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【浩飞钢材】1Cr18Ni9Ti不锈钢厚壁管全位置焊

发布时间:2020-04-03 16:18:47 丨 浏览次数:282

1  焊接性剖析


    (1)1Cr18Ni9Ti不锈钢ф133mm×11mm大管程度固定全位置对接接头主要用于核电设备及某些化工设备中需求耐热耐酸的管道中,焊接难度较大,对焊接接头质量请求很高,内外表请求成形良好,凸起适中,不内凹,焊后请求浸透探伤(PT)、射线探伤(RT)检验。以往均采用TIG焊或焊条电弧焊,前者效率低、本钱高,后者质量难以保证且效率低。为了既保证质量又进步效率,采用TIG焊内、外填丝法焊接底层,MAG焊填充及盖面层,使质量、效率都得到保证。


    (2)1Cr18Ni9Ti不锈钢热收缩率、导电率均与碳钢及低合金钢差异较大,且熔池活动性差,成形较差,特别在全位置焊接时更突出,以往采用MAG〔Ar+(1%~2%)O2〕焊不锈钢,普通只用于平焊及平角焊。在MAG焊过程中,焊丝伸出长度必需小于10mm,焊枪摆动幅度、频率、速度及边缘停留时间配适宜当,动作谐和分歧,随时调整焊枪角度,使焊缝外表边缘熔合划一,成形美观,以保证填充及盖面层质量。


2  焊接办法及焊前准备


2.1  焊接办法


    材质为1Cr18Ni9Ti的管件规格为ф133mm×11mm,采用手工钨极氩弧焊打底,混合气体(CO2+Ar)维护焊焊接填充及盖面层,立向上的程度固定全位置焊接。


2.2  焊前准备


    (1)清算油、污物,将坡口面及四周10mm内修磨出金属光泽。


    (2)检查水、电、气路能否畅通,设备及附件应状态良好。


    (3)按尺寸停止装配,肋板固定采用定位焊(2,7,11点为肋板定位焊焊点),也可采用坡口内定位焊,但必需留意定位焊质量。


    (4)管内充氩气维护。


    (5)管子装配定位图见图1。

3  TIG焊工艺


3.1  焊接参数


    采用ф2.5mm的Wce-20钨板,钨极伸出长度4~6mm,不预热,喷嘴直径为12mm,其它工艺参数见表1。


    表1  TIG焊工艺参数


    焊丝牌号  焊丝直径d/mm  焊接电流I/A  电弧电压U/V  气体流量Q/(L·min-1)  Ar纯度 ( %)  极  性


   TCS-308L      2.5         80~90       12~14      正面9~12背面9~30     99.99      直流正接


3.2  操作办法


    (1)管子对接程度固定焊缝是全位置焊接。因而焊接难度较大,为避免仰焊内部焊缝内凹,打底层采用仰焊部位(6点两侧各60º)内填丝,立、平焊部位外填丝法停止施焊。


    (2)引弧前应先在管内充氩气将管内空气置换洁净后再停止焊接,焊接过程中焊丝不能与钨极接触或直接深化电弧的弧柱区,否则形成焊缝夹钨和毁坏电弧稳定,焊丝端部不得抽离维护区,以防止氧化,影响质量。


    (3)由过6点的5mm处起焊,无论什么位置的焊接,钨极都要垂直于管子的轴心,这样可以更好地控制熔池的大小,而且能够使喷嘴平均地维护熔池不被氧化。


    (4)焊接是钨极端部离焊件间隔2mm左右,焊丝要顺着坡口沿着管子的切点送到熔池的前端,应用熔池的高温将焊丝凝结。电弧引燃后,在坡口一端预热,待金属凝结后立刻送第一滴焊丝凝结金属,然后电弧摆到坡口另一端,给送第二滴焊丝凝结金属,使两滴铁水衔接构成焊缝的根基,然后电弧作横向摆动,两边稍作停留,焊丝平均地、断续地送进熔池向前施焊。


    (5)在填丝过程中切勿扰乱氩气气流,停弧时留意氩气维护熔池,避免焊缝氧化。焊后半圈时,电弧凝结前半圈仰焊部位,待呈现熔孔时给送焊丝,前两滴能够多给点焊丝,防止接头内凹,过后按正常焊接。


    (6)12点收尾处打磨成斜坡状,焊至斜坡时,暂停送丝,用电弧把斜坡处凝结成熔孔,最后收口。留意焊到后半圈剩一小半时应减小内部维护气体流量到3L/min,以避免气压过大而使焊缝内凹。


3.3  常见缺陷的产生缘由及预防


    (1)未焊透:焊接电流小、根部间隙小、焊接速渡过快、焊枪角度不正常等均易产生未焊透的缺陷。根部间隙一定不能小于3.5mm,选择适宜的焊接电流和正确调整焊枪角度就可防止产生未焊透。


    (2)氧化严重:打底焊时,管内充压安装未能起到良好的维护作用,焊缝反面将氧化;焊接过程中对熔池及焊丝端头维护不良,或焊丝外表有氧化杂质也将会使氧化严重。充氧安装应尽可能与管子对严,不能留有间隙,管子的间隙用耐高温锡油纸贴上,能够防止焊缝氧化。


 (3)夹渣、夹钨:焊接过程中,若焊丝端头在高温过程中脱离了氩气维护区,在空气中被氧化,当再次焊接时被氧化的焊丝端头未清算,又送入熔池中,在断口实验中判为夹渣;若钨极长度伸出量过大,焊枪动作不稳定,钨极与焊丝或钨极与熔池相碰后,又未终止焊接,从而形成夹钨。因管子是圆的,焊枪、送丝角度要随时变化,所以手法一定要稳、准,就能防止夹渣、夹钨的现象。


    (4)内凹:装配间隙小,焊接过程中焊枪摆动幅度大,致使电弧热量不集中于根部,产生了反面焊缝低于试件外表的内凹现象。电弧热量尽量集中于根部,仰焊部位多送点焊丝可防止内凹。


4  MAG焊工艺


4.1  焊接参数


    喷嘴直径20mm,喷嘴至试件间隔6~8mm,层间温度≤150℃。焊缝厚度11mm,其它工艺参数见表2。


表2  MAG焊工艺参数


焊丝牌号  焊丝直径d/mm  焊接电流I/A  电弧电压U/V  维护气体  气体流量Q/(L·min-1)  极  性

KMS-308      1.0         100~110     17~19 正面75%Ar9~12      9~30         直流反接

                                              Ar+25%CO2,背面


4.2  操作办法


    (1)焊前应留意喷嘴和导电嘴能否清算洁净,气体流量的大小能否适宜,清算打底层外表并控制层间温度。


    (2)因填充、盖面层用气体维护,焊丝伸出长度的长短对焊接过程的稳定性影响较大,焊丝伸出长度越长,焊丝电阻值增大,焊丝过热而成段凝结,结果焊接过程不稳定,金属飞溅严重,焊缝成形不良,对熔池的维护不好;焊丝伸出长渡过短,则焊接电流增大,喷嘴与工件的间隔缩短,焊接视野不清,焊道成形不良,同时若焊丝伸出长渡过短,还会使喷嘴过热,形成飞溅物粘住或梗塞喷嘴,从而影响气体流量。


(3)焊接时,焊枪角度要跟管子轴线垂直,由于管子是圆的,所以焊枪角度要随时变化,这样才干保证焊缝质量,防止焊缝产生气孔、夹渣等缺陷。焊接时采用小月牙形摆动,两侧稍作停留稳弧,中间速度稍快,这样能够防止焊出的焊缝凸起、不平整;上、下接头都要越过中心线5~10mm,后半圈填充、盖面仰焊接头时,可把前半圈引弧焊接位置磨一个缓坡,使后半圈接头时不致于产生缺陷;填充时,要留意坡口边缘不要被电弧擦伤,以利于盖面层焊接。盖面时,应在坡口边缘稍作停顿,保证熔池与坡口更好地熔合,焊接过程中中,焊枪的摆动幅度和频率要相顺应,保证盖面层焊缝外表尺寸和边缘熔合划一。


4.3  常见缺陷的产生缘由及预防


    (1)氧化:MAG焊热输入较大,层温较高,或焊丝外表有氧化杂质,都会招致氧化。焊前清算、控制层温和用较小的热输入都可防止氧化。


    (2)夹渣:焊枪角度不正确,或两边停留时间不够,均容易产生夹渣。


4.4  混合气体


    Ar+(1%~2%)O2适用于平焊及平角焊,而全位置焊缝成形很差,全部在坡口中间呈凸起状,特别是在仰焊位置更为严重,以至使下一层无法停止焊接,但在维护气中加一定量的CO2后状况有所改善,经屡次调整实验标明Ar中参加18%~25%的CO2较为适宜,最后选用75%Ar+25%CO2,笔者以为CO2多点能够起到冷却作用,从而使焊缝不至于凸起,到达成形良好的效果。


5  焊后检验


    首先停止外观检验,合格后停止无损检验及性能检验。


    本工艺应用TIG焊电弧稳定、控制性好、质量优的特性停止打底层焊接,再用MAG焊停止全位置的填充及盖面层焊接,相似工艺已在某产品稳压器中应用,其效果良好,这一高质量及高效率相分离的焊接工艺值得在大管对接中推行运用。


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