CO2气保护不锈钢药芯焊丝用于法兰密封面堆焊的工艺

　　文章编号: 10022025X (1999) 0320014203 CO 2 气保护不锈钢药芯焊丝用于法兰密封面堆焊的工艺 张璞临1, 兰　明1, 栗卓新2 (1. 兰州石油化工机器总厂 炼化设备公司 焊研所, 甘肃 兰州 730060; 2. 天津大学 机械学院 焊接材 料研究所, 天津 300072) 摘要: 压力容器接管法兰密封面或管板密封槽内常堆焊不锈钢耐蚀层, 以增加其耐蚀性。本文论述了用药芯焊丝 CO 2 保护焊配用合理的焊接辅机实现了不锈钢层水平位置的自动堆焊, 从而提高了堆焊质量, 降低了生产成本, 通 过工艺评定证明: 所选用的堆焊 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 及堆焊工艺合理, 各项性能检验结果均满足有关加氢设备技术条件要求。 关键词: CO 2 气保护焊; 药芯焊丝; 法兰密封面; 不锈钢堆焊 文献标识码: B 1　法兰密封面 (槽) 的材质及规格 在生产的临氢设备中大部分法兰密封面的形状如图 1 所示, 其材质为 2125C r21M o、1125C r21M o、15C rM o 等。规格 < 100～ 800 mm , 大的重达 2 t, 小到几十公斤。 图 1　法兰示意图 2　法兰密封面 (槽) 不锈钢堆焊的技术要求 按照目前制造加氢反应器堆焊技术条件, 堆焊层 应满足以下要求: ①应采用双层堆焊。过渡层厚度为 3 mm , 表层厚度为 3 mm ; ②不锈钢耐蚀层的化学成分应 满足表 1 要求; ③堆焊后试样要求做大、小侧弯试验, d = 4a , Α= 180°; ④宏观及微观金相检验应无超标缺 陷; ⑤堆焊层硬度　HV 应大于 170; ⑥堆焊层通过 GB 433414《硫酸2硫酸铜晶间腐蚀》。 表 1　堆焊层化学成分 (% ) C Si M n C r N i ≤0105 ≤019 1100～ 1125 1810～ 2110 9100～ 11100 P S Cu M o N b ∆铁素体 ≤0104 ≤0103 ≤0120 ≤0150 8×C～ 1100 3～ 10 3　法兰密封面 (槽) 不锈钢堆焊的方法及 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的选择 311　堆焊方法的确定 法兰密封面 (槽) 堆焊焊缝均为规则的圆周焊缝, 为 使堆焊层满足高质量、高效率的要求, 通过实践选用了 焊接过程稳定, 成形良好, 线能量小, 稀释率较低, 并 较易实现自动化的药芯焊丝CO 2 气体保护的堆焊方法。 312　堆焊材料的选用 根据加氢反应器堆焊的技术要求, 堆焊过渡层选 用 00C r25N i13 型焊材, 表层用 00C r20N i10N b 型焊材。 根据对焊丝成分及规格的要求, 选用日本神钢生产的 DW 309L < 116 mm 不锈钢药芯焊丝堆焊过渡层, 用 DW 347 < 116 mm 不锈钢药芯焊丝堆焊耐蚀层。 4　堆焊设备 411　堆焊用焊机 瑞典 ESAB 公司生产的LA H 500 型M A G 焊机完 全适用于该工艺方法。焊机包括电源、送丝机构、水冷 焊枪及CO 2 气体加热减压流量计。 412　焊接变位机 堆焊焊缝是圆周焊缝, 易于实现自动焊, 采用工件 转动, 焊枪不动的方法较为合适, 同时平焊较其它位置 的焊接更容易获得高质量的焊缝, 且可节省工时和焊 材 50% 以上, 因此采用原有的BH T 212 型 1 t 变位机。 413　焊接十字操作架 　　为了适应机头位置的调整, 根据堆焊的工艺特点, 自行设计并制造了一台简易的焊接十字架。其特点如 下: ①采用大小双十字架结构, 从而使焊枪位置可粗调 和细调。焊枪活接头可以使焊枪倾斜任一角度; ②全部 调节机构均采用手动调节, 操作简单、灵活、稳定; ③ 操作架高度调节范围为 015～ 215 m , 悬臂伸出范围为 015～ 2 m , 悬臂转动 360°。 414　夹具 由于堆焊前接管法兰已进行了粗加工, 为不影响机 　　收稿日期: 1998210223 41 焊接技术　　1999 年 6 月第 3 期·工艺与新技术· © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 加工时正常装卡, 不能在零件上焊接卡具筋板等。为了 更有效地实现各种位置的堆焊, 特设计了适合 1 t 以下 零件的通用夹具 (图 2)。底板用压板固定在变位机转盘 上, 螺杆通过销钉与底板连接, 圆形压板通过螺母的调 节来压紧工件。同时螺杆和圆形压板可选择不同的尺 寸以适应不同规格的堆焊部件。对于 1 t 以上的零件, 可选用相应变位机上的专用卡具。 图 2　卡具示意图 415　设备的组联 为了保证堆焊过程中法兰密封槽各个不同侧面始 终在水平位置堆焊, 并实现自动堆焊过程。焊机、变位 机及焊接十字操作架按图 3 组联。 1. 气瓶　2. 加热器　3. 压力表　4. 流量计　5. 电焊机 6. 大十字架　7. 小十字架　8. 焊枪　9. 工件　10. 焊接变位机 图 3　堆焊设备组联示意图 5　工艺试验 511　工艺 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 对焊缝成形及性能的影响 51111　焊接电流: 焊接电流与电弧的稳定性、堆焊焊 道的成形、熔深、稀释率、力学性能均有很大的关系, 图 4 为U = 33 V , Q = 25 L öm in, Τ= 250 mm öm in 时, 随焊接电流的变化所得到的堆焊焊道形状示意图。 图 4　焊接电流对焊缝成形的影响 　　可以看出, I = 250 A 时堆焊焊道的成形最佳。I = 280 A 时焊道表面粗糙, 解剖后, 焊道熔深较大, 整 个堆焊焊道的横截面呈“梨”形, 且飞溅大, 容易将焊 枪喷嘴堵塞, 造成气体保护效果不良, 所以焊接电流不 宜超过 280 A , 以 I = 250 A 最佳。 51112　电弧电压: 对于CO 2 气保护药芯焊丝堆焊, 电 弧电压与焊接电流的匹配很重要, 在焊接电流一定的 条件下, 电弧电压过低堆焊焊道太窄, 容易夹渣, 并且 堆焊厚度增加, 造成焊材浪费。电弧电压过高, 堆焊焊 道较宽, 堆焊厚度不能满足要求, 且成形较差, 经试验 确定, 电弧电压在 28～ 34 V 之间堆焊焊道成形最佳。 51113　焊接速度: 焊接速度主要影响堆焊焊道的几何 形状及堆焊层的稀释率。焊接速度太快, 堆焊焊道太 窄、太薄, 在下道搭接焊时, 容易造成重叠。而且稀释 率偏高造成堆焊层铁素体含量超标。反之, 易形成堆高 大、堆宽窄的焊道, 会造成喷嘴堵塞, 易产生夹渣。经 试验, 焊接速度 Τ= 250 mm öm in 时最佳。 51114　焊丝伸出长度和焊枪位置 焊丝伸出长度对电弧的稳定性、熔深、电弧能量等 均有影响, 焊丝伸出长度太大, 会使电弧不稳定, 且飞 溅大, 焊丝伸出长度过短、过多的飞溅物易造成喷嘴堵 塞, 使气体保护不良, 堆焊时易产生气孔。经试验, 焊 丝伸出长度应在 13～ 16 mm 范围内。 堆焊时, 焊枪要保持一定的倾斜角度, 即焊枪与焊 道行走方向的水平面成 80°～ 85°夹角, 与焊道的垂直线 成 25°～ 30°夹角。 51115　搭接量 堆焊焊道之间的搭接量 (焊丝与前一道堆焊焊道 间的距离) 直接影响产品的堆焊层厚度及不平度, 并且 搭接量不合适, 对堆焊焊层的侧弯性能影响也较大。为 此, 进行了系列工艺试验, 最后证明, 焊丝压住前一道 焊缝边缘 015～ 115 mm 时, 堆焊焊道成形美观, 力学性 能好。同时发现圆周向堆焊过程中如果从大直径处开 始向内堆, 成形不好, 尤其是小直径周向堆焊, 因此一 般情况下应由小直径开始向外堆焊。 51116　CO 2 气体流量 药芯焊丝CO 2 气保护堆焊不锈钢时, 气体流量为 14～ 17 L öm in。若气体流量较小, 保护气体挺度不够, 降低了气体保护效果, 气体流量太大必然会造成浪费。 51117　熔池上下坡位置 CO 2 气保护药芯焊丝用于小直径法兰密封槽B、D 面 (图 1 所示) 的不锈钢堆焊时, 熔池的上下坡位置对 焊缝成形及质量的影响十分明显。如图 5 所示, 向下立 焊时因为电弧的吹力吹向已熔化的金属 (熔池) 向前推 延, 造成焊道平且成形较好, 另外, 此金属成为减弱电 弧吹力的缓冲器, 由于电弧下吹的力减少而使熔深变 浅, 向上立焊则与此相反。在堆焊过程中, 因为既要保 51W elding T echno logy　№3　Jun. 1999 ·工艺与新技术· © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 证堆焊层厚度, 又要尽量减少熔深, 所以熔池的位置应 尽量在中心线或稍偏下坡的位置。 (a) 向下立焊　　　　　　　　 (b) 向上立焊 图 5 512　最佳焊接工艺 经上述一系列试验, 确定CO 2 气体保护不锈钢药 芯焊丝法兰密封面 (槽) 堆焊工艺参数、预热、道间温 度及后热处理工艺参数见表 2、表 3。 表 2　CO2 保护药芯焊丝不锈钢堆焊工艺参数　 < 116 mm 气体流量 焊接电流 电弧电压 焊接速度 焊丝伸出长度 (L öm in) (A ) (V ) (mm öm in) (mm ) 15～ 20 200～ 250 30～ 33 250～ 300 15～ 25 表 3　预热、道间温度及后热处理 预热温度 (℃) 道间温度 (℃) 过渡层 复层 过渡层焊后保温 焊后热处理 100～ 200 100～ 200 ≤100 300 ℃×3 h 690 ℃×8 h 513　堆焊工艺过程 (1) 先将待堆焊表面的油、锈、氧化皮清理干净使 之露出金属光泽, 并进行 100%M T 探伤。 (2) 将堆焊 工件紧固在焊接变位机转盘上, 严格保证堆焊件与转 盘的同心度。 (3) 用DW 309L < 116 mm 焊丝堆焊过渡 层, 堆焊高度为 3 mm , 经加工并 100% PT 探伤合格后 用DW 347 < 116 mm 焊丝堆焊耐蚀层, 堆焊高度控制在 3 mm 左右, 密封槽内侧面的堆焊应尽量在水平位置, 同时密封槽角处应适当堆高一点。(4) 采用窄焊道不摆 动连续压道堆焊, 焊道搭接量为焊道宽的 45%～ 50% (即焊丝对准前一道焊道边缘向内 015～ 115 mm ) , 同 时从内向外周向堆焊。(5) 每堆焊一圈后应停下来清理 焊渣, 并及时清理焊嘴上的飞溅物。收弧时应堆满弧 坑。(6) 堆焊过程中焊枪要保持一定的倾斜角度, 即焊 枪与焊道行走方向的水平面成 80°～ 85°夹角, 与焊道的 垂直面成 25°～ 30°夹角。 6　焊接工艺评定 在工艺试验的基础上, 按选定的工艺参数堆焊了 工艺评定试板, 试板材质为 2125C r21M o, 圆形试板, 规 格 < 400×40 mm , 沿圆周方向堆焊。试板焊后经 690 ℃ ×8 h 热处理, 按《加氢反应器堆焊技术条件》的要求 进行试验, 试验结果: (1) 着色检验及结合面超声波检验均合格。铁素体 含量: 磁性法为 612% , 赛费勒图法为 8%。 (2) 弯曲试验的大、小侧弯均合格。 (3) 堆焊层的化学成分符合要求。 (4) 表层金相组织为奥氏体+ 铁素体, HV 10为 18117 (平均值) ; 过渡层金相组织为奥氏体+ 铁素体, HV 10为 184 (平均值) ; 母材金相组织为贝氏体回火组织 + 铁素体, HV 10为 230 (平均值)。 (5) 采用硫酸2硫酸铜法对堆焊层进行腐蚀试验, 结 果合格。 7　验证件的堆焊与检查 711　验证件的堆焊 为了验证所开发的自动药芯焊丝CO 2 气体保护焊 进行法兰密封面堆焊工艺的实际可行性, 并为 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 操 作者的操作技能, 按产品零件施焊的需要, 制备了一个 如图 6 所示的验证件 (为了节省材料试板上车了上、下 两个密封槽)。此验证件按实际产品的要求进行加工, 并且堆焊及其它工序与加氢反应器的要求一样。堆焊 工艺参数见表 2。 图 6　验证件示意图 712　验证件的检验 (1) 对一个密封槽在小立车上分层解剖, 堆焊层每 车去 1 mm 进行一次 100% PT 检验, 结果均合格 (PT 探伤按 JB 47S- 94 I进行)。 (2) 对另一密封槽垂直解剖, 进行宏观金相检验, 结果合格 (检验按 JB 4708- 92 执行)。 从验证件的检验结果可知所制定的工艺是可行的。 8　产品焊接 根据前述焊接工艺评定所确定的工艺参数, 应用 制造的工装对一台“高压加氢反应器”上的五个法兰的 密封面进行了堆焊、无损 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 。堆焊层各项技术指标均 满足要求, 再次证明了该工艺的可行性, 为今后提高压 力容器上密封面 (槽) 的制造质量提供了可靠的工艺保 证及成熟的经验。 9　结论 (1) 临氢设备法兰密封面 (槽) 的不锈钢堆焊如果 选用合理的工装设备, 可以实现CO 2 气保护药芯焊丝的 自动堆焊, 从而可提高堆焊质量, 降低成本。尤其是对 于大直径或大规格的密封槽显示出十分突出的优越性。 61 焊接技术　　1999 年 6 月第 3 期·工艺与新技术· © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 　　文章编号: 10022025X (1999) 0320017202 全位置焊管机焊接工艺的研究 柳英利, 杜庆河, 张庆生 (天津市焊接研究所, 天津 300110) 摘要: 使用交流或直流脉冲全位置 T IG 焊管机, 以多段脉冲一次成形的焊接工艺焊接不同规格的不锈钢管及铝管, 通 过合理选择工艺参数, 获得了单面焊双面成形均匀优质的焊缝, 并提高了工作效率。 关键词: 全位置; 焊管机; 脉冲 T IG 焊; 工艺 文献标识码: B 　　系列管2管、管板接头全位置自动氩弧焊机的开发 与应用, 使管子焊接全过程实现自动化, 管道的安装更 方便快捷, 焊接质量更可靠。它能动态显示焊接过程的 各区段, 调节每一区段的焊接电流与焊接速度等参数, 合理地分配线能量, 严格控制焊缝的熔深、宽度、成形, 提高工作效率, 因此在实际工作中得到广泛的应用。 1　全位置焊管机简介 全位置焊管机是由焊接电源、焊头、控制器三部分 组成。焊接电源选用韩国朝兴电机株式会社生产的 PF2 300A CöDC 脉冲钨极氩弧焊机, 功能齐全。焊头选用俄 罗斯莫斯科安装工艺技术研究所的ОДА23、КАМА23 型 号的焊头。控制器是天津市焊接研究所研制的, 具有能 选择与焊机相对应的电源种类和工作方式, 可进行焊 接参数预编程, 并能存取九套焊接工艺参数 (焊接程 序) 等项功能。在管子一周的空间位置上划分若干区段 焊头可连续旋转两周。根据实际电弧所在区段的不同, 为每个区段设定相同或不同的焊接工艺参数。 2　焊接工艺 211　不锈钢管的焊接工艺 　　 (1) 焊前准备 不锈钢管的规格 < 50×2 mm、< 38×2 mm、< 32× 112 mm、< 32×115 mm , 管2管对接采用 I形坡口, 不 留间隙。对口处平直, 无毛刺, 并去除油污, 保持焊件 干净。然后把焊件水平固定在简单夹具上对中, 保证不 错边, 背面通A r 气保护, 流量为 115～ 310 L öm in。把 管子一周平均分为 10 个区段, 起弧点确定在 4 点钟位 置, 使用 ОДА23 焊头, 正转 (逆时针方向旋转) , 并把 焊机与控制器相对应调整在直流脉冲工作状态。 　　 (2) 工艺参数的设定 为解决线能量均衡问题, 设定焊头旋转 12 段, 在 第 10 段结束时与起弧点重合, 11 段为复盖段, 12 段开 始衰减。焊接程序见图 1。 I s—初始电流　Ib—基值电流　Ip—峰值电流　Ie—收弧电流 t1—起弧电流时间　t2—衰减时间　t3—收弧时间 t4—起弧区延时旋转时间　t5—滞后停转时间 图 1　焊接顺序 　　在控制器自动焊接参数界面上设定每段焊接电流、 　　收稿日期: 1999203221 　　 (2) 研制的法兰密封面不锈钢堆焊用的焊接操作 架、工件夹具及选用的变位胎组合, 结构合理、操作灵 活、方便, 工作稳定, 能够满足不同规格的法兰密封面 (槽) 堆焊的要求。 (3) 通过焊接工艺试验, 经对验证件及产品零件的 施焊, 证明所选用的焊接方法、堆焊材料、堆焊工艺正 确合理, 堆焊成形及堆焊质量良好, 能满足临氢压力容 器堆焊技术条件的各项要求。 参考文献 　1　雷万庆, 赵宇伟. 不锈钢药芯焊丝堆焊工艺开发及应用 [J ]. 兰 石科技, 1998 (1). 　2　张文钺. 金属熔焊原理及工艺 (上) [M ]. 北京: 机械工业出版 社, 1979. 71W elding T echno logy　№3　Jun. 1999 ·工艺与新技术· © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. 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