核电用159mm×8mm不锈钢管手工钨极氩弧摇把焊焊接工艺研究

奥氏体耐热钢因具有良好的高温力学性能故被广泛应用于核电安装中,而其焊接所用工艺对其使用性能有较大影响,因此研究其焊接工艺对提高核电安装焊接质量有重大意义。本文首先介绍了手工钨极氩弧摇把焊的焊接工艺特点,随后通过对不锈钢管06Cr19Ni10的手工钨极氩弧摇把焊焊接工艺的研究和应用,保证了其焊接接头的性能。

众所周知,基于工艺先进、质量可靠、焊缝成型美观等特点,钨极氩弧焊被越来越多应用在了核电、火电、石油、化工等设备制造及安装等行业。其传统的手工操作方法是靠手指对不锈钢管的依托,喷嘴悬空的方式操作,这种操作方式难度较大、焊接质量不稳定且劳动强度大,工作效率偏低。因此结合核电特点,本文将钨极氩弧焊摇摆法应用于核电安装、设备制造、检修等项目中,从而达到提高焊缝内部质量,优化焊缝外观成型的目的。

1手工钨极氩弧摇把焊特点

摇把焊是氩弧焊的一种操作方法,和传统飘把操作方法有所不同,其具有灵活、快捷、成型美观等特点。其特征是:将瓷嘴轻靠在坡口、利用手腕的灵活走锯齿形滚动进行打底、填充、盖,取代以往喷嘴悬空的操作方式。由于这一基本操作方式的改变,使其具有灵活、快捷、成型美观等特点。摇把焊的基本特点是:(1)摇把焊时焊机借助喷嘴与不锈钢管的依托,使焊机的横向摆动、摆动频率、摆动两侧、焊接速度准确、连贯、可调性强。(2)施焊过程中喷嘴与坡口倾斜角度、钨极与不锈钢管的距离皆可灵活调整。(3)焊接过程稳定,熔池易于控制,焊缝外表成型均匀、美观,可以有效避免焊缝的夹钨、咬边、内凹等缺陷。

2手工钨极氩弧摇把焊不锈钢管工艺

选用规格Φ159mm×8mm06Cr19Ni10钢管进行摇把焊焊接工艺研究。

2.1焊前准备

1)坡口清理:清除坡口及两侧20mm内的锈、油污、杂质等。

2)坡口形式及对口形式如图1所示。

3)背面保护:将氩气管置于不锈钢管内部一端并用胶带将不锈钢管两端和焊口处封住而后开启充氩气瓶进行背面充氩,氩气流量为8-10L/min,充氩2-3min后用钨极尖在不锈钢管的另一端扎4个孔洞,以便焊接时加快背面冷却,其示意图如图2所示。

2.2焊接操作要领

2.2.1要求

(1)焊机角度:焊接过程中焊机与沿着焊道方向角度始终保持70-80

(2)送丝方法:打底时根据焊接位置不同,可以采用不同的送丝方法(内送丝、外送丝),如图3所示,确保根部焊透熔合良好并有效控制焊缝背面高度。一般,焊缝4点钟-8点钟位置采用内送丝方法,其余焊接位置采用外送丝焊接方法。填充及盖面过程中一般采用拖丝焊,利用瓷嘴在坡口或者焊缝上面进行锯齿滚动,根据瓷嘴滚动和前移幅度的大小来掌握焊缝宽窄度及焊缝余高。送丝过程中要均匀连续,送丝速度可以根据电流大小、焊接速度来确定。

2.2.2打底层

1)点固焊。点固焊采用与正常焊接时相同的焊接工艺参数,点固焊长度10-15mm,厚度1mm左右,于焊缝3点钟位置和9点位置各焊一处。点固焊后采用手持式磨光机将点固焊点的两端修磨,打磨出45°的斜坡,随后将不锈钢管进行3-5°反变形。

2)引弧:于焊道6点钟位置坡口边一侧处引燃电弧。

3)送丝:以内送丝法将焊丝端部送置于电弧引燃处,连续送丝形成第一滴铁水,随后滚动磁嘴将引燃的电弧摆动至坡口边另一侧钝边处,连续或断续送丝形成第一个熔孔,连续或断续送丝待坡口两侧熔合良好后向上滚动磁嘴,随后以连续或断续送丝方式形成第二个熔孔,并以此方式形成打底焊道,打底层厚3mm。收头:打底层焊道前后两面,由下而上焊接至12点处时将进行收头处焊接,此时形成一个直径约5mm的圆孔,由于管内氩气流量较大向外溢出强烈形成负压,无法进行正常焊接,需调节焊缝背部充氩气体流量,氩气流量至2-3L/min。待收头初无负压时方可进行收头处焊接,以避免产生根部未熔合缺陷。

4)接头:打底层接头时,在待接头处前5mm处位置引燃电弧,电弧稳定后将电弧拖至接头处,熔化待接头部分的焊缝金属使之呈亮红色,随后将焊丝端部至于坡口边一侧连续送丝形成第一滴铁水,随后滚动磁嘴将引燃的电弧摆动至坡口边另一侧钝边处,连续或断续送丝形成第一个熔孔,此时一良好的焊接接头即形成。

收弧:焊接至收弧处时,连续或断续送丝使收弧处铁水饱满,然后摆动焊机将稳定燃烧的电弧拖动至超过起弧处5mm左右的位置,将电弧拖至母材坡口边处熄灭电弧,继续按两至三次高频焊机开关,防止产生缩孔或弧坑裂纹,并继续将磁嘴停留在收弧处片刻冷却收弧处以防止氧化。

2.2.3填充层

1)清理:待不锈钢管冷却至100摄氏度以下后用不锈钢丝刷清理打底层焊道,清除氧化物防止夹渣。

2)填充:将磁嘴轻贴于坡口处,上抬下压锯齿形滚动磁嘴使电弧稳定燃烧并连续送丝,钨极带动铁水摆到坡口两侧使之与母材金属熔合。填充完一层后,待前一层焊道冷却至100摄氏度以下再进行下一层填充层焊接,填充厚度5mm。填充层焊接时不可破坏焊缝坡口边线,以免给盖面时带来困难。

2.2.4盖面层

6点钟起弧,磁嘴轻贴焊道左右滚动并锯齿形上抬下压焊机,采用拖丝焊连续送丝,以坡口边为基准线,电弧带动铁水摆动至坡口边使熔池与坡口边熔合良好,焊至12点钟处收弧。

焊接操作时焊机角度始终与沿着焊道方向保持70-80°的角度且不可用力按压焊机以防磁嘴滑动滑擦。焊接过程中,捏丝的方法两种,一种是左手捏住焊丝的远端,靠左臂移动送进。但送丝时易抖动,不推荐使用。另一种方法是以左手的拇指、食指捏住,并用中指和虎口配合托住焊丝下部。焊接过程中,若局部接口间隙较大时,应快速向熔池添加焊丝,然后移动焊机。如果发现有下沉趋向时,必须断电熄弧片刻,再重新引弧继续焊接。收弧时,要多送一些焊丝填满弧坑,防止产生弧坑裂纹。

2.3焊缝质量检验

通过对焊缝的外观检查、射线检查以及力学性能检查,均符合工艺评定要求。

3结束语

通过实践表明,手工钨极摇把焊操作方法是一种比较合理的操作方法,靠瓷嘴与不锈钢管的支撑依托,焊机操作趋于简单、可靠,摆动基本动作的灵活与可调性较好。随着送丝方式的改变,有效地解决了焊接时仰焊部位的根部凹陷,并减少了其它缺陷的产生,提高了焊接接头的内在与外观质量。由于支撑方式由手指变为焊机,消除了焊工操作时的紧张感,降低了劳动强度,提高了生产效率。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|不锈钢换热管

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