新型焊接技术（精选8篇）
新型焊接技术 篇1
摘要：随着石油机械设备应用的增多, 做好其安装焊接工作显得越来越重要。文章结合具体工作需要, 介绍了新型无焊接管道技术在石油机械中的应用, 并从准备工作、工艺评定、焊后检查等方面提出质量控制措施, 希望能为新型无焊接管道技术在石油机械中的应用提供指导。
关键词：新型无焊接管道技术,石油机械,工艺评定,焊后检查
整个石油管道施工过程中, 焊接是其中的关键环节, 对管道工程质量和管道以后运行产生重要影响。为达到这个目的, 焊接过程中, 需要严格遵循工艺流程和操作规范, 通过有效技术措施的应用, 实现对焊接质量的控制, 为管道更好发挥作用提供保障。新型无焊接管道技术是一项重要的技术措施, 其应用越来越受到人们的重视。
1 石油机械新型无焊接管道技术的准备工作
1.1 选择合格的焊工。
焊工素质高低对焊接质量的影响是直接的, 并且石油机械管道焊接也是由焊工操作完成的。为此, 必须选择素质较高, 技艺娴熟的焊工, 焊工应该熟悉各种标准和规范, 并通过相关考试合格后才能进行焊接施工。另外还要选择具有焊接施工经验, 技艺熟练的焊工施工, 以确保整个石油机械管道焊接工程质量, 促进新型无焊接管道技术得到更好落实。
1.2 准备施工设备。
为促进焊接顺利完成, 落实新型无焊接管道技术措施, 施工前必须做好准备工作, 具体包括以下内容。准备好焊条烘干设备, 电焊机, 焊缝热处理设备, 对这些设备做好整理工作, 确保性能良好, 设备齐全。同时准备好各种需要的电压表、电流表、压力表, 为施工中安装这些仪表做好准备, 促进石油机械管道系统更好运行和工作。
1.3 机械加工及坡口清理。
为促进焊接顺利进行, 最好根据具体情况, 选用各种热加工方法, 包括机械加工、氧乙炔、等离子等。当坡口加工完成后, 对其表面所附的油污、氧化皮、熔渣等及时清理, 确保干净整洁, 避免对接头带来不利影响。坡口及两侧母材的清除范围不少于20mm, 出现凸凹不平的地方应该将其打磨平整, 确保焊接施工质量, 促进新型无焊接管道技术得到有效利用。
1.4 做好焊接定位工作。
石油机械管道焊接过程中, 坡口加工, 质量清理后才进行管道接头组施工, 接头组施工是确保整个石油机械管道工程质量的前提和基础, 其间隙、形式以及钝边大小必须匹配, 严格遵循焊接施工工艺, 避免出现焊瘤、凹陷、未焊透等缺陷。同要确保组间隙均匀, 定位时保证接管内部平齐, 内壁错边量控制在管壁10%厚度内, 且不能大于2mm。如果壁厚出现不同情况, 应该按相关要求修磨。焊接定位板应该和焊管板焊缝处于同一方向, 组队时应该垫置牢固, 并预防焊接变形情况发生。进行定位焊时, 使用与根部焊道相同的材料与焊接工艺, 并提高焊工素质, 由经验丰富的焊工施焊, 遵循新型无焊接管道技术措施, 确保焊接质量。
2 石油机械新型无焊接管道技术的质量控制措施
2.1 焊接工艺评定中的质量控制。
焊接中, 应该对焊接接头、材质进行全面评定, 如果单位缺乏评定资质, 则需委托具有资质的单位进行质量评定。焊接施工前, 焊接人员应根据施工要求, 结合各种规范标准制定焊接施工准则, 并按照规范要求焊接。焊接前进行技术交底, 确保焊接材料、工艺、标准、温度等满足要求, 同时标明石油机械管道的编号, 并在指导书上注明工艺。焊接施工时严格遵循尺寸、坡口、组装要求, 做好焊接施工的每一道工序。同时做好工序交接工作, 重视每道工序检查, 一道工序施工完成后进行检查并确保质量合格后, 才能进入下一道工序施工。此外, 焊接过程中还要加强质量监督检查, 确保质量合格。
2.2 焊缝返修质量控制。
对存在的焊缝进行返修, 同一焊接部位最多不得进行两次返修, 返修时分析缺陷成因, 并严格按要求返修, 完成后进行焊接检测和无损检测。为提高质量, 焊接完成后还要进行热处理, 并对返修情况做好记录, 作为资料将其存入档案, 为以后查阅和检修提供依据。
2.3 焊后检查质量控制。
新型无焊接管道技术焊后检查是不可缺少的一项工作, 主要内容包括焊缝外观检查, 确保不存在气孔、裂纹、夹渣等缺陷, 符合规范要求;检查焊缝内部质量, 进行无损检测, 保证满足规范要求, 同时使用RT法对焊缝抽检, 对需要返修的应该及时返修;进行资料整理和归档, 无损检测后应将检验资料反馈给单位, 为质量评定和维修提供依据。
3 结语
落实新型无焊接管道技术措施, 做好石油机械管道焊接工作具有重要意义。实际工作中应该严格遵循新型无焊接管道技术规范和工艺流程, 做好施工准备工作, 重视焊接过程质量控制, 并加强试验检验。另外还要注重焊接经验总结, 提高工作人员素质, 落实新型无焊接管道技术措施, 实现对管道焊接质量的有效控制, 进而促进石油机械管道更好发挥作用。
参考文献
[1]王存敏.新型无焊接管道技术在石油机械中的应用[J].机电设备, 2013 (6) , 98-100.
[2]雷毅.焊接技术在我国石油工程建设中的应用[J].电焊机, 2012 (7) , 51-54.
新型焊接技术 篇2
关键词：SA335-P91；主蒸汽管；焊接工艺；探讨
引言
为了适应我国大型、高效、环保型超（超）临界火电燃煤机组建设发展的需要，火电机组正在向大容量、高参数、大型化发展。全球能源危机和人们环保意识的提高，加速发展洁净煤技术的超（超）临界火电燃煤机组作为能源节约、保护环境、促进社会经济可持续发展的重要战略。
我公司开展了针对主蒸汽管道P91钢的焊接工艺的试验研究工作，对P91钢的焊接性能，做了充分的研究和分析，制定了详细的焊接工艺评定和热处理工艺方案，通过主蒸汽管道P91钢的评定工作，积累了丰富的经验和数据资料。依据评定方案进行焊接施工的超（超）临界火力机组主蒸汽管道P91钢的焊接性能达到标准规定，为推动超（超）临界火电机组采用新型钢做出了重大贡献。
一、SA335-P91钢焊接工艺原理：
SA335-P91钢是在9Cr-1Mo钢基础上加入微量元素V、N、Nb等形成的变质新钢种。它是高合金马氏体耐热钢，具有良好的抗氧化性，较好的耐高温强度和耐硫化氢腐蚀性及具有较好的冷变形性能。
该钢种由于C，P，S等元素含量低，纯净度高，并且具有高的韧性，焊接冷裂倾向相应降低。但它的合金总含量已大于10%，可焊性相对是较差的，尤其焊接时具有强烈的脆硬敏感性。鉴此于，焊接前必须先做行之有效的焊接工艺评定，严格执行各项工艺纪律才能保证P91钢的焊缝质量。
SA335-P91钢具有优良的常温及高温力学性能由于其良好的综合性能，在火电站建设中得到广泛的应用，其使用温度在500℃—650℃左右。SA335-P91钢的化学成份和常温机械性能如表1、2所示。
表1 P91钢的主要化学成分（Wt%）
表2 P91钢的常温力学性能
P91钢已列入ASEM 、JIS和GB标准中。P91钢材尽管焊接性优于F11、F12钢，但它的淬硬倾向仍然是大的，容易产生再热裂纹和冷裂纹。
冷裂紋产生的因素有三个：一是P91钢属于空冷马氏体钢，在组织上有较大的冷裂敏感性；二是在焊后的马氏体转变中，氢以过饱和状态残留在马氏体中，促使该区域进一步脆化；三是由于焊后的马氏体相变，使接头处的组织应力增大。这三个因素的共同作用，使P91钢对冷裂纹较为敏感。因此，P91钢焊接时应采取相应的措施。
二、SA335-P91焊接特性：
（一）焊接接头在焊后状态均为高硬度的不稳定组织，焊后必须作相应的热处理。
（二）对焊接输入热量的控制要求比较高，实践经验证明，采用较小的焊条直径、比较低的层间温度和较小的焊接线能量，冲击韧性可以大大提高。
（三）在焊接过程中严格控制焊件的层间温度，使其保持在预热温度或更高的温度是首要的任务。其次要十分注意从层间温度冷却至焊后热处理开始的时间间隔。
三、SA335-P91钢焊接施工工艺流程及操作要点：
（一）施工工艺流程如下所示：
对口前检查 →设置充氩装置→对口检查→点固前预热→点固→焊前预热→充氩→氩弧打底→层间焊接→盖面焊接→焊后自检、专检→热处理→金属实验室检测。
（二）焊前准备及施工操作要点：
1、SA335-P91钢焊接工艺采用：GTAW+SMAW；
2、焊接设备：ZX7—400ST型逆变焊机。
3、焊接材料：焊丝采用WCrMO91（型号ER90S-B9规格Ф2.4mm），焊条采用CROMOCORD9M（型号E9015-B9 规格Ф3.2mm、Ф4.0 mm）。
4、对口前检查：坡口尺寸和对口间隙应符合《火力发电厂焊接技术规范》（DL/T869-2004）。
5、坡口加工：坡口采用机械加工，坡口应平滑均匀，尺寸符合要求，对口前需认真检查，发现不合格者必须用磨光机等工具修磨至合格。清理坡口内外壁两侧15～20mm范围内的铁锈、油污等污物，直至露出金属光泽。
6、焊前预热：采用电脑温控设备，对焊口进行跟踪预热，热电偶对称布置，热电偶与管件应接触良好，氩弧焊预热温度为100～150℃，焊条电弧焊预热为200～300℃，预热宽度从坡口中心每侧不少于3倍的管壁厚计算。
表3 SA335-P91钢焊接工艺参数表
7、施焊时按照焊接工艺参数表3进行；打底层焊接，当预热温度达到规定温度并均匀后，焊丝选用ER90S-B9规格 Ф2.4mm采用直流正接由两人对称焊接，第一层和第二层焊缝均采用氩弧焊。打底层焊时，采用内送丝法，要注意根部熔合良好，厚度控制在2.8～3.2mm范围内。
8、氩弧焊打底过程中，用聚光手电筒仔细检查根部焊缝，确保无跟不可看缺陷，打底完成并经目测检查合格后，立即进行次层的焊接。为防止根部焊缝金属氧化，应在主蒸汽管子内充氩保护。
9、充氩保护可参照下列要求进行：
（1）充氩装置工具如图1所示。可先在对口前，在焊口每侧使用贴粘两层水溶纸，焊口间隙用耐高温胶带粘牢，充氩可使用φ6mm×1.5mm的铜管，将铜管的一端加工成宽度为8mm，厚度为3mm的扁状体，再用φ1mm的钻头在上面钻4～6个小孔，保证充氩时气体流量均匀。然后将其插入焊缝坡口内充氩。
（2）根层及近根层焊接时，管内必须进行充氩保护，一般应持续2层以上。
（3）用点燃的打火机或火柴放至焊缝间隙附近，当火焰熄灭时，说明内部空气已排空，可进行氩弧焊打底焊接。
（三）氩弧焊打底完成后，将预热温度升至200～300℃、开始层间与盖面焊采用焊条电弧焊（SMAW）方法；焊条选用E9015-B9 φ3.2mm、φ4.0mm。
1、采用直流反接法、两人对称焊接。由于P91钢焊接时，熔池铁水粘度大，流动性差，焊接规范又小，因而容易出现夹渣，层间未熔合等缺陷，因此为避免大的缺陷产生及保证焊接接头的综合机械性能，必须采用多层多道.
2、焊接过程中应将每层焊道接头错开10～15mm，同时注意尽量焊得平滑，便于层间焊渣清理和避免出现死角。
3、每层焊完后，必须把熔渣清理干净，尤其是两侧沟槽中的熔渣，应用磨光机或钢丝刷等将焊渣、飞溅等杂物清理干净，经自检合格后，方可焊接次层。
4、焊接过程中，认真观察熔化状态，应特别注意焊接接头和收弧质量，收弧时应将熔池填满，避免以避免出现弧坑裂纹。
5、焊缝外表焊接完毕，要求焊工立即进行清理自检，发现外表成形不好的马上补焊，严禁在焊缝冷却后再直接补焊。
6、为了控制层间温度、每层可采用间歇式焊接，必要时可加大每层停留时间，焊接时焊口应配有监温装置。
（1）焊后自检：①.焊口焊接完成后，应及时将焊缝表面的焊渣、飞溅物等清理干净，对超标的外观缺陷进行打磨、补焊，补焊时的工艺要求与焊接时相同，并且在同一位置上的挖补次数一般不得超过两次。
（2）自检合格后应及时填报焊接自检记录表，以利于下道工序的进行。
（四）焊后热处理：
1、焊后热处理和后热处理的加热方法、加热范围、保温要求和测温要求等按照《火力发电厂焊接热处理技术规程》（DL/T819-2002）有关规定执行。
2、对于SA335-P91钢，在焊接过程被迫停止或焊后未能及时进行热处理，应在200～300℃的温度范围内停留10min才可在保温中自冷。重新焊接时，按照原工艺要求进行施焊。
3、P91钢预热温度：氩弧焊打底预热温度为100～150℃，电焊盖面预热温度为200℃～300℃。层间温度：200℃～250℃。
4、焊后热处理温度：760±10℃、恒温时间3～4小时、升降温速度140℃/h。
主蒸汽SA335-P91大径管焊接处理曲线如图2所示。
图2 主蒸汽 P91大径管焊接处理曲线图
5、加热寬度按DL/T-819-2002规程要求。
6、保温材料，如硅酸铝、石棉布、矿砂棉（或石棉绳）等由热处理人员根据实际情况选用（切记不能影响工作）。
（五）SA335-P91钢焊后检测；焊缝质量检验焊缝质量按I类焊缝的验收标准检验，检验内容及要求为：
1、外观检验按DL/T869—2004《火力发电厂焊接技术规程》，I类焊缝外观的质量标准验收；
2、无损检验按JB4730对焊缝进行100%超声波（UT）、磁粉（MT）探伤，I级合格；
3、硬度，热处理完毕后，做100%硬度测定，硬度值小于350HB；
4、光谱，对焊缝金属合金成分进行100%光谱分析复查。
四、总结
通过选择以上施工工艺，以及严格的技术、质量管理措施，越南广宁热电厂Ⅱ期2×300MW工程两台机组的主蒸汽管道焊缝的外观质量、接头表面硬度全部符合标准要求、无损探伤一次合格率达到100%。另外，从电厂主蒸汽管道水压试验和投入运行以来的情况来看，焊缝质量正常。因此，P91钢管道采用上述焊接工艺是行之有效的。目前，在大型火力发电机组中采用P91钢已成为一种必然的趋势。
参考文献：
[1]《新型耐热钢焊接》杨富、章应霖等编著 中国电力出版社出版 2007
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[4]青海火电工程公司《SA335-P91钢焊接工艺评定》 2005
[5]新型电站用钢焊接，国电焊接信息网咨询中心（上海）2004.6
一种新型万能焊接平台 篇3
1. 结构组成
万能焊接平台主要由箱体1、多功能焊机2、旋转电动机3、工作台4、快速夹具5、左支撑旋转架6、锁紧螺杆7、翻转电动机8、升降电动机9、多用途夹具10、右支撑架11、齿条12、控制系统13、固定套14、中央连接套15、立柱16、限位套17等部件组成,如附图所示。
旋转电动机3安装在工作台4下端,工作台4安装在左支撑旋转架6上。左支撑旋转架6一端固定连接在中央连接套15上,另一端与工作台4下端连接。右支撑架11一端固定连接在中央连接套15上,另一端与多用途夹具10连接。翻转电动机8和升降电动机9分别安装在右支撑架11上,中央连接套15套装在立柱16上。
2. 技术特点
(1)工作台可调
万能焊接平台上的3电动机,分别用于控制焊接工作台的升降、旋转和翻转。在其底部设有的脚踏开关,用于对工作台进行适时调整,以便适应各种类型的零(部)件在不同位置上的焊接。应用该设备,能确保焊件始终处于最理想的施焊位置,可大大提高了焊接质量,降低劳动强度。
(2)定位与夹紧准确快速
万能焊接平台的工作台上装有4个可调式快速夹具,夹具底座用螺栓固定在工作台上,其位置可根据焊件的大小进行调整。该夹具利用杠杆原理对焊件进行准确定位、快速夹紧。其带有自锁装置,从自由状态到锁紧状态仅需几秒钟,可大大提高焊接质量及效率。
另外,在工作台的另一面装有多用途夹具。通过调整该夹具的丝杆与V形铁配合,可对各类管材零件、板材零件和型材零件进行快速夹紧和定位,大大降低了工件的焊接变形。
(3)探伤检测快速准确
万能焊接平台配备有高效探伤检测仪,可对焊接质量进行快速准确的检验和评判,对焊缝里的气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷均能直观检测,大大提高了质量检验的科学性和先进性。
(4)功能多样
该万能焊接平台配备有的多功能焊机,具有体积小、功能多和一机多用之功效,能满足各种碳钢、合金钢、不锈钢、铜、铝、铝合金等金属的焊接需要,具有比较广泛的适应性。
3. 应用
利用该万能焊接平台手工电弧焊功能,可完成对各种碳钢类零部件的焊接。利用氩弧焊的直流电焊功能,可完成对不锈钢零部件的焊接。利用氩弧焊的交流电焊功能,可完成对错及酬合金零部件的焊接。
当接通外接电源以后,操作者便可在焊接工作台上进行不同类型材质、不同性质焊条和不同焊接位置的焊接作业。当没有电源时,可利用该设备进行模拟焊接动作的练习。
新型焊接技术 篇4
P R C7300的自适应控制算法能够在焊接不同厚度、各种组合的钢板和铝板时, 确保超高的焊接质量。该控制器可以通过监控电流提前识别焊接飞溅。同时, 自适应控制器能够相应调整焊接电流, 减少飞溅, 从而有效避免了高成本的返工作业。另外, 综合性自适应过程控制和监控程序也能够顺利处理焊接工艺中可能出现的不同材料组合现象。
调试速度提高了90%
全新的系统软件工具和模块化结构将调试和替换时间减少了90%。作为标准配置集成的应用层可以对机器人接口进行快速且有针对性的调整。内部实时总线系统可用于连接电动伺服焊枪和外围设备。前置结构可以简化安装, 并可对焊枪进行预防性维护。通过开放式的通信接口、机器人集成和通信, 整个系统可以集成到各种采用工业4.0标准的自动化结构中。
用于调试、操作和诊断的新型P R I7000软件可以控制多个焊接控制器。该软件可通过直观的Wi n d o w s和基于w e b的应用程序简化操作。新的通信接口减少了响应和等待的时间。该控制器可以存储多达10 000个焊接程序, 因此可以轻松集成到多样化的生产过程中。
满足工业4.0互联化需求
P R C7300焊接控制器可以在各类工业4.0环境中进行横向和纵向联网。用户可以在远离焊接单元的区域操作界面和焊接PC。用于过程控制和通信的多处理器架构在提高数据传输速率的同时, 可以避免对焊接过程控制产生不利影响。该控制器可以与更高级的系统实时交换以太网通用协议数据, 并且可在W L A N下操作。另外, 集成的w e b服务器允许通过智能手机或平板电脑对控制器进行无线操作和诊断。
高能效且作业紧凑
新型焊接技术 篇5
关键词：铸造渣盘,焊接渣盘,温度场,应力,疲劳寿命
引言
渣盘是冶金工业不可或缺的设备之一, 是转炉炼钢完成后, 盛放和运输钢渣的必要设备。目前使用的铸造渣盘成品率较低, 渣盘会不同程度地出现局部裂纹和盘体损伤, 时常需要对渣盘进行裂纹修补, 这极大程度上拖延了生产工期, 而且造成原料浪费及成本损失[1]。某冶金企业使用铸造渣盘在使用过程中出现底部凹陷、侧壁裂纹、侧壁内凹和耳轴裂纹等损坏形式, 使用过程中, 铸造渣盘修理困难, 年报废个数19个, 寿命较短。因此, 实际工作需要一种寿命较长、生产方便、价格低廉的新渣盘来替代原来的铸造渣盘。
焊接工艺具有可减轻自重、板厚限制小、制造周期短、成本低等优点[2]。因此, 新结构采用焊接结构, 并且在此基础上, 通过分析铸造渣盘损坏原因, 设计一种新结构来提高寿命。
1 铸造渣盘损坏原因分析
分析铸造渣盘损坏原因, 对新渣盘的设计至关重要。铸造渣盘在使用中, 主要受自重引起的应力及高温炉渣引起热应力, 而二者应力在不同工况下的大小、分布, 直接影响渣盘的使用寿命。
使用ANSYS/Workbench软件来分析铸造渣盘所受应力, 边界条件考虑了渣盘与钢渣的传热、渣盘与空气的对流换热和辐射换热, 材料的物性主要考虑了渣盘的比热容和导热率[3]。根据与实际现场情况修正, 模拟了较为真实的温度场, 并在温度场基础上计算应力[4]。如图1。由图中可以看出应力最大处产生在底部。分析得出:底部凹陷是由于渣盘底部在工作过程中较长时间处于高温状态, 并且内外温差较大, 产生的热应力远高于材料屈服强度, 发生塑性变形所致;侧壁凹陷是由于侧壁接渣过程内外温差较大, 在热结构耦合应力作用下, 向内凹陷;侧壁裂纹是由于在加热和冷却过程中热应力反复变化, 疲劳产生裂纹。
2 焊接渣盘设计
铸造渣盘损坏原因主要是热结构耦合应力作用结果, 新渣盘将渣盘的重力引起的应力与热应力分别由不同部件承担, 降低耦合应力, 采用焊接结构方式可满足设计需要[5]。使用Solid Works软件设计焊接渣盘, 设计方便, 且可与ANSYS/Workbench软件做无缝连接来计算其应力[6]。实用新型焊接渣盘结构如图2。设计的焊接渣盘由三部分构成:外部框架1、渣盘体2及固定扣3。外部框架与渣盘体分别焊接, 将渣盘体放入外部框架中后, 把固定扣焊接在渣盘体上, 三部分组合在一起。外部框架主体是由上边框4与下边框6通过4个侧板筋5焊接在一起, 下边框6中焊接有下筋板7, 耳轴8焊接在耳轴固定板9上, 固定板通过连接筋板10相互连接并焊接在边框上。渣盘体由5块厚度相同的钢板焊接而成。焊接渣盘外部框架与渣盘体采用相同厚度钢板, 这样可以减少材料的损耗。由铸造渣盘损坏形式可知, 渣盘主要是渣盘底部和侧壁损坏, 因此焊接渣盘采用外部框架和渣盘体组合形式, 可以大大节约维修成本。焊接渣盘盘体板厚与铸造渣盘相同, 为60mm, 因此焊接渣盘焊接角焊缝宽度为40mm。框架各焊接部件为60mm钢板切割而成。
1.外部框架;2.渣盘体;3.固定扣;4.上边框;5.侧板筋;6.下边框;7.下板筋;8.耳轴;9.耳轴固定板;10.连接筋板
3 焊接渣盘寿命分析
对焊接渣盘进行应力分析时, 选用铸造渣盘相同边界条件, 确定焊接渣盘温度场后, 在与铸造渣盘相同阶段温度场下计算热应力, 焊接渣盘热应力如图3。由图中可以看出, 焊接渣盘在渣盘体焊接处, 有热应力集中, 热应力较大处任然是底面与侧面, 最大热应力为370MPa, 比铸造渣盘最大热应力小17MPa, 但渣盘体应力分布相同。焊接渣盘框架热应力较小。
把图3所得热结构耦合应力作为循环应力, 计算焊接渣盘的疲劳寿命[7], 疲劳破坏是机械零件的常见破坏形式[8], 如图4, 寿命较低部位为渣盘体底部与侧壁。焊接渣盘各部位寿命见表1。
焊接渣盘疲劳寿命最小部位在渣盘底部, 其次是渣盘体侧壁, 疲劳次数为4845, 框架的最低疲劳次数远大于渣盘体, 承受热应力的渣盘体寿命最低。铸造渣盘疲寿命次数为2981, 如图5所示, 最低疲劳次数也在底部。焊接渣盘渣盘体底部寿命为3709, 这与实际使用过程中底部凹陷损坏形式出现率吻合。以渣盘底部最低寿命次数计算对比, 焊接渣盘寿命比铸造渣盘寿命提高了25%。
4 结论
(1) 铸造渣盘各损坏原因是由热应力及热结构耦合应力作用下的结果。
(2) 设计的实用新型焊接渣盘采用组合式, 在起吊工况下, 将热应力与重力引起的应力分别由不同部件承担:热应力由渣盘体承担、重力引起的应力由框架来承担, 降低了耦合应力。焊接渣盘由框架、渣盘体与固定扣三部分焊接而成, 制造方便, 焊接成本相对铸造低廉, 焊接对场地要求不高, 大大缩短生产周期。
(3) 设计的实用新型焊接渣盘与铸造渣盘进行疲劳寿命对比, 焊接渣盘的寿命比铸造渣盘提高了25%。
参考文献
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新型焊接技术 篇6
1 试验材料和设备的选择
1.1 试验原材料
本试验设计五种金属胎体配方,一种为基本金属胎体配方,其他四种再添加不同含量新型结合剂的配比,为统一试验标准,一种选用粒度为 40/45 ,强度MBD8, 金刚石浓度统一为25% ,另一种制作不含金刚石的纯胎体,金刚石结块尺寸统一采用:长度×厚度×高度=40×5×10(mm)金属结块,采用高纯石墨模具,K型SiC砂轮,在相同试验条件下进行对比测试 , 基本金属胎体配方为:
CuSn20 Fe45 Ni10 Co10 WC15,用A代号标识,新型金属焊接剂成分为:CuSnZnNiMn,熔点为750℃～785℃ ,用代号B表示。
CuSn合金粒度为250目, Fe粒度500目,纯度99% ,Ni为300目,纯度99.5%,Co粒度为400目,纯度99.5% ,WC粒度为300目,具体如表1所示:
1.2 试验设备及仪器
1.电子天平; 2.不锈钢勺子; 3.混料桶; 4. 苏州腾龙TLHL—2 2003型三维混料机;5. RYJ—2000热压烧结机; 6. YAW-300B万能试验机(抗折强度) ; 7. 自制砂轮磨耗机; 8.WILSON WOLPERT(沃伯特)电动洛氏硬度计。
2 试验步骤和结果
2.1 试验步骤
注:混料时间为60min ,热压烧结(单位面积压力)统一采用35MPa,保温时间为4min。通过以上流程制作出五种配方胎体,在同一条件下进行试验。
2.2 各配方胎体烧结工艺参数变化曲线
将组装好的胎体放入RYJ-2000型烧结机中,采用定压定模烧结工艺,所测温度及其他工艺数据如下:
2.3 试验结块基础性能的测定
将烧结后的金刚石结块经过处理后进行密度和硬度等基础性能的测定,具体数据如表3所示:
2.4 金刚石结块抗折强度和磨耗比的测定
将试块放在万能试验机测试台的两点支架上,设定试块的相关参数后即可进行试验,并同时记录程序自动采集的抗折数据,如表4所示:
磨耗比是在自制的磨耗机上测定,在1.5kW的电动机上装上K型SiC砂轮,均匀的旋转纵向砂轮的位移,一边用相等速率推进金刚石结块,使砂轮和金刚石结块不断地对磨,最后得出砂轮磨损质量与金刚石结块的磨损质量比即为磨耗比值,此方法系根据JB3235—83标准测定金刚石聚晶的磨耗比改制而来。
磨耗比的E值可通过以下公式计算得出:
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式中:Em——磨耗比;M1——砂轮磨前的质量;M2——砂轮磨后的质量;单位为克;m1——金刚石结块磨前质量;m2——金刚石结块磨后的质量
3 试验数据分析对比
3.1 各配比胎体性能对比
从表2数据可知,随着新型焊接剂的加入,胎体的液相增多,使高温金属粉末烧结温度不断降低,从而降低了高温给金刚石造成的损伤,减少了对金刚石的强度影响;由表3可知,随着焊接剂含量增加,各胎体的相对密度1# <2# <3# <4# <5#,硬度HRB 1# <2# <3# <4# <5#,都是递增的,随着致密性的升高,胎体的空隙率也在减小,胎体的结合力也不断提高,从而提高了胎体的强度。由图2可知各胎体的抗折强度1# <2# <3# <4# <5#,随着金属焊剂的增加,抗折强度越来越高,抗折强度反应了胎体本身的强度的高低,同时σdia与σ差值的大小也随着新型焊剂的加入量的升高而减小,因而说明胎体对金刚石粘结把持力也就越高,表5显示,随着新型金属焊剂增加,磨耗比越来越大,制成的工具寿命也就相对更长。
3.2 不同含量焊接剂对金属胎体性能的影响
由图4各配方胎体磨耗比的曲线可知,通过实际测定磨耗比,直接反应了胎体的耐磨程度,耐磨性大小1# <2# <3# <4# <5# ,1# 抗折强度最小,在与砂轮对磨时,由于胎体本身的强度低,因此包附金刚石的胎体很快被磨损,致使金刚石过早的脱落掉,金刚石得不到很有效的利用,金刚石结块磨耗比自然也就小,工具的寿命也就降低了。2#,3#,4#,5#由于加入了新型焊接剂,不但填补了胎体的间隙,而且提高了高温熔点金属粉末与其他金属粉末间的粘结力,在一定范围内,随着新型焊接剂量的递增,胎体的强度在不断提高,σdia与σ差值也在不断减小,使胎体对金刚石的粘结把持力增强,胎体的烧结温度也在不断降低,从而降低了高温对金刚石的腐蚀和损伤程度,因此金刚石得到了最有效的利用,胎体的耐磨性也就不断提高。
注:当金属焊接剂含量超出20%后,结合剂成本偏高,锯片锋利度降低。
4 结论
(1)随着新型金属焊接剂的含量不断增加,胎体粉末的烧结温度逐步降低,胎体可烧结性提高,同时也降低高温对金刚石的腐蚀和损伤程度。
(2)随着金属焊接剂的含量不断增加,胎体的硬度,抗折强度,致密性程度不断提高,粉末间的粘结力不断加强,从而使胎体对金刚石的包镶也就越牢固。
(3)随着金属焊接剂的含量不断增加,抗折强度不断升高,σdia与σ差值也在不断减小,胎体对金刚石的粘结把持力不断增强,因此金属胎体的磨耗比不断增加,从而有效提高金刚石工具的使用寿命。
参考文献
[1]王秦生.金刚石烧结制品[M].北京:中国标准出版社,2000,19,191-198.
[2]孙毓超,宋月清.金刚石工具制造理论与实践[M].北京:2005,75-76.
新型焊接技术 篇7
(1) 新增预矫直装置, 提高了桁架成品直线度, 提高了设备的整体性和稳定性。
(2) 采用滚轮式矫直方式, 可根据不同的钢筋直径进行调整, 不仅能够降低噪音, 而且可避免矫直过程中对钢筋表面的损伤。
(3) 送丝储料机构改变感应装置。起停感应装置改用合金铜块替代传统的感应开关, 可大幅度延长使用寿命, 降低设备故障率。
(4) 剪切机构升级。采用电机驱动凸轮轴带动切刀进行剪切的方式, 能够延长切刀使用寿命, 且不存在液压油渗透问题, 既减少了故障率, 又降低了维修成本。这四项技术节点的改进为生产线提高效能增加了根本性保障。
新型焊接技术 篇8
随着电力工业的发展和全球对环境问题的日益关注, 发展高效、节能、环保的大容量电站锅炉已引起国内外的高度重视。我国的一次能源结构是以燃煤发电为主, 在众多的燃煤发电技术中, 发展超 (超) 临界发电技术是最现实可行的途径。通过提高蒸汽温度和压力, 使机组的热效率大幅提高, 供电煤耗下降。面对更高的蒸汽温度和压力, 传统的耐热钢已很难满足要求, 例如超超临界锅炉在605/603℃的蒸汽温度下高温过热器和再热器管的金属壁温为650/670℃, 金属管外壁温达到700℃以上, 这种情况下, 锅炉过热器、再热器高温段的材料只能采用奥氏体耐热钢。在新型奥氏体耐热钢中, Super304H钢和HR3C钢是首选[1]。
1 新型奥氏体耐热钢简介
Super304H钢是日本在18-8奥氏体耐热钢基础上开发成功的一种经济型奥氏体耐热钢, 由于Cu、Nb、N的多元复合强化作用, 获得了极高的蠕变断裂强度, Super304H钢许用应力在600℃~650℃较TP347H钢高220%以上。该钢的组织和力学性能稳定, 高温抗氧化性能突出, 且价格便宜, 是超超临界锅炉过热器、再热器热段用料的首选。
HR3C钢是日本住友公司在TP310基础上添加Nb和N元素, 利用弥散析出微细的金属间化合物Nb Cr N和Nb的碳、氮化合物以及M23C6碳化物对310钢进行强化改良的钢种[2]。该钢种的综合性能比TP300系列奥氏体钢都更为优良, 所以, 当TP347H钢乃至新型奥氏体耐热钢Super304H钢不能满足向火侧抗烟气腐蚀和内壁抗蒸汽氧化的工况下, 应选用HR3C钢。
2 新型奥氏体耐热钢焊接性分析
由于奥氏体耐热钢热传导性差, 热膨胀系数大以及合金含量较高, 给焊接带来了一定的困难, 新型奥氏体耐热钢焊接时容易出现焊接裂纹、晶间腐蚀和时效脆化等问题。
2.1 焊接裂纹
由于奥氏体组织热膨胀系数大, 导热率低, 在焊接接头附近的温度场和变形量极不均匀, 熔融的焊缝金属在凝固过程中, 当残留在凝固晶粒间的液体薄膜被收缩应力拉开而又不能有足够的液体金属填充满时, 就会形成结晶裂纹, 这种裂纹极易出现在焊缝收尾部分和弧坑处。在焊接热影响区的过热区, 焊接的高温加热使该区域母材熔化, 在冷却时的凝固过程中易形成高温液化裂纹。高温液化裂纹常发生在热影响区的母材过热区, 在多层多道焊情况下, 也可能发生在焊缝中的焊层间和焊道间的结合处。另外, 在焊接热影响区的过热区, 材料虽没有发生局部熔化, 但在高温下如果其塑性降到很低水平的话, 也可能在残余应力作用下形成高温脆性裂纹。
上述裂纹的形成与材料中的合金元素含量有关, 其中Ni、Nb是必需按量加入的, 因此, 随着Cr、Ni含量的提高, 对C、S、P含量的限制就越加严格, 控制的含量水平越低, 越能避免这类裂纹的形成, 这个原则成为在选择和设计融敷金属成分的准则。
2.2 晶间腐蚀
晶间腐蚀是奥氏体耐热钢一种极其危险的破坏形式, 针对焊接接头也不例外, 晶间腐蚀一般沿晶界开始腐蚀, 从外观上看, 该腐蚀一般不易察觉, 但它使焊接接头的力学性能显著下降, 容易使焊接构件发生早期破坏。而在实际焊接过程中经过测量发现, 焊接接头往往在400℃~550℃这个温度区间停留的时间最长, 应对该区间容易发生的脆性问题多加关注。
2.3 时效脆化
奥氏体耐热钢含有众多提高其高温蠕变强度的沉淀强化元素。材料在高温运行过程中, 这些元素逐渐以碳化物、氮化物和金属间化合物形式弥散析出, 在强化材料的同时也降低了材料的塑性和韧性, 即时效脆化。焊缝金属也会有这种时效脆化的倾向, 应通过焊接工艺参数和焊材的加入严格控制焊缝中沉淀强化元素的含量, 减小时效脆化的现象。
此外, 还有焊接接头的σ相脆化、应力腐蚀裂纹和疲劳裂纹等, 焊接时必须正确选择焊接工艺参数和焊接材料, 最大程度的避免上述问题。
3 Super304H钢焊接研究现状
山东电力工程咨询院的殷智等人[3]分别选用两种焊接填充材料Thermanit617、YT-304H对Super304H钢进行焊接性能分析研究。采用的主要工艺措施包括:控制对口间隙和坡口打磨, 防止产生未熔、内凹、焊瘤等缺陷;焊接全过程持续充氩保护, 控制热输入, 采用间水冷使层间温度控制在150℃以下。试验数据和工程实践均证明了选用上述两种焊材中的任一种对保证Super304H钢焊接接头的综合力学性能均可行, 能有效防止热裂纹的产生, 选用Thermanit617焊材作为填充金属时焊接施工成本较低。苏州热工研究院有限公司的朱平等人[4]选用NICRO82和ARCOS 625两种镍基合金焊丝分别试验研究了Super304H钢的焊接性及其焊接材料匹配的问题。采用TIG焊接方法焊接了该钢管对接焊接头, 经过对接头试件的力学性能、耐晶间腐蚀性能及组织特征等方面的分析, 表明理论上Super304H钢采用NICRO82和ARCOS 625两种镍基合金焊丝焊接是可行的, 得到的焊接接头在常温下检测理化性能符合相关技术要求。研究结果还表明, ARCOS 625焊丝焊接所得焊接接头在耐蚀性和强度方面优于NICRO82焊丝所得焊接接头。
4 HR3C钢焊接研究现状
国内对于HR3C钢的实际应用和焊接研究鲜有报道, 同时又受专利保护, 公开的可参考的研究资料几乎没有。从极为有限的资料中我们可以推断HR3C钢与其它奥氏体耐热钢的焊接性基本相同, 主要是高温裂纹、晶间腐蚀和时效脆化等问题。北京工业大学吴世凯等人[5]采用窄间隙激光填丝焊接技术, 通过工艺参数的优化, 采用T-HR3C焊丝完成了10mm厚HR3C钢管的激光焊接工艺试验, 研究了激光焊接接头的组织和性能, 结果表明:通过优化工艺参数, 可以获得合格的焊接接头, 焊缝具有明显的沿中心线对称形态, 以细小的柱状晶为主, 混夹着少量细小的等轴晶, 热影响区晶粒没有明显长大, 焊缝与母材的显微硬度相当, 没有明显的软化区, 并对比了激光焊接接头和热丝TIG焊接头在650℃时的高温持久强度。在静态下前者在高温持久强度方面有明显提高。苏州海陆重工股份有限公司的张展宇等人[6]研究了HR3C钢在手工钨极氩弧焊工艺参数下焊接接头的性能。通过对焊接接头热裂纹试验和热塑性试验研究分析, 得出HR3C钢的焊接性与TP347H相近。另一方面, 通过对焊接方法和工艺参数进行分析, 确定了影响HR3C钢手工钨极氩弧焊焊接质量的主要因素, 主要包括:焊接材料选用ERNi Cr Mo-3焊丝时, 所得的焊缝接头蠕变断裂强度高于母材;采用尽可能快的焊接速度、多层多道焊。层间温度控制在100℃以下, 氩气流量调节为8L/min, 可有效防止焊接热裂纹的产生。
5 结语
随着燃煤发电技术的不断发展, 高参数、大容量机组将会越来越多的建设投运, 新型奥氏体耐热钢将会得到越来越广泛的应用, 为了进一步促进其应用, 奥氏体耐热钢的焊接研究和应用应注意以下几个方面:
(1) 目前针对新型奥氏体耐热钢的焊接研究相对较少, 且不够深入, 主要集中在工艺参数的优化方面, 对焊缝微观组织及缺陷形成原因分析较少, 焊接方法以钨极氩弧焊为主, 试验表明激光焊接也可以获得合格的焊接接头。
(2) 未见新型奥氏体耐热钢焊接数值模拟方面的研究报道, 可以适当开展新型奥氏体耐热钢焊接残余应力、温度场及应力场相关问题的数值模拟研究, 能够对此类钢种的焊接发展提供一定的推动作用。
(3) 国内HR3C钢的实际应用相对较少, 应多开展针对HR3C钢的焊接研究, 为其进一步的工程应用提供技术支撑。
参考文献
[1]赵钦新, 朱丽慧.超临界锅炉耐热钢研究[M].机械工业出版社, 2009.
[2]杨富, 章应霖, 任永宁等.新型耐热钢焊接[M].中国电力出版社, 2009.
[3]殷智, 殷守斌, 乔明利.新型奥氏体耐热钢SUPER304H的焊材选择及焊接工艺[J].中国电力, 2011, 44 (02) .
[4]朱平, 赵建仓, 柴晓岩等.SUPER304H奥氏体耐热钢焊接材料匹配与接头性能研究[J].电力设备, 2007, 8 (04) .
[5]吴世凯, 杨武雄, 肖荣诗等.电站锅炉用HR3C新型奥氏体耐热钢SUPER304H的激光焊接[J].焊接学报, 2008, 29 (06) .