体焊接方法存在的不足之处,提出一种新型的压力容器烟火管筒体焊接工艺;重点介绍该焊接工艺的坡口形式、埋弧焊、CO2气体保护焊及焊接工艺参数;通过试验,并对试验结果进行检验,该焊接工艺的各项指标全部合格;该焊接工艺已应用于生产,给企业带来良好的经济效益,具有广阔的应用和发展前景。
关键词 压力容器;烟火管筒体;焊接工艺GMAW;SAW
中图分类号 TH49 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)082-0150-01
2009年公司承接了一批压力容器的制作任务,这批压力容器烟火管筒体主要部件,其工作压力为0.7MPa,其中压力容器介质有水和油,焊后要求X射线100%探伤Ⅱ级。
在压力容器烟火管筒体的制作过程中,为保证烟火管的焊接质量,在焊接烟火管筒体时,我们对传统的焊接工艺进行了改进。烟火管筒体为中厚板,传统的焊接方法为:内侧坡口均采用手工电弧焊封底和盖面,在这种焊接方法中,在焊缝根部容易出现一系列的焊接缺陷,因此,在进行埋弧焊前,必须进行清根处理,即使是这样、在X射线探伤时,其一次合格率仍较低,严重影响了生产效率,为了提高其生产率,保证焊接质量,并顺利通过焊接工艺评定,为此,我们开发了一种新型的焊接工艺,即内侧坡口采用CO2气体保护焊,外侧采用碳弧气抱清根埋弧自动焊填充和盖面一遍成型,并将其应用于生产,取得了良好的经济效益。
1 设计原理
选埋弧自动焊、CO2气体保护焊,熔深好,焊缝成形美观,工艺焊缝质量好、焊接速度快、节省了焊接材料而且焊缝内部的质量容易达到探伤质量的要求。CO2气体保护焊保护效果好,且成形易于控制。关键是设计出合理的坡口形式,以消除成型和内部缺陷等;并且采用合理的焊接焊接工艺参数,以实现第一层采用CO2气体保护焊短路过渡焊,第二层CO2气体保护焊短路过渡焊、第三层采用埋弧自动焊保证焊缝质量,减少气孔等缺陷。
1.1 坡口形式
如何解决新工艺的坡口形式和间隙设计。即要保证内侧CO2气体保护焊良好的成形,又要有利于焊工的操作。间隙不用太大,有利于坡口两侧溶化,但不能夹丝,操作难度较大;太小则反之。两边溶合不好,易造成焊接缺陷、操作困难。另外,在设计上外侧采用埋弧焊自动焊接方法,又要避免由于内侧熔敷金属烧穿现象。设计了如图1所示的坡口形式。
图1 坡口形式
1.2 工艺特点
影响熔池存在时间和熔池几何形状的主要因素是被焊金属的热物理性能、坡口角度、尺寸、焊接方法以及焊接规范等。假设基本金属的热物理性能、坡口角度及尺寸为定值时,熔池存在的时间和熔池的几何形状可以用下式表示:
t=M/v=UIJS/v
式中:t—熔池存在的时间,s;
S—散热系数;
v—焊接速度,mm/s;
U—电弧电压,V;
I—焊接电流,A;
J—熔池几何形状系数,mm;
M—熔池几何形状当量外径,mm。
由上式可以看出,CO2气体保护焊具有利烟火管筒体焊接条件。
CO2气体保护焊的电弧热量集中,加热面积小,液体熔池小,熔池几何形状比手工电弧焊,有利于熔池的控制。
CO2气体保护焊电流密度较大,可以达到足够的熔深,由于熔池体积较小,焊接速度快,在CO2气流的冷却作用下,熔池停留的时间短,因此既有利于控制熔池。
CO2气体保护焊熔渣较少,熔池的可见度较好,便于直接观察熔池的形状,焊工可以依据电流的大小来控制焊接速度和摆动以保证焊缝成形,易操作且效率高。
1.3 焊接工艺参数
以实现第一层CO2,第二层CO2、第三层埋弧自动焊、不但要有合理的使用焊接电流和电压必须掌握好焊接速度。参数的选择要保证操作便利、良好的成形。焊接参数见表1。
2 试验过程
1)母材材质及规格:材质为Q245R钢,φ80mm×12mm,L=1000。
2)数量:四节筒体,3条环缝,4条纵缝。
3)焊接方法:筒体内侧CO2气体保护焊,外侧埋弧自动焊。
4)焊接材料:气体保护焊焊丝型号为ER50-6,直径为φ1.2mm;埋弧焊焊丝牌号为H08A,直径φ4.0mm,焊剂:HJ431。
5)气体:CO2,流量为14.5-18.5L/min。
6)CO2焊丝伸出长度为10-15mm;埋弧自动焊时焊丝伸出长度为30-40mm。
7)焊接设备:逆变式NBC-500CO2气体保护焊机;埋弧焊电源选用IGBT逆变MZ-1000系列直流埋弧自动焊机,操作架为4000mm×7000mm。
8)坡口形式如图1所示。
9)焊接顺序:内侧采用CO2焊焊两层,外侧采用自动埋弧焊一层填充和盖面。
10)技术要求:坡口采用半自动气割加工,严格控制装配间隙、错边量。装配点固焊在内侧坡口内。内侧CO2焊焊后,外侧碳弧气抱情根和打磨。
3 结语
1)X射线检测按JB4730-2005标准检验,100%射线Ⅱ级合格。
2)CO2气体保护焊、埋弧自动焊、焊接质量可靠,操作简单、熔池容易控制、焊接质量好、焊接速度快、操作方法比较容易掌握、成本低、效率高等特点,在生产中取得了良好的效果。
关键词 压力容器;烟火管筒体;焊接工艺GMAW;SAW
中图分类号 TH49 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)082-0150-01
2009年公司承接了一批压力容器的制作任务,这批压力容器烟火管筒体主要部件,其工作压力为0.7MPa,其中压力容器介质有水和油,焊后要求X射线100%探伤Ⅱ级。
在压力容器烟火管筒体的制作过程中,为保证烟火管的焊接质量,在焊接烟火管筒体时,我们对传统的焊接工艺进行了改进。烟火管筒体为中厚板,传统的焊接方法为:内侧坡口均采用手工电弧焊封底和盖面,在这种焊接方法中,在焊缝根部容易出现一系列的焊接缺陷,因此,在进行埋弧焊前,必须进行清根处理,即使是这样、在X射线探伤时,其一次合格率仍较低,严重影响了生产效率,为了提高其生产率,保证焊接质量,并顺利通过焊接工艺评定,为此,我们开发了一种新型的焊接工艺,即内侧坡口采用CO2气体保护焊,外侧采用碳弧气抱清根埋弧自动焊填充和盖面一遍成型,并将其应用于生产,取得了良好的经济效益。
1 设计原理
选埋弧自动焊、CO2气体保护焊,熔深好,焊缝成形美观,工艺焊缝质量好、焊接速度快、节省了焊接材料而且焊缝内部的质量容易达到探伤质量的要求。CO2气体保护焊保护效果好,且成形易于控制。关键是设计出合理的坡口形式,以消除成型和内部缺陷等;并且采用合理的焊接焊接工艺参数,以实现第一层采用CO2气体保护焊短路过渡焊,第二层CO2气体保护焊短路过渡焊、第三层采用埋弧自动焊保证焊缝质量,减少气孔等缺陷。
1.1 坡口形式
如何解决新工艺的坡口形式和间隙设计。即要保证内侧CO2气体保护焊良好的成形,又要有利于焊工的操作。间隙不用太大,有利于坡口两侧溶化,但不能夹丝,操作难度较大;太小则反之。两边溶合不好,易造成焊接缺陷、操作困难。另外,在设计上外侧采用埋弧焊自动焊接方法,又要避免由于内侧熔敷金属烧穿现象。设计了如图1所示的坡口形式。
图1 坡口形式
1.2 工艺特点
影响熔池存在时间和熔池几何形状的主要因素是被焊金属的热物理性能、坡口角度、尺寸、焊接方法以及焊接规范等。假设基本金属的热物理性能、坡口角度及尺寸为定值时,熔池存在的时间和熔池的几何形状可以用下式表示:
t=M/v=UIJS/v
式中:t—熔池存在的时间,s;
S—散热系数;
v—焊接速度,mm/s;
U—电弧电压,V;
I—焊接电流,A;
J—熔池几何形状系数,mm;
M—熔池几何形状当量外径,mm。
由上式可以看出,CO2气体保护焊具有利烟火管筒体焊接条件。
CO2气体保护焊的电弧热量集中,加热面积小,液体熔池小,熔池几何形状比手工电弧焊,有利于熔池的控制。
CO2气体保护焊电流密度较大,可以达到足够的熔深,由于熔池体积较小,焊接速度快,在CO2气流的冷却作用下,熔池停留的时间短,因此既有利于控制熔池。
CO2气体保护焊熔渣较少,熔池的可见度较好,便于直接观察熔池的形状,焊工可以依据电流的大小来控制焊接速度和摆动以保证焊缝成形,易操作且效率高。
1.3 焊接工艺参数
以实现第一层CO2,第二层CO2、第三层埋弧自动焊、不但要有合理的使用焊接电流和电压必须掌握好焊接速度。参数的选择要保证操作便利、良好的成形。焊接参数见表1。
2 试验过程
1)母材材质及规格:材质为Q245R钢,φ80mm×12mm,L=1000。
2)数量:四节筒体,3条环缝,4条纵缝。
3)焊接方法:筒体内侧CO2气体保护焊,外侧埋弧自动焊。
4)焊接材料:气体保护焊焊丝型号为ER50-6,直径为φ1.2mm;埋弧焊焊丝牌号为H08A,直径φ4.0mm,焊剂:HJ431。
5)气体:CO2,流量为14.5-18.5L/min。
6)CO2焊丝伸出长度为10-15mm;埋弧自动焊时焊丝伸出长度为30-40mm。
7)焊接设备:逆变式NBC-500CO2气体保护焊机;埋弧焊电源选用IGBT逆变MZ-1000系列直流埋弧自动焊机,操作架为4000mm×7000mm。
8)坡口形式如图1所示。
9)焊接顺序:内侧采用CO2焊焊两层,外侧采用自动埋弧焊一层填充和盖面。
10)技术要求:坡口采用半自动气割加工,严格控制装配间隙、错边量。装配点固焊在内侧坡口内。内侧CO2焊焊后,外侧碳弧气抱情根和打磨。
3 结语
1)X射线检测按JB4730-2005标准检验,100%射线Ⅱ级合格。
2)CO2气体保护焊、埋弧自动焊、焊接质量可靠,操作简单、熔池容易控制、焊接质量好、焊接速度快、操作方法比较容易掌握、成本低、效率高等特点,在生产中取得了良好的效果。