埋弧焊接

埋弧焊接（共7篇）

埋弧焊接 篇1

摘要：本文以NB/T47015 (JB4709) 标准中Q345R (16Mn) 钢埋弧焊推荐的焊丝-焊剂为例, 通过试验的方法, 分析了不同的焊丝—焊剂匹配对焊缝金属裂纹敏感性和冲击韧性的影响, 用教学试验的形式进行低合金强度钢制压力容器埋弧焊焊丝-焊剂组合选择的教学。

关键词：焊丝,焊剂,匹配,韧性,教学试验

1概述

NB/T47015 (JB4709) 《压力容器焊接规程》对常用钢号给出了推荐选用的焊接材料。其中, 对于Q345R (16Mn) 钢埋弧焊给出的推荐焊丝是H10Mn Si、H10Mn2 (GB/T14957) , 焊剂是HJ431、HJ350、SJ101 (GB/T5293) , 标准并未给出具体的焊丝-焊剂匹配。因此在教学实习中, 许多学生依据标准选择焊材时存在着较大的盲目性, 随意将2种焊接材料进行组合使用, 多次出现焊缝金属出现裂纹、冲击韧性不合格等现象。

本研究从焊接冶金的角度探讨了裂纹产生和冲击韧性降低的机理, 为学生选择焊接材料提供了直观有效的试验依据和工程经验。在试验过程中, 学生们的学习热情十分高涨, 都很喜欢这样的形式。

2试验

2.1焊接坡口

焊接试件采用Q345R钢板 (GB713—2008) , 厚度为56mm。

坡口及尺寸如图1 (焊接试板坡口图) 所示。

2.2焊接材料匹配

按NB/T4709-2000 (JB4709) 推荐的焊接材料, 试验选用2种不同的焊丝H10Mn Si、H10Mn2和3种不同的焊剂HJ431、焊剂HJ350、焊剂SJ101分别匹配, 分成6组进行对比试验, 如表1所示。试验用母材和焊丝如表2所示。

2.3焊接工艺

每组试板均采用相同工艺参数。根据NB/T47015-2011规定:焊剂须烘烤250℃, 保温2小时。试板焊前预热温度≥150℃, 层间温度≤300℃。具体焊接参数如表3所示。试板焊后进行去应力退火, 退火工艺为加热到610±10℃, 保温2.5小时, 缓慢冷却。

2.4检验试验项目

(1) 焊缝金属化学成分分析;

(2) 焊接接头力学性能试验 (拉伸、侧弯、维氏硬度以及0℃和-20℃焊缝金属冲击试验) ;

(3) 焊缝金属金相组织。

3试验结果

3.1化学成分

6组试件的焊缝金属的化学成分如表5所示。由表2可以看出, 母材Q345R的化学成分满足GB713-2008的要求, C、S、P含量均低于标准的要求, 同时Si含量为0.35, 可以看出原材料杂质含量不高。6组不同焊丝-焊剂匹配焊接的焊缝金属中C、S、P等元素的含量变化不大, 但是Mn、Si含量却有一定的变化, 相应的Mn/Si值也有较大的变化, 如图2 (6组焊缝金属中Mn、Si百分量及Mn/Si值的变化图) 所示。

用焊丝H10Mn2配焊剂HJ350进行埋弧焊时, 焊缝金属中Mn含量为1.24%、Si为0.284%, Mn/Si为4.37, 是6组焊接接头化学成份中Mn/Si的最大者;用焊丝H10Mn Si配焊剂SJ101进行埋弧焊时, 焊缝金属中Mn含量为1.23%、Si为0.997%, Mn/Si为1.23, 是6组焊接接头化学成份中Mn/Si的最小者。用焊丝H10Mn2配焊剂SJ101进行埋弧焊时, 焊缝金属中Mn含量为1.40%, 是6组焊接接头化学成份中含Mn量最大者;用焊丝H10Mn Si配焊剂SJ101进行埋弧焊时, 焊缝金属中Si含量为0.997%, 为6组焊接接头化学成份中含Si量最大者。由表5对比可得, 在同种焊丝条件下, 3种焊剂参与焊接所得焊缝中Mn、Si含量以及Mn、Si总含量的大小依次为:焊剂SJ101、焊剂HJ431、焊剂HJ350;在同种焊剂条件下, 2种焊丝参与焊接所得焊缝中Mn、Si总含量的大小依次为:H10Mn Si、H10Mn2。

3.2力学性能

在6组试样中, 用焊丝H10Mn Si和焊剂SJ101匹配焊接的第3组试样, 抗拉强度为514MPa, 是6组焊接接头的抗拉强度的最大值, 同时该接头的维氏硬度为162, 是6组接头硬度的最大者;而其低温冲击韧性在6组焊接接头中是最差的, -20℃时的冲击功平均值为72J。第6组试样为焊丝H10Mn2和碱性焊剂SJ101匹配焊接的, 其-20℃时冲击功平均值达到142.3J, 是用同种焊剂SJ101与焊丝H10Mn Si匹配焊接的第1组焊接接头低温冲击功的2倍多, 是6组不同焊丝和焊剂匹配的焊接接头中低温冲击韧性最优者。同时该组接头的抗拉强度为505MPa, 在6组接头中仅次于第3组接头的强度。总之, 用焊丝H10Mn2和碱性焊剂SJ101匹配焊接的接头具有良好的综合机械性能。

4结论

通过上述教学实验, 教师和学生可得到如下结论:

(1) 在相同焊接工艺条件下, 不同的焊丝-焊剂匹配将获得不同的焊缝金属性能:抗拉强度大小与焊缝中的Mn、Si的总含量近似成线性关系;维氏硬度与焊缝中的Si含量成近似正比关系;当Mn/Si值处于2.4左右时, 焊缝低温冲击韧性最大;对于同种焊剂, 焊缝低温冲击韧性大小依次为:H10Mn2、H10Mn Si。对于H10Mn2焊丝, 焊缝低温冲击韧性的大小依次为:焊剂SJ101、焊剂HJ350、焊剂HJ431。

(2) H10Mn2-HJ431组合是Q345R (16Mn) 钢最常用的焊接材料;对低温冲击韧性和裂纹敏感性有要求时, 选用H10Mn2-SJ101组合可获得良好的综合机械性能。

(3) 焊接冶金过程中极易出现焊剂向焊缝金属渗Si现象, 致使Si含量增高, 增加焊缝金属的裂纹敏感性, 降低韧性, 这是焊丝-焊剂组合选择中必须考虑的。

(4) 埋弧焊时, 母材、焊丝和焊剂间发生复杂的冶金化学反应, 焊缝金属化学成份和组织将取决于这三者的综合作用结果。焊丝和焊剂的组合, 在焊接材料选择中必须同时考虑, 不可分割。NB/T47015 (JB4709) 标准中虽然给出了焊接材料选择的建议, 但在正式焊接前还是必须进行焊丝-焊剂的匹配试验, 根据匹配试验的结果选择合适的焊丝-焊剂组合。

参考文献

[1]陈延清.X80高钢级管线钢埋弧焊丝的研究[D].天津大学, 2010.

[2]陈延清, 杜则裕, 许良红, 牛辉.高韧性X80管线钢埋弧焊焊丝的研制[J].焊接技术, 2010 (06) .

[3]栗卓新, 张莉, 李国栋, 李虹.低合金耐热钢焊接材料及接头性能的现状及发展趋势[J].新技术新工艺, 2007 (05) .

万箱船厚板埋弧自动焊焊接工艺 篇2

万箱船中厚板材质主要有:AH32、DH32、AH36、EH36、DH40、EH40。

1 焊前装备

1.1 钢板的清理及预热

由表1所见, 万箱船所使用的厚板碳当量较低, 焊接性良好, 一般情况下不会产生冷裂纹, 但在板厚增加后, 冷裂纹就成为影响焊接质量的一个原因, 因此在厚板焊接中, 要采用焊前预热的工艺措施防止冷裂纹的产生, 万箱船使用的厚板埋弧自动焊焊前预热温度, 如下表1所示。

将焊道两侧30~50mm范围内的油、锈、氧化物等杂质清理干净。

1.2 钢板的定位

由于板厚较大, 定位焊焊缝厚度要求6~8mm, 长度100mm, 间距400mm, 为了提高效率, 采用CO2气保焊, 在焊接之前使用烘枪将定位焊位置加热至表2中要求的温度, 定位焊焊材的选择如下:

普通船体结构钢及EH36级以下高强度船体结构钢用TWE-711Ф1.2焊丝。

EH36及EH40级高强度船体结构钢用Supercored 81-K2Ф1.2焊丝。

1.3 引熄弧板的安装

为保证焊缝起点和终点的焊接质量, 需安装引熄弧版。安装引熄弧板前, 需使用烘枪将引熄弧位置加热至表2要求的温度后, 方可安装引熄弧板。

1.4 焊接材料

焊材材料的选用依据是母材的化学成份及强度等级, 同时必须考虑板厚及坡口形式, 万箱船厚板埋弧自动焊焊材选择如下 (焊接在施焊前要烘干, 烘干唯独为250~300℃, 保温1~2h) :

普通船体结构钢及EH36级以下高强度船体结构钢用BHM-4Ф4焊丝, SJ101焊剂。

EH36及EH40级高强度船体结构钢用BHM-8Ф4焊丝, XUN-121焊剂。

2 焊接工艺参数

2.1 埋弧焊坡口形式如图1所示

2.2 工艺参数如表2所示

3 质量控制

焊前要进行严格的清理、预热及焊剂烘干工作, 板对接不留间隙或留很小间隙。

焊接过程要严格控制焊接参数、焊接顺序和道间温度, 要有相应的消除应力的措施。

为更好的控制变形, 应在正面坡口焊接一半深度后将钢板翻身, 焊接反面, 反面焊接一半深度后再次将钢板翻身, 焊接正面, 正面焊接完成后翻身焊接反面。

使用埋弧焊方式焊接底层、填充层及盖面层, 每层焊道厚度不得大于4mm, 在烧的过程中密切注意拼板的变形量。

焊接环境湿度<60%, 风速<2m/s。

4 结束语

将上述工艺方法应用于万箱船厚度为68mm的抗扭箱分段拼板焊接, 检测结果焊缝合格率达100%。

参考文献

埋弧焊接 篇3

关键词：焊接接头,焊接热影响区(HAZ),维氏硬度,螺旋埋弧焊,检验标准

焊缝接头硬度检验是管线钢力学检测的常见项目,API 44版标准规定,当壁厚大于6mm时,焊缝接头硬度测量共计33点(表1),目前已在中缅、中贵等长输管线检验中广泛执行[1]。

同API 43硬度测量相比,API 44版中热影响区检测量大为增加(图1)。标准推荐布氏和维氏硬度方法进行检验,因为维氏硬度在测量中精度更高,所以GB/T 4340“维氏法”更为适用。

1 维氏硬度检验的意义

维氏硬度试验方法通常用于验证金相组织类别,鉴别热处理工艺,间接推断材料强度(标准并不推荐)。优点是测量值精度高,缺点是试验条件要求高,要求抛光腐蚀,不易于高频次采用。焊缝接头使用维氏硬度测量的主要目的在于精确判别组织是否存在微观硬块。焊接冶金学认为,接头硬度是反映钢材焊接性好坏的一个指标,当焊缝接头发生硬化时,塑性和韧性就会变差进而影响管道产品质量。

2 焊缝硬度分度特点

螺旋埋弧焊焊缝接头由焊道,热影响区和母材组成。日常硬度检验表明,各部分组织硬度数值上存在差异(图2)。受焊接工艺影响,焊缝硬度高于母材和热影响区。热影响区硬度往往低于焊缝和母材,属于焊接接头中的薄弱区域。目前测量中,硬度验收指标有上限无下限,高“限”低测值普遍出现[2]。

3 热影响区的硬度测量讨论

API 44版标准要求在热影响区硬度检验中(图3),压痕测量应平行于厚度方向,距融合线距离大于0.5mm,GB 4340规定,压痕间距应不小于压横对角线长度的2.5倍。若测量位置准确,单点测量已能检测热影响区硬度水平。“三点”测量虽然增加数值的可靠性,但误差也增加且降低在线检验的时效性。与此同时,三点检测对于接头失效分析仍有“盲区”。以X70为例,常见三点压痕测量宽度为2.4mm。而热影响区宽度随壁厚增加(表2),往往超出规定的的测量区间,且缺乏熔合线边沿测量,需依照GB/T2654规定,作延伸测量。

4 硬度的验收标准

硬度上限越高。例如X70管线钢,焊缝接头硬度应不大于265HV10,X80不大于280HV10,允许10HV10内偏离,验收指标弹性。测准往往比测多重要,过多检验的意义不大。

5 结论

检验主要用途首先是产品质量鉴别,其次是相关工艺的分析和改进。目前,接头硬度标准对于厚壁接头失效分析有局限,对于常规检验,热影响区又过于“频”测,存在非关键值检验“过剩”,有检验资源的浪费之嫌。因而在接头日常硬度检验中,合理减少热影响区测量数量,对于提高检验的质量和时效性有积极意义。

参考文献

[1]API SPEC 5L,Specification FOR Pipe[S].

埋弧焊接 篇4

关键词：大型钢井架,自动焊焊接,探讨

井架是矿井运输、生产中的重要提升设备, 是井下与井上人员、施工运输、煤炭提升的主要设施, 也是唯一的地面支撑系统, 承载量较大。它是整个煤矿能够正常安全生产的重中之重。为了满足井架承载量, 大型井架箱体截面增大至1800mm×2400mm, 甚至更大如皖北局朱集主井井架截面为3000mm×1600mm, 其板材厚度也在随之增加, 原井架的板材厚度一般在δ14~δ16, 现在为δ20~δ25。

施工工序:下料———组对———焊接———整形———打磨———预组装

井架主焊缝采用的是埋弧自动焊焊接, 埋弧焊的实质是在一定大小颗粒的焊剂层下, 由焊丝和焊件之间放电而产生的电弧热使焊丝的端部及焊件的局部熔化, 形成溶池, 溶池金属凝固后即形成焊缝。这个过程是在焊剂层下进行的, 所以称为埋弧焊。埋弧自动焊具有焊缝质量高, 生产率高, 节省焊接材料, 劳动条件好等优点。在中厚板材焊接中广泛应用, 但由于其易变形, 易产生气孔的缺陷使得埋弧自动焊的一次成功率不高, 经常出现气孔、夹渣、咬边、根部未焊透等现象。

尤其是近年来大型井架较多, 原焊接工艺不能适用现在的井架焊接要求, 焊缝返工次数较多。针对这一情况, 结合施工中实际和大量试验, 在传统工艺的基础上, 对原工艺进行了改进, 目的是为了提高焊缝一次成功率。使用高效率低能耗的焊接方法能最大限度地减轻工人的劳动强度, 改善生产条件。提高工程质量。

1 工艺评定

1.1 材料的选定

1) 大型井架设计常采用的Q235-B板, 板厚δ20~δ25。自动焊焊丝选用H08A, 焊剂为HJ431。

2) 井架箱体焊接坡口形式。

1.2 传统的埋弧自动焊焊接工艺

1) 打底焊, 第一遍焊缝用φ3.2m m焊条, 由技术水平较高的焊工焊接, 焊缝高度6mm, 保证根部焊缝焊透, 焊缝平整, 防止气孔、夹渣、裂纹等缺陷产生, 第一遍焊缝是至关重要的一道焊缝, 是第二遍、第三遍焊缝的基础, 第一遍焊缝若有缺陷, 不易清根。

2) 对打底焊缝清理后, 开始埋弧自动焊, 在焊接第二遍焊缝前必须用小尖锤敲击焊缝, 以清除第一遍焊缝上的药皮飞溅物等, 用钢丝刷或磨光机将毛刺清除干净后, 焊接下一道焊缝。

3) 焊接第三遍焊接时要保证焊缝高度均匀。最后一遍焊缝要保证焊缝饱满, 焊缝的高度和角度要达到图纸要求 (第二遍是采用埋弧自动焊焊接) 在焊接第一遍前, 在焊缝两端设置引弧和熄弧板, 其材质和坡口形式应与焊件相同, 引弧和熄弧板的长度, 埋弧自动焊在100mm左右, 手工电弧焊在50mm左右;焊接完毕采用气割切除引弧和熄弧板, 并修磨平整。

1.3 根据试验统计数据显示, 使用原焊接工艺产生缺陷次数最多的是———根部未焊透

经过仔细研究探讨, 从上图中可以分析出产生根部未焊透的原因有三个方面。

1) 第一道封底焊, 焊缝不够高, 自动焊时易击穿。

2) 埋弧自动焊第一遍送丝角度不正确, 溶滴不易进入焊道根部。

3) 第一遍电流较小, 不能满足要求, 易产生根部未焊透、气孔、夹渣等焊接缺陷。

1.4 根据以上对焊缝缺陷的分析, 我们研究制定出新的焊接工艺

1) 封底焊, 第一遍焊缝用CO2气体保护焊焊接, 焊缝高度8m m~10m m, 保证根部焊缝焊透, 增加焊缝高度是为了保证第一遍自动焊大电流时, 封底焊缝不易被击穿。焊缝要平整, 防止气孔、夹渣、裂纹等缺陷产生, 第一遍焊缝是至关重要的一道焊缝。

2) 焊接前用碳弧气刨对自动焊焊道清根, 并用角向磨光机打磨干净, 保证焊道及根部清洁、光滑。自动焊倾斜20~25°送丝, 使焊熔滴更容易进入焊道根部, 使其能焊透根部。

3) 焊接第三遍焊接时要保证焊缝高度均匀。最后一遍焊缝要保证焊缝饱满, 焊缝的高度和角度要达到图纸要求, 在焊接第一遍前, 在焊缝两端设置引弧和熄弧板, 其材质和坡口形式应与焊件相同, 引弧和熄弧板的长度, 埋弧自动焊在100mm左右, 焊接完毕采用气割切除引弧和熄弧板, 并修磨平整。 (如下图二所示)

4) 打底和盖面焊接时, 电流也要增大, 而且还要适当增加焊接电压, 以保证得到合适的焊缝形状和质量。埋弧焊电流对焊丝的预热作用比焊条电弧焊大得多, 再加上电弧在密封的熔剂气泡中燃烧, 热效率极高, 使焊丝的熔化系数增大、母材熔化快, 提高了焊接速度。

按照新的焊接工艺, 我们得到了较为满意的结果。

2效益分析

此项改进后的新技术不仅提高了埋弧自动焊焊缝的质量, 也大大提高了劳动效率, 节约了成本。倾斜送丝法在我处编写的《大型钢结构井架加工及竖立工艺》省科技成果鉴定会上, 专家给与了充分的肯定。为了进一步验证新工艺的可行性, 我们将此项技术在屯留主井、口孜东主井、高河主井三个大型井架的加工制作中推广应用。工程结束后, 各个施工班组的初步统计, 原来每焊100米自动焊缝, 就有10%~15%不合格, 需要清根从焊。现在运用此项工艺, 焊缝的不合格率控制在3%~5%左右, 大大缩短了施工工期, 同时也节约了成本, 焊缝表面成形均匀、饱满, 焊缝内部通过专业探伤人员检测, 均达到一级焊缝要求。工程质量经过建设单位、监理单位的检验, 都给与较高的评价, 多项质量指标均为优良。为企业创造效益的同时, 也为企业赢得良好的信誉!

参考文献

[1]焊接手册.中国机械工程学会焊接学会编.北京:机械工业出版社, 2001.

[2]高忠民.实用电焊技术.北京:金盾出版社, 2004.

[3]孙景荣.实用焊工手册.北京:化学工业出版社, 2004.

[4]王国凡.钢结构焊接制造.工业装备与信息工程出版社, 2004.

[5]钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级.中华人民共和国国家标准.

埋弧焊接 篇5

手工电弧焊时, 为了维持焊接电弧的稳定燃烧, 要用手工不断地均匀向电弧空间送进焊条, 构成了送条运动;同时还需手握焊钳不断地沿焊接方向移动。而自动焊时这两个运动都是通过机械自动实现的, 所以称为自动电弧焊。埋弧自动焊时为使焊条连续送进, 不能用一根根的焊条, 而是用成盘的光焊丝, 焊接电弧的燃烧是在焊剂的掩埋下进行的, 所以称为埋弧自动焊。

埋弧自动焊的焊接过程如下图所示。焊接时电源的两极分别接在导电嘴6和工件1上, 首先进行调整让焊丝4接触工件, 并在焊丝周围撒上焊剂2, 然后启动电源, 则电流通过导电嘴经焊丝与工件构成回路, 然后反抽焊丝则可在焊丝和工件之间引燃电弧。引燃后用电弧热熔化焊丝, 工件和焊丝形成熔池和熔渣, 借助送丝滚轮5不断地送进焊丝, , 焊剂漏斗3在电弧前撒上焊剂, 随着焊机的行走, 熔化金属即可在电弧离开后冷却结晶形成焊缝7, 并在焊缝表面上形成渣壳8。

2 埋弧自动焊的特点

埋弧自动焊与手工电弧焊相比有以下一些特点:

2.1 热利用率高

埋弧焊时由于电弧掩埋在焊剂下面燃烧, 由表1可见它与手工电弧焊相比, 其辐射、飞溅损失和母材传热损失均大幅度下降, 而用于熔化焊丝、母材和焊剂的热量却大大增加。特别是熔化母材的热量大幅度增加, 更有利于提高焊缝的熔深, 从而提高焊接生产率, 而母材传热的减少却有利于减少焊接热影响区宽度, 提高了焊接质量。

2.2 焊缝含氮量低

埋弧焊时焊剂熔化量大, 渣保护层厚, 因而对空气的隔离作用很好。分析电弧燃烧时气泡的化学成分得知, 其主要成分为CO和H2气体, 是具有一定的还原性的气体, 因而可使焊缝中的氮含量大大降低, 从而使焊缝的塑性较高, 如表2所示。

2.3生产率高

埋弧焊是自动焊, 使用成盘的焊丝, 焊接电流是经过导电嘴在即将进入电弧空间时送入焊丝的, 焊丝伸出长度 (即指导电嘴端部到电弧之间的焊丝长度) 较小, 其表面又没有药皮的包复, 所以允许使用比手工电弧焊时大得多的电流及电流密度 (如表3所示) , 而不致使焊丝因电阻热的作用而发红, 也没有手工焊时焊芯温度太高带来的药皮脱落问题。因而埋弧焊时可输入更大的功率, 从而增加了金属的熔化量, 提高了焊件的熔深, 同时为保证一定的熔池及焊缝尺寸, 也允许使用更快的焊接速度, 如厚度为8～10mm的钢板对接, 单丝埋弧焊的焊接速度可达30～50m/h, 双丝或多丝埋弧焊还可以提高一倍以上, 而手工电弧焊的焊接速度则一般不超过6～8m/h, 因而埋弧自动焊有更高的生产率。

3 埋弧自动焊对低碳钢薄板的焊接

低碳钢薄板的焊接工艺最初, 所采取的焊接工艺方案是:焊接采用双面自动焊, 坡口型式为Ⅰ型。焊接顺序为:第1遍先焊接里口, MZ-1000焊机施焊, 下衬焊剂垫, 焊后背面清根;第2遍, 焊接外口, 在LAE-1000焊机上施焊, 采用悬空焊。按此焊接工艺方法施焊, 经RT探伤, 发现第1道焊缝里面存在大量气孔, 经分析, 在埋弧焊中产生气孔的原因大致有以下几种:焊剂吸潮或不干净;焊接时焊剂覆盖不充分;电弧磁吹偏;焊接工艺参数选择不当。

基于这几种情况, 首先检查焊剂的烘干温度及回收情况, 结果证明原因并不在此, 又排除了操作上的原因, 那么产生气孔的原因可能是由于焊接工艺参数选配不合理而造成的。产生气孔的原因可能是:第1遍施焊时的电流较小而焊接速度又较快, 焊缝结晶速度快, 熔池中的气孔来不及溢出而滞留在焊道中, 在第2遍施焊时又是采用悬空焊, 焊接电流较小, 焊接线能量小, 熔深较浅, 对第1遍焊道的后热影响不大而气体没能扩散出, 如果再增加电流或降低焊接速度又容易将焊道烧穿。为此增大了第1遍的施焊电流, 适当减小焊接速度, 焊后经外观及RT检查气孔明显减少, 有的甚至没有气孔的产生, 但还是存在焊接质量时好时坏的现象, 焊接质量非常不稳定。再增大焊接电流又容易将焊道烧穿, 焊道成型不好。因此这一方法并不能保证焊缝质量的稳定。

为此重新制定焊接工艺, 焊接仍采用双面自动焊, 坡口型为Ⅰ型。焊接顺序改为:第1遍, 焊接外口。方法采用悬空焊, 在LAE-1000焊机上施焊, 将焊接电流减少为260A, 同时降低焊接速度, 施焊完毕背面不清根。第2遍, 焊接里口, 在MZ-1000焊机上施焊, 下衬焊剂垫, 增加焊接电流, 提高焊接速度, 增大焊接熔深, 延长熔池存在时间, 使其将板厚的80%部分熔化。

由于第1遍是采用悬空焊, 焊接相当于一个封底焊, 而保证焊接里口线能量增大的同时焊道不被烧穿。此时, 第2遍由于热输入增大, 焊缝结晶速度慢, 熔池中的气体有充分的时间溢出, 焊后将试板进行外观检查及RT探伤, 发现内部还是有少量不超标的气孔, 再将第2遍的电流增大为460A, 进一步将熔池的结晶速度减慢, 再经RT探伤, 内部基本没有气孔产生。将试板进行力学性能试验, 结果全部合格。按此焊接工艺参数和焊接顺序再在产品中施焊, 经过一段时间的跟踪, 均未再出现超标气孔, 焊按质量稳定, 由此证明此种焊接工艺参数和焊接顺序的选择是合理的。

4 结论

经过焊接顺序及焊接工艺参数的调整, 使我公司的埋弧自动焊焊接低碳钢薄板的焊缝返修率大大降低, 节省了焊接工时及探伤次数, 使产品质量有了较大的提高

摘要：埋弧自动焊是电弧焊中一种主要的渣保护焊接方法, 在焊接结构生产中占有十分重要的地位。本文对埋弧自动焊在实际工作中的应用进行了论述。

关键词：埋弧自动焊,热利用率,低碳钢薄板,焊接

参考文献

埋弧焊接 篇6

关键词：桥钢,埋弧自动焊接技术,坡口选择,焊接工艺

Q345qC桥钢属于低合金高强度特种钢材,对焊接工艺要求高,焊接难度大,手工焊接虽然灵活性好,但效率低,埋弧自动焊工作效率高,但工艺参数要求复杂,各个数据牵涉因素较多,因此,要将二者结合起来,具有相当的困难。

本技术主要根据钢材的特点,结合埋弧焊的工艺要求以及国家关于钢结构焊接标准要求,经过理论设计,实际操作,反复试验,工艺参数的调整,到质量检验,总结出一套完整的,可操作性很强的Q345qC桥钢自动埋弧焊新技术,克服了传统手工电弧焊的弊端,发挥了自动埋弧焊的优势,提高了生产效率,保证了焊接质量,在工程实践中得到了很好的应用,取得了良好的效果,本文阐明了坡口的制作,焊接工艺参数的确定,相关制约因素,以及最后达到工程要求的质量标准,为今后Q345qC桥钢的自动埋弧焊总结出了成功经验,创造了很大的经济效益和社会效益,并填补了阳泉市一项空白。

1 课题的提出

随着阳泉市建桥工业的不断发展,钢桥以其独特的优势涌入桥梁建设势在必行,然而钢桥使用的材料,必须是强度高、抗震性好,具有良好的工艺性能,这就是造钢桥的专用特种材料——桥钢。另一方面,根据桥梁的承载状况,钢材的厚度、耗钢量、焊接量很大,而且质量要求高,传统的手工电弧焊已远远适应不了工程的需求,必须用新的方法,新的技术进行施工,于是在上级领导的支持下,成立了由领导、工程技术人员、有关焊接专家、操作技术工人共同组成的攻关小组,进行特种钢材的自动埋弧焊新技术实验研究,并付于实际工程。

2 Q345qC桥钢的特性

桥梁用结构钢是由建筑用热轧碳素钢制成,其屈服强度为345 MPa,其化学成分为C≤0.20%,Si≤0.60%,Mn:1.00%～1.6%,P≤0.035%,S≤0.035%,同时还会有Y,Nb,Ti,N等微量元素。其碳当量为0.43%,其力学性能屈服点S≥345 N/mm2,抗拉强度b≥510 N/mm2,伸长率S5≥21%,V形缺口冲击功不小于34 J,以及180°弯曲,试验合格,表面质量不应有裂纹,气泡,结疤,折叠,夹渣。其主要特点:焊接热影响区有明显的淬硬倾向,焊后于800 ℃～500 ℃,冷却速度越大,淬硬越严重,由于出现低塑性马氏体组织冷裂纹敏感性增加,接缝区含氢量增多,结构刚性增加产生冷裂纹的倾向亦增加,输入焊件线能量不可过低(焊接电流小,焊接速度高),否则热影响区的淬硬组织易产生裂纹,而线能量过高,晶粒粗大,接头塑性降低。

针对以上特性,对于手工电弧焊则可选塑性、韧性好的低氢焊条,而对于自动埋弧焊来讲,则需要在焊剂和焊丝上考虑诸因素。

3 埋弧自动焊工艺

埋弧焊是以裸金属焊丝与焊件(母材)间所形成电弧为热源,以覆盖在电弧周围的颗粒状焊剂及其熔渣做保护的电弧焊方法。焊丝由送丝机构连续送入电弧区,并熔化为焊缝填充金属。其优点是:1)焊缝质量高。2)生产效率高。3)劳动条件好。其缺点是:1)只能适用于水平面俯位接缝焊接。2)只适用于长焊缝焊接。3)电弧弧柱电位梯度较大。焊接冶金过程的特点:1)电弧和焊接熔池在熔化了的焊剂所形成熔渣包围下获得可靠渣保护,有效地防止了空气的入侵,因而获得良好的塑性。2)焊剂中不含碳的成分、冶金过程会造成碳元素烧损,因而必须控制焊丝中的碳元素。3)脱氢高温反应时能生成不溶于熔池的HF和OH,所以能够达到去氢的目的。

4 焊接材料的选择

1)焊丝的选择。

考虑强度要与母材匹配,同时考虑与焊剂的匹配,所以确定选择焊氢10锰2,H10Mn2,C≤0.12,Mn:1.5～1.9,其化学成分与母材相近。

2)焊剂的选择。

即考虑母材焊接需要低氢,又要考虑与焊丝匹配,所以选择烧结型SJ101,其属于碱性(氯碱型),适合焊接重要普通低合金结构钢,焊剂颗粒度为10目～60目,电流种类,交、直流均可,使用前焙烘350 ℃/2 h。

3)坡口的选择。

接头的设计和坡口的选择取决于焊件的结构形状和板厚,接头的力学和冶金性能要求,以及施工条件等,根据国家标准GB 985规定和施工实际情况,对接接头采用加垫板V形坡口,见图1;角接接头采用加垫板单边V形坡口,见图2。

坡口的制备:用XBJ-9铣边机,进行机械切削。对于较长构件,采用火焰切割后用磨光机打磨氧化层,直至有金属光泽。

4)焊接工艺规范的选择。

焊接工艺规范决定着熔池形状和焊缝的形状。焊缝的形状是焊缝熔化区横截形状,一般以熔深H,缝宽B和余高a三个参数表征,其直接决定着焊接的质量,焊缝成型的基本规律,由焊接电流,电弧电压和焊接速度等因素决定,即埋弧自动焊的规范参数,其基本规律见图3～图5。

由图3～图5可见,选择焊接工艺规范是由多方因素决定的,通过理论计算和反复实验确定的结果见表1。

5 焊接质量的检验

根据钢结构工程施工质量验收规范,对焊缝进行100%超声波探伤和20%的X射线拍片检验,开始试验阶段,第一遍打底有未焊透现象,未焊透部分有夹渣,查找分析原因是电流偏小,熔深不够,而电流过大又容易将衬板烧穿,后经过反复调整,克服了缺点,焊缝形状也很理想。在施工过程中,进行实时探伤检验,也发现有个别超标缺陷,经现场分析原因,是由于电网电压波动影响焊接电流所造成,进行局部返修,最终焊接工程质量达到设计和验收规范要求,合格率100%。

6 典型代表工程,经济效益和社会效益

阳泉市四矿口大桥为阳泉市跨越桃河的一座标志性景观桥梁,造型新颖,寓意深远,主桥采用2跨,共81 m,下承式拱桥,跨径39.5 m,拱高10.97 m。

主纵梁:2根,为钢箱梁结构,梁高2.0 m,宽1.5 m;

端横梁:4根,长16 m,1.2 m×1.2 m。

采用本方法焊接角焊缝940 m,对接焊缝300 m,焊接后均采用超声波探伤和X射线拍片检验。

经济效益:整个大桥的工程量,焊接点有很重要的比重,焊接工作量所起的经济效益是很大的,粗略计算达248 000元之多。

社会效益:本技术在阳泉市的焊接界尚属首例,山西省这样的钢桥亦为数不多,因而为今后的Q345qC桥钢焊接起着至关重要的作用。

7 结语

在各级领导的支持下和工程技术人员,具体操作工人的共同努力下,成功的解决了Q345qC桥钢的埋弧自动焊技术,并应用于实践中,取得了明显的经济效益和社会效益,从技术上解决了各种难点,不仅推进了工程进度,并保证了工程质量。本文从实践中总结出了各种技术参数,适用性强,可操作性强,具有极高的推广价值,为阳泉市今后的钢桥建筑奠定了良好的基础,本技术打破了传统的手工焊技术,发挥了埋弧自动焊的自身优点,工作效率高,焊接质量好,并结合特种钢材的特点总结了一整套完整的焊接工艺参数。

参考文献

埋弧焊接 篇7

一、焊前准备

试验材料为Q345R, 焊接试板规格为300mm×250mm×8mm, 其化学成分如表1所示, 力学性能见表2所示, 埋弧自动焊选用的焊丝牌号为H08Mn GX, 焊丝直径4.0mm, 与焊丝相配合的焊剂牌号为HJ431, 焊件坡口为Ι形坡口, 根部间隙为0~1mm。焊接前应清除坡口及母材两侧表面20mm范围内的氧化物、油污、铁锈等。根据相关技术标准规定, 承压设备中某型号集油器的筒节纵缝属于A类焊接接头, 允许在筒节A类纵向接头焊缝的延长部位增加产品焊接试板。

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二、正交试验

1. 正交试验设计

为了获得优佳的埋弧焊工艺参数, 采用正交优化试验对工艺参数行优化, 试验指标为:抗拉强度 (MPa) 、焊缝冲击吸收功 (J) 和弯曲试验结果, 试验指标值越高越好。影响试验指标的因素及水平如表3所示, 是三因素三水平三指标的正交试验, 选取L9 (34) 正交表进行试验。表4为正交试验设计, 将表中每一列数字1、2、3看成是该列因素应取的水平, 则每一行就是每次试验的因素条件, 共进行9次试验。正交试验设计是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验, 这些有代表性的点具备了“均匀分散, 齐整可比”的特点, 它是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。

2. 正交试验结果及分析

按照正交表中的工艺参数组合进行埋弧焊焊接试验, 接头力学性能见表5, 正交分析结果见表6。

从表6中可以看出:在抗拉强度指标中, 极差D的大小, 反映了正交试验中各个因素作用的大小, 极差大说明该因素对试验指标的影响最大, 为主要影响因素;极差小说明该因素对试验指标的影响小。在抗拉强度试验指标中极差值D由大到小的排列顺序是9.0>2.6>1.7, 因此, 在本次焊接参数下, 因素B (焊接电流) 为主要影响因素、因素A (焊接速度) 其次、因素C (焊接电压) 影响最小。再从表6中选取各列Ⅰ/3、Ⅱ/3、Ⅲ/3的最大值所对应的水平值就是优佳的搭配方案, 则第一列最大值588.3对应于A2, 第二列最大值592.3对应于B2, 第三列最大值588.0对应于C2, 即优佳搭配为A2、B2、C2。查表得出对应的焊接工艺参数为:焊接电流680A、焊接速度420mm/min、焊接电压33V。

同理在焊接接头冲击吸收功中, 极差值D从大到小的排列顺序是6.7>1.7>1.3, 分析结果与抗拉强度指标一致。从表6中得出对应的优佳工艺参数为:焊接速度420mm/min、焊接电流680A、焊接电压33V, 这与抗拉强度指标分析相符。

综合分析可知, 因素B (焊接电流) 是主要影响因素, 对试验指标的影响最大, 因素A (焊接速度) 的水平变化对试验指标的影响居第二位, 因素C (焊接电压) 水平变化对试验性能指标的影响最小。经上述分析确定Q345R钢制集油器埋弧焊优佳的焊接工艺参数为:焊接电流680A、焊接速度420mm/min、焊接电压33V。按照这个方案进行焊接试验, 对焊接试板进行100%RT射线检测, 依据压力容器无损检测标准进行评级, 焊缝质量等级达到国家Ⅱ级标准。弯曲结果未发现裂纹, 拉伸试验结果表明在此焊接工艺下接头力学性能优良, 焊接接头的抗拉强度达到603MPa, 焊缝冲击吸收功为47J, 比正交试验的9组试验数据都要高。

三、结语

(1) 在本次焊接参数范围内, 焊接电流对试验指标的影响最大, 在焊接过程中应予以重视。

(2) Q345R材质锅筒埋弧焊优佳工艺方案为:焊接电流680A、焊接速度420mm/min、焊接电压33V。

(3) 在优化焊接工艺参数下, 试板经100%RT射线检测, 焊缝质量等级达到规定标准, 焊接接头各项力学性能指标达到承压设备相关技术标准要求。

摘要：对Q345R材质制造的锅筒焊接试板进行试验, 研究了不同埋弧焊焊接工艺参数对力学性能的影响。正交试验得到的优佳焊接工艺参数完全达到了锅筒制造相关技术标准规定。

关键词：埋弧焊,力学性能,工艺参数,正交分析

参考文献

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[3]曾金传主编.焊接质量管理与检验, 北京:机械工业出版社, 2008.45-76

[4]栾军.试验设计的技术与方法[M].上海:上海交通大学出版社, 1986:33-34.

[5]JB/T4730-2005, 承压设备无损检测.