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20钢蒸汽管道氩电联焊焊接工艺

发布者: 发布时间:2017/3/7 13:02:37 阅读:次 【字体:

  在以往的工作中焊接20钢管时全部采用SMAW方法,但SMAW在打底时接头和收尾处很容易产生气孔、夹渣、未焊透等缺陷。为了避免这些问题,现改用TIG打底和SMAW填充、盖面的焊接工艺。通过实践获得了较为理想的结果,现以Ф159mm×10mm的蒸汽管道对接焊为例探讨焊接工艺。

  1、焊接性分析

  20钢属于碳素结构钢中的低碳钢,该种钢材含碳量低,锰、硅的含量也较少,通常情况下不会因焊接而出现严重的淬火组织,这种钢材还具有优良的塑性和冲击韧性,其焊接接头的塑性和冲击韧性也较好。焊接时,一般不需要进行预热、焊后缓冷和后热处理,焊后也不需要热处理改善组织。可以说,整个焊接过程中毋需特殊的工艺措施,就可得到质量满意的焊接接头。所以20钢具有优良的焊接性。但由于蒸汽管道的工作条件苛刻,对焊接接头的质量要求很高,全部采用SMAW焊接时易出现一些缺陷,不能满足使用条件的要求,所以采用TIG打底和SMAW焊条填充、盖面的焊接工艺。

  2、焊接材料的选择

  2.1 所选的焊接材料(焊条、焊丝、钨极、氩气)等的质量必须符合国家标准,并且有相应的合格证。

  2.2 焊条的选用, 根据等强度原则,可选择E4303(J422)和E4315(J427)焊条,但为了提高其焊接工艺性能和抗裂性,所以选择E4315(J427)焊条作为SMAW填充及盖面层的焊接材料。

  2.3 焊丝选用常含Si、Mn元素较多的H08Mn2SiA焊丝。

  2.4 钨极选用含氧化铈2.0%铈钨极,氩气纯度要达到99.99%。

  2.5 焊接设备采用YD-400AH3HGF逆变直流电弧焊机。

  3、焊接前准备

  3.1 施焊前坡口两侧管口附近各20mm范围内要打磨干净,焊丝表面要擦干净油污、锈蚀,直至露出金属光泽,以防铁锈、油污等杂质进入熔池,而影响焊接质量。组对时保证内壁平齐,错边≤1.0mm。

  3.2 将E4315(J427)焊条 ,经过350~400℃×1h的烘干,烘干后将焊条装入保温筒内,准备随用随取。

  3.3 定位焊,使用与正式施焊时相同的焊接材料,并严格遵守相同的工艺条件,采用TIG点焊,焊缝长度为10~15mm,点三点,分别点在“9点”、“12点”和“3点”的位置,将点焊两端修磨成斜坡形,保证接头处过渡圆滑。

  3.4 点焊处如有裂纹、气孔等缺陷时,必须重新修磨干净,才能施焊。

  3.5 焊接方法,采用多层多道焊接,焊接方法与顺序为TIG焊打底,SMAW填充、盖面,其焊接工艺参数如表1。

  表1 TIG焊接工艺参数

表1 TIG焊接工艺参数

  4、焊接操作

  4.1 TIG打底焊

  4.1.1将整个焊缝分左右两个半圈进行焊接,在仰焊位置起焊,平焊位置收弧,每个半圈都存在仰、立、平三个不同的焊接位置。

  4.1.2焊枪角度:钨极与管子轴线成90°,焊丝沿管子切线方向与钨极成95°~100°角。

  4.1.3使用两点送丝法焊接,在整个施焊过程中,应保持等速送丝,焊丝端部始终处于氩气保护区内。

  4.1.4焊缝接头方法:施焊过程中断或更换焊丝时,应先将收弧处焊缝打磨成斜坡状,在斜坡后约10mm处重新引弧,电弧移到斜坡内时稍加焊丝,当焊至斜坡处接头时,电弧稍作停留,暂缓送丝,待熔池与斜坡端完全熔化后再送丝。同时,焊枪应作小幅度摆动,使接头部位充分熔合,形成平整的接头。

  4.1.5焊缝收弧方法:收弧时,应向熔池送入2~3滴填充金属使熔池饱满,同时将熔池逐步过渡到坡口侧,电弧熄灭后,应延长对收弧处氩气保护,以避免氧化、出现弧坑裂纹及缩孔。前半圈焊完后,后半圈施焊时方法与上述接头焊相同,其余部位焊接方法与前半圈相同。 4.2 SMAW填充、盖面焊

  4.2.1将焊缝用钢丝刷清理干净,若有缺陷时重新打磨后须按原工艺参数补焊。

  4.2.2采用SMAW焊接工艺参数如表2。

  表2 SMAW焊接工艺参数

表2 SMAW焊接工艺参数

  4.2.3焊条角度,仰焊和下爬坡位置焊接时,焊条与管子切线的倾角为80°~85°,当焊接上爬坡和平焊位时,焊条与管子切线的夹角为85°~90°。

  4.2.4运条方法,用锯齿形运条方法,焊条末端作锯齿形向前摆动,并在两侧稍作停留,以防止产生咬边。

  4.2.5焊缝接头位置要注意,当焊条焊到焊缝的起头或结尾处时,即将电弧略微拉上一些,然后继续向前。焊接一定的距离(10~15mm),使接头处有良好的焊透后再逐渐拉长电弧而使其熄灭。

  5、焊接时周围环境 当施焊时环境出现下列任何一种情况时,应采取有效的防护措施,否则会产生焊接缺陷。

  5.1 TIG打底焊时风速大于1m/s会造成氩气流絮乱,空气被带入熔池产生气孔 ,应采用挡风措施或加大氩气流量。

  5.2 SMAW焊接时,如果风速大于10m/s时,应采取加挡风板防风措施。因为风速过大易引起飞溅,风会吹开熔渣使保护不良,焊缝易出现气孔等缺陷。

  6、焊后检查 焊完后打掉焊渣,用钢丝刷将焊缝彻底清理干净,先用肉眼检查,合格后再按要求进行X射线探伤,其合格率超过99%。

  7、 结束语 采用TIG打底焊,SMAW填充、盖面的焊接工艺,解决了20钢蒸汽管道的焊接时易产生气孔、夹渣和未焊透缺陷的问题,焊接接头的合格率由以前的90%提高到了现在的99%以上,证明该焊接工艺方法相当成功,既能保证焊接质量,又可提高工作效率。

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