2.2 埋弧焊典型实例
2.2.1 中厚板对接、V形坡口、平焊位双面焊
(1)焊前准备
① 焊接设备:MZ-1000型或MZ1-1000型。
② 焊接材料:焊丝H10Mn2(H08A),直径4mm;焊剂HJ301(HJ431);定位焊用焊条E4315,直径4mm。
③ 焊件材料牌号:16Mn或20g、Q235。
④ 试件及坡口尺寸见图2-7。
图2-7 试件及坡口尺寸
⑤ 焊接位置为平焊。
⑥ 低碳钢引弧板尺寸为100mm×100mm×10mm,两块;引弧板两侧挡板为100mm×100mm×6mm,四块。
⑦ 碳弧气刨设备和直径6mm镀铜实心炭棒。
⑧ 紫铜垫槽如图2-8所示。图中a为40~50mm,b=14mm,r=9.5mm,h为3.5~4mm,c=20mm。
图2-8 紫铜垫槽
(2)焊件装配要求
① 清除焊件坡口面及正反两侧20mm范围内油、锈和其他污物,至露出金属光泽。
② 焊件装配要求如图2-9所示。
图2-9 焊件装配要求
装配间隙为2~3mm,错边量≤1.4mm,反变形量为3°~4°。
(3)焊接参数
焊接参数见表2-4。
表2-4 中厚板对接埋弧双面焊工艺参数
(4)操作要点及注意事项
① 焊V形坡口的正面焊缝时,应将焊件水平置于焊剂垫上,并采用多层多道焊。焊完正面焊缝后清渣,将焊件翻转,再焊接反面焊缝,反面焊缝为单层单道焊。
② 正面焊时,调试好焊接参数,在间隙小端2mm起焊,操作步骤为焊丝对中、引弧焊接、收弧、清渣。焊完每一层焊道后,必须清除渣壳,检查焊道,不得有缺陷,焊道表面应平整或稍下凹,与两坡口面的熔合应均匀,焊道表面不能上凸,特别是在两坡口面处不得有死角,否则易产生未熔合或夹渣等缺陷。
当发现层间焊道熔合不良时,应调整焊丝对中,增加焊接电流或降低焊接速度。施焊时层间温度不得过高,一般应<200℃。
盖面焊道的余高应为0~4mm,每侧的熔宽为(3±1)mm。
③ 反面焊的步骤和要求同正面焊。为保证反面焊缝焊透,焊接电流应大些,或使焊接速度稍慢一些,焊接参数的调整既要保证焊透,又要使焊缝尺寸符合规定要求。
2.2.2 中厚板对接、I形坡口、不清根的平焊位置双面焊
(1)焊件尺寸及要求
① 焊件材料牌号:16Mn或20g。
② 焊件及坡口尺寸如图2-10所示。
图2-10 焊件及坡口尺寸
③ 焊接位置为平焊。
④ 焊接要求:双面焊、焊透。
⑤ 焊接材料:焊丝H08MnA(H08A),直径为5mm;焊剂HJ301(原HJ431);定位焊用焊条E5015,直径为4mm。
⑥ 焊机:MZ-1000型或MZ1-1000型。
(2)焊件装配要求
① 清除焊件坡口面及其正反两侧20mm范围内油、锈及其他污物,至露出金属光泽。
② 焊件装配要求如图2-11所示。装配间隙为2~3mm,错边量应≤1.4mm,反变形量为3°,在焊件两端焊引弧板与引出板,并做定位焊,尺寸为100mm×100mm×14mm。
图2-11 焊件装配要求
(3)焊接参数
焊接参数见表2-5。
表2-5 焊接参数
(4)操作要求及注意事项
将焊件置于水平位置熔剂垫上,进行两层两道双面焊,先焊背面焊道,后焊正面焊道。
1)背面焊道的焊接
① 垫熔剂垫。必须垫好熔剂垫,以防熔渣和熔池金属流失。所用焊剂必须与焊件焊接用的相同,使用前必须烘干。
② 对中焊丝。将焊接小车轨道中线与焊件中线相平行(或相一致),往返拉动焊接小车,使焊丝都处于整条焊缝的间隙中心。
③ 引弧及焊接。将小车推至引弧板端,锁紧小车行走离合器,按动送丝按钮,使焊丝与引弧板可靠接触,给送焊剂,覆盖住焊丝伸出部分。
按启动按钮开始焊接,观察焊接电流表与电压表的读数,应随时调整至焊接参数。焊剂在焊接过程中必须覆盖均匀,不应过厚,也不应过薄而漏出弧光。小车走速应均匀,防止电缆的缠绕阻碍小车的行走。
④ 收弧。当熔池全部达到引出板后开始收弧,先关闭焊剂漏斗,再按一下半停止按钮,使焊丝停止给送,小车停止前进,但电弧仍在燃烧,以使焊丝继续熔化来填满弧坑,并以按下这一半按钮的时间长短来控制弧坑填满的程度,然后继续将停止开关按到底,熄灭电弧,结束焊接。
⑤ 清渣。松开小车离合器,将小车推离焊件,回收焊剂,清除渣壳,检查焊缝外观质量,要求背面焊缝的熔深应达40%~50%,否则用加大间隙或增大电流、减小焊接速度来解决。
2)正面焊道的焊接 将焊件翻面,焊接正面焊道,其方法和步骤与背面焊道完全相同,但需注意以下两点。
① 为防止产生未焊透或夹渣,要求正面焊道的熔深达60%~70%,通常以加大电流的方法来实现。
② 焊正面焊道时,可不再用焊剂垫,而采用悬空焊接,在焊接过程中观察背面焊道的加热颜色来估计熔深,也可仍在焊剂垫上进行。
2.2.3 厚板的板-板对接、X形或V形坡口、埋弧焊双面焊
厚板的板-板对接,一般采用埋弧焊的双面焊。双面焊对焊件装配要求和规范波动的敏感性较低。
双面焊对接的主要问题是进行第一面焊接时要保证一定的熔深,且防止熔化金属的流溢和烧穿。因此,常采用悬空焊、焊剂垫等措施来保证第一层焊接过程稳定。
(1) 焊接方法
① 悬空焊法 悬空焊法不用衬托,要求焊件在装配时不留间隙或间隙很小(一般不超过1mm)。焊第一面时,熔深要小,焊I形坡口时,熔深应小于焊件厚度的一半;焊X形、V形时,熔深应略小于钝边厚度。焊反面时,I形坡口对接,熔深应达到焊件厚度的60%~70%,以保证熔透;焊X形、V形坡口时,可采用碳弧气刨清根后再进行焊接。
② 焊剂垫法 用焊剂垫施焊时,要求焊剂在焊缝全长与焊件贴合,且压力均匀,这样不会引起漏渣、铁水下淌及烧穿。I形坡口对接装配时要求有一定的间隙,焊第一面的装配间隙及规范如表2-6所示; 焊X形或V形坡口时,其规范如表2-7所示。
表2-6 I形对接双面焊焊接规范
表2-7 X形、V形坡口埋弧焊双面焊焊接规范
(2)焊接坡口
埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸,参见GB/T 958.2—2008。
(3)焊接规范
① Ⅰ形对接双面焊焊接规范见表2-6。
② X形、V形坡口双面焊焊接规范见表2-7。
2.2.4 碳钢对接纵缝自动埋弧焊
20mm厚低碳钢(20钢)对接纵缝的自动弧焊的操作要点如下:
① 为保证焊透,采用Y形坡口,双面自动埋弧焊坡口尺寸及焊接参数见表2-8。
表2-8 双面自动埋弧焊坡口尺寸及焊接参数
注:Ⅰ为正面焊缝,在焊剂垫上施焊;Ⅱ为反面焊缝,每面焊一层。
② 清除坡口及其边缘的油污、氧化皮及铁锈等;对重要产品,应在距坡口边缘30mm内打麿出金属光泽。
③ 用J427焊条在坡口面两端预焊长约40mm的装搭定位焊缝,大工件还应增加若干中间定位焊缝。装搭焊缝需有一定的熔深,以便整个工件的安全起吊。
④ 在焊缝两端焊上与坡口截面相似的100mm×100mm的引弧板和引出板。
⑤ 将干燥纯净的HJ431焊剂撒在槽钢上,做成简易的焊剂垫,并用刮板将焊剂堆成尖顶,纵向呈直线。
⑥ 将装搭好的焊件起吊、翻身、置于焊剂垫上。起吊点应尽量接近接缝处,以免接缝因起吊点远而增大力矩造成断裂。焊件的起吊、翻身及就位如图2-12所示。钢板安放时,应使接缝对准焊剂垫的尖顶线,轻轻放下,并用手锤轻击钢板,使焊剂垫实。为避免焊接时焊件发生倾斜,在其两侧轻轻垫上木楔,如图2-12(c)所示。
图2-12 焊件的起吊、翻身及就位
⑦ 在工件焊接位置上安置轨道及焊车,装上直径为5mm的H08MnA(或H08A)焊丝,放入经250℃烘干的HJ431焊剂,焊件接电源的负极。
⑧ 调整好焊丝和指针,按表2-8选择好所需的焊接参数,从引弧板上起弧,起弧后对焊接参数仍可做适当调整。焊接过程中,要保证焊丝始终指向焊缝中心,要防止因焊件受热变形而造成焊件与焊剂垫脱空以致烧穿的现象,尤其是焊缝末端更易出现这种现象。因此在焊接过程中,应适时将焊件两侧所垫木楔适当退出,从而保证焊缝背面始终紧贴焊剂垫。焊接过程必须在引弧板上结束。
⑨ 将单面焊妥的焊件吊起翻身,用碳弧气刨或快速砂轮去焊根,特别要注意挑清装搭焊缝,并清理焊道。
⑩ 按前述方法进行坡口面的焊接,通常坡口面焊两层。第一层尽量使焊缝呈圆滑下凹形,并保留坡口边缘线;第二层必须盖住第一道焊缝。焊接结束后,割去引弧板和引出板。
2.2.5 板厚<38mm的低碳钢板直缝和筒体环缝的自动埋弧焊
自动埋弧焊由于生产效率高、焊接质量好,广泛用于中厚钢板的焊接。如大型无缝钢管厂制造的直环铁回转窑、水泥厂的水泥回转窑等,都属于筒体的焊接,可采用自动埋弧焊来完成各纵、环缝的焊接。其筒体材质为Q235C板,板厚为22~60mm。
(1)坡口加工
半自动切割机下料,用刨边机刨双X形坡口双边60°,要求表面平直,宽窄均匀。坡口及附近表面上的铁锈、氧化皮和油污一定要清除干净。
(2)焊机及焊接材料的选用
① 选择埋弧焊机。焊前应检查焊机各接线处是否正确、可靠,接地是否良好。然后,启动电机查看运行情况,并调节电流、电弧电压、焊接速度,检查送丝是否正常。
② 选用H08A焊丝,直径为5mm。盘丝前,首先用汽油清除焊丝表面上的油污,并用砂纸打磨铁锈;选用HJ431焊剂,使用前将焊剂进行烘干,烘干温度为250~300℃,烘干1~2h,随用随取。
(3)焊件装配
装配前,各筒节应进行校正找圆,合格后进行组对,组对应在铸梁平台上进行。装配间隙应<2mm,错边量<2mm,两端口平面度应<1.5mm,采用手工定位焊。
(4)焊接参数
筒体的焊接一般先焊内环缝,为使熔深为板厚的40%~50%,并防止烧穿,要选择适当的焊接参数。外环缝焊接为保证焊透,其焊接参数应适量加大些。自动埋弧焊X形坡口焊接参数见表2-9。
表2-9 自动埋弧焊X形坡口焊接参数
(5)焊接要点及注意事项
① 先进行内环缝的焊接,由于埋弧焊的电弧功率很大,因此在焊接内环缝第一道时,外部必须加焊剂垫,以防电流过大烧穿。常用的焊剂垫有带式焊剂垫和圆盘式焊剂垫。焊接内环缝时,可采用内伸式焊接小车,配合转胎使用,如图2-13所示。
图2-13 内伸式焊接小车
1—小车;2—地轨;3—悬臂架;4—自动焊小车;5—导轨;6—滚轮转胎
② 外环缝焊接前应进行碳弧气刨清根,采用ϕ8mm炭棒,刨槽宽为8~10mm,刨槽深为5~6mm,刨削电流为280~320A,压缩空气压力为5MPa,刨削速度控制为30~35m/h,刨后清除焊渣。
③ 外环缝的焊接机头要在筒体上方,焊接参数见表2-8。焊接外环缝时,可采用悬臂式焊接升降架,配合转胎进行。悬臂式焊接升降架如图2-14所示。
图2-14 悬臂式焊接升降架
④ 自动埋弧焊应由3人来完成,一人操纵焊机,一人续送焊剂,一人清渣扫焊药。
⑤ 焊接外环缝时,操作位置较高,要预防摔伤。吊装筒体时,动作要稳。筒体放置在滚轮架上时,应仔细调节,将焊件的重心调到两个滚轮中心至焊件中心连线夹角允许范围内,防止筒体轴向窜动。
⑥ 气候、环境对焊接质量也有一定的影响。焊接应在相对湿度<90%的环境下进行;室外作业时,风速应<2m/s;雨雪天气时,不宜施焊;环境温度低于0℃时,焊接区域100mm范围内应预热才能进行焊接。
⑦ 焊接结束时,焊缝的始端与尾端应重合30~50mm。
2.2.6 锅炉筒体纵缝双面埋弧焊
采用焊车式焊机,焊接锅炉筒体纵缝的操作和焊接平板对接直缝是相同的。焊接时,将筒体放在支承架上,使焊缝轴线保持水平位置,将焊车及导轨等用焊接升降台支承于焊缝上部。利用升降台行走或焊车沿导轨的行走,实现电弧相对工件的运动,此种方法属于焊接电弧移动、工件固定不动。另一种方法是将筒体放在一平板拖车的支承架上,平板拖车由电动机带动沿地轨移动,移动速度可以调节,将焊车支承于焊缝上部,焊接时焊车固定不动,由拖车带动工件移动进行焊接。
(1)20钢钢板、厚度为14mm的锅炉筒体纵缝双面埋弧焊
① 坡口形式为I形坡口。
② 装配间隙为0~1mm。
③ 焊接材料:焊丝牌号为H08MnA,焊丝直径为3mm,焊剂牌号为HJ431。
④ 电流种类和极性为直流反接。
⑤ 焊接参数:焊接电流为400~500A,电弧电压为34~36V,焊接速度为27.5m/h。
⑥ 操作要求为正反两面各焊一层,先焊反面一层(筒体内),在正面(筒体外)用碳弧气刨清根后焊一层。
⑦ 焊后外观要求余高为0~3mm,焊缝宽度为10~20mm,其他无超标缺陷。
(2)60万千瓦机组锅炉筒体纵缝的焊条电弧+窄间隙埋弧焊
① 母材牌号为SA299钢,板厚为170mm。
② 接头坡口形式如图2-15所示。
图2-15 接头坡口形式
③ 焊接材料:焊条电弧牌号为E7018-A,焊条直径为4mm、5mm,焊丝牌号为S3Mo,焊丝直径为4mm,焊剂牌号为SJ101。
④ 预热温度为150~250℃,层间温度为150~250℃。
⑤ 焊接参数:焊条电弧焊采用直流反接,打底焊时,焊接电流为170~190A(ϕ4mm),电弧电压为22~24V;填充层及盖面层采用ϕ5mm焊条,焊接电流为220~240A,电弧电压为23~25V;埋弧焊时,第一层焊接电流为550~580A,其他层焊接电流为500~550A,电弧电压为29~31V,焊接速度为29~31m/h。
⑥ 焊条电弧焊焊接70°反面坡口(筒体内纵缝焊缝),在正面(筒体外)清根后用埋弧焊焊满U形坡口。
⑦ 后热温度为150~200℃,保温时间为2h。
⑧ 焊后热处理温度610~630℃,保温时间为2.5h。
⑨ 焊后外观要求余高为0~3mm,焊缝宽度盖过坡口2~7mm。
2.2.7 容器大接管自动埋弧焊
厚壁容器球形封头(材料为19Mn5)上的大口径接管(材料为20MnMo)如图2-16所示。
图2-16 大口径接管
① 焊缝为全焊透结构,坡口形式如图2-17所示。加工时,先在球形封头上按划线用半自动割圆机气割中心孔,然后在立车上加工至所需尺寸,并清除坡口区的水、锈、油等污物,由反面装搭中心接管。
图2-17 坡口形式
② 选用直径为4mm的M10MnMo焊丝,配用250G焊剂,焊丝必须经350~400℃烘干2h。
③ 采用MZ-1000型自动埋弧焊机,机头由小车式改装为旋转式,安置在焊接升降架上,焊接专用装置如图2-18所示,焊接过程中靠机头回转,焊接速度实行无级调整。
图2-18 焊接专用装置
1—焊接架;2—旋转机构;3—机头
④ 焊前工件可整体进炉预热,或用环形加热圈进行局部火焰加热,预热温度为200℃。施焊时,应先用焊条电弧进行封底,焊条为J507。封底层达到6mm以上时即可进行自动埋弧焊,焊条电弧焊与自动埋弧焊间隔时间不宜过长。大接管自动埋弧焊焊接参数见表2-10,焊接坡口顺序如图2-19所示。
图2-19 焊接坡口顺序
表2-10 大接管自动埋弧焊焊接参数
⑤ 焊接结束立即进行消氢处理,消氢处理的温度为300~350℃,保温2h,可按局部预热方法进行。处理后需在焊缝背面用碳弧刨清根,若焊缝已冷至150℃以下,则需重新预热后再碳弧刨。清根后,应做磁粉深伤检查裂纹,然后用焊条电弧焊(J507)焊妥背面焊缝。
⑥ 中心接管焊后,应单独进行消除应力热处理,其温度、时间规范如图2-20所示。热处理结束后,再按上述程序进行第二只、第三只接管的开孔、焊接及焊后处理。
图2-20 消除应力热处理温度、时间规范
⑦ 所有大接管焊后,应进行焊缝的无损探伤,其要求见表2-11。
表2-11 大接管焊缝无损探伤要求
大接管焊接采用自动埋弧焊代替焊条电弧焊工艺,既能有效地提高焊接质量及生产率,又能大大减轻焊工的劳动强度。除了封头接管外,筒身上呈马鞍形焊缝的接管,只要采用能按马鞍形轨迹运动的焊接专用装置,同样也能实现自动焊,马鞍形自动焊专用装置如图2-21所示。此外,如将球形封头置于焊接变位机上,则普通焊机也能进行焊接,但这一方法的缺点是接管较难对准中心线。焊接变位机如图2-22所示。
图2-21 马鞍形自动焊专用装置
图2-22 焊接变位机
2.2.8 30m3奥氏体不锈钢发酵罐埋弧焊
(1)技术条件
板材为06Cr19Ni10,板厚δ=10mm;筒体直径为2400mm,长为L=9896mm;工作压力为0.25MPa;工作介质为发酵液蒸气;工作温度为145℃。
(2)焊接工艺规范
采用I形坡口,根部间隙为4mm,坡口及两侧50mm以内应清理干净,不得有油污及杂质;焊丝为H0Cr21Ni10,并清理干净,直径为4mm;焊剂为HJ260,烘干规范为250℃保温2h;电源为直流反接;焊接参数见表2-12。
表2-12 30m3不锈钢发酵罐的焊接参数
为防止475℃脆化及σ脆性相析出,焊接过程中,采用反面吹风及正面及时水冷的措施,快速冷却焊缝。
焊后进行焊缝外观检验,外观合格则进行20%的X射线探伤,且符合JB/T 4730.2—2005《承压设备射线检测》Ⅱ级要求,同时对工艺进行检查:试板进行X射线探伤和力学性能试验,合格后进行整体水压试验,试验压力为0.31MPa。
2.2.9 厚10mm的Q235A低碳钢板I形坡口对接双面焊(带焊剂垫)
(1)焊前准备
1)焊件技术要求
① 首先将待焊接钢板板边擀平,从而保证钢板的平面度,防止两块钢板组对时发生错边;然后将待焊接钢板板边刨边或铣边,通过机加工保证钢板边缘的直线度。从而才能保证焊缝的组对间隙均匀,防止因局部焊缝间隙过大而导致焊漏。
② 对待焊接接头进行清理,将焊缝两侧20~30mm范围内的铁锈、油污、氧化皮清除干净,使露出金属光泽,以防止产生气孔。
③ 将钢板组对,要求组对间隙和错边量见表2-13。
表2-13 组对间隙和错边量
④ 采用焊条电弧焊进行定位焊。定位焊缝距离正式焊缝端部30mm,定位焊间距400~600mm,定位焊缝长度为50~100mm。
2)焊接材料
① 定位焊采用的焊条型号为E4315或E4303,直径为4mm或3.2mm。
② 埋弧焊采用H08A焊丝,焊丝直径为5mm或4mm,焊剂牌号为HJ431。
③ 焊条、焊剂按照规定烘干后使用。
(2)焊接操作
① 焊接顺序 首先将焊缝背面衬焊剂垫,焊接一面焊缝,然后将钢板翻身,焊接另一侧背面焊缝。
② 焊接参数 焊接参数见表2-14。
表2-14 焊接参数
2.2.10 电站锅炉主焊缝的双面埋弧焊
(1)技术要求
铜筒材料:20g,厚度δ=42mm。
工作压力:3.82MPa。
焊缝表面:外形尺寸符合图样和工艺文件的规定;焊缝及热影响区表面无裂纹、未熔合、夹渣、弧坑、气孔和咬边。
焊缝X射线探伤:按JB/T 4730.2—2005Ⅱ级。
焊接接头力学性能:σb =400~500MPa,σs =225MPa,δ5 =23%,冷弯α=180°,AkV =27J。
焊接接头宏观金相:没有裂纹、疏松、未熔合、未焊透。
(2)焊接工艺
① 坡口形状及尺寸如图2-23所示。
图2-23 电站锅炉主焊缝对接坡口的形状及尺寸
② 选用的焊接材料为ϕ5mm H08MnA焊丝和HJ431焊剂。
③ 焊接参数见表2-15。采用多层搭接焊,焊层分布如图2-24所示,层间温度为100~250℃。焊丝偏移量见表2-16。
图2-24 电站锅炉主焊缝的焊层分布图
表2-15 电站锅炉主焊缝埋弧焊的焊接参数
表2-16 电站锅炉主焊缝埋弧焊的焊丝偏移量mm
① 为焊丝距坡口侧壁的距离。
2.2.11 H型钢厚板对接埋弧焊
板材:Q345(16Mn),厚度δ=40mm。
焊接材料:焊丝为H08MnA,ϕ4mm,焊剂为SJ101,使用前烘焙温度为300~350℃,保温2h。
坡口形式如图2-25所示,坡口加工采用刨边机。若采用火焰切割,则将坡口处0.5mm的硬化层磨去。坡口及侧面(2δ+30mm)应做超声波检查,确定焊修或报废。坡口及附近30mm范围表面上,应无水分、油污、锈迹和毛刺。
图2-25 H型钢厚板对接埋弧焊的坡口尺寸
定位焊缝长60~70mm,间距400mm。焊前母材的清理、预热、焊条选用和烘焙与正式施焊时相同。
引弧板和引出板的尺寸为100mm×75mm,其上的坡口与焊件一致。
预热温度为107℃,预热宽度为坡口每侧76mm。层间温度为150~180℃,焊接参数见表2-17。
表2-17 H型钢对接埋弧焊的焊接参数
2.2.12 乙烯蒸馏塔纵缝的埋弧焊
工作温度:-70℃。
工作压力:0.6MPa。
板材:0.9Mn2V(正火),厚度为16mm。
焊接材料:焊丝为H08Mn2MoVA,焊剂为HJ250,使用前烘干温度为300~350℃,保温2h。
坡口形式为I形,根部间隙为4mm。
采用直流电源反接。
焊前将坡口两侧各50mm范围内的水分、油及污物清理干净,并除锈及氧化皮,直至露出金属光泽。
焊接定位焊缝时采用W707焊条,焊前烘干温度为350℃,保温1h。焊接电流:ϕ4mm焊条为140~180A。
焊接第一层里面焊缝时采用焊剂垫,并使焊剂垫与筒体紧密贴合,不得有间隙。乙烯蒸馏塔筒体纵缝埋弧焊焊接参数见表2-18。
表2-18 乙烯蒸馏塔筒体纵缝埋弧焊的焊接参数
2.2.13 大直径筒体环缝对接双面埋弧焊
(1)焊前准备
1)焊件技术要求
① 大直径圆形筒体对接环焊缝的双面埋弧焊,先在焊剂垫上焊接内侧环缝。焊剂垫由滚轮和承托焊剂的带组成,如图2-26所示,利用圆形筒体与焊剂之间的摩擦力带动筒体一起转动,并不断地向焊剂垫上添加焊剂。然后焊接外侧环缝。
图2-26 筒体对接环焊缝的双面埋弧自动焊示意图
1—滚轮;2—焊剂;3—焊件;4—外侧焊位;5—内侧焊位;6—带
② 两段筒体组对时,应防止发生错边量过大的现象,并保证焊缝的组对间隙均匀,防止因局部焊缝间隙过大而导致焊漏。
③ 对待焊接接头进行清理,将焊缝两侧20~30mm范围内的铁锈、油污、氧化皮清除干净,使露出金属光泽,以防止产生气孔。
④ 采用焊条电弧焊进行定位焊。定位焊缝长度为50~100mm,应对称布置。
2)焊接设备 在进行圆形筒体对接环焊缝焊接时,焊机小车可固定在悬臂架上,焊接速度由滚动架转动进行调节。
(2)焊接操作
① 焊接顺序 首先焊接筒体内侧对接环焊缝,然后焊接筒体外侧对接环焊缝。焊丝与焊件的相应位置非常关键,焊件的直径越大,允许焊丝偏移的尺寸就越大,这是因为焊件直径越大,在同一偏移中心角的情况下,所对应的弧长就越大;环缝的焊接速度越大,允许焊丝偏移的尺寸就越大,这是为了使熔池和熔渣能在适当的位置凝固,以免造成铁液流失或下淌,保证焊缝质量。
② 内侧焊道的操作技术 当焊接内侧环焊缝时,焊丝偏移见图2-27(a),如果是小直径管,则偏移的距离往往会小于30mm。焊丝的偏移使得焊丝处于上坡焊的位置,其目的是使焊缝有足够的熔深。
图2-27 环焊缝焊接时焊丝的偏移
当焊接厚壁对接焊缝时,随着焊接层数的增加,相当于管子直径在减小,因而焊丝的偏移距离应由大到小变化。从多层焊的焊接来讲,底层焊缝要求有一定的熔深,焊缝宽度不宜过大,故要求偏移距离大一;而焊到焊缝表面时,则要求有较大的焊缝宽度,这时偏移可以小一些。
③ 外侧焊道的操作技术 当焊接外侧环焊缝时,焊丝偏移见图2-27(b),如果是小直径管,则偏移的距离往往会小于30mm。焊丝的偏移使得焊丝处于下坡焊的位置,这样,一可减小熔深避免烧穿,二可使得焊缝成形美观。
当焊接厚壁对接焊缝时,随着焊接层数的增加,相当于管子直径在增大,因而焊丝的偏移距离应由小到大变化。从多层焊的焊接来讲,底层焊缝要求有一定的熔深,焊缝宽度不宜过大,故要求偏移距离小一些;而焊到焊缝表面时,则要求有较大的焊缝宽度,这时偏移可以大一些。
2.2.14 液化石油气储罐筒节的埋弧焊
(1)基本情况
液化石油储气罐属于Ⅱ类压力容器,罐体材料为16MnDR低温钢,焊接方法采用埋弧焊,罐体尺寸直径×长×板厚为1800mm×6000mm×14mm,焊后要求罐体整体进行热处理。液化石油储气罐筒节结构如图2-28所示。
图2-28 液化石油储气罐筒节结构图
(2)坡口形式
采用I形坡口,坡口处共焊两层焊缝,第一层焊缝焊完后,用碳弧气刨对焊缝进行清根,把未焊透、焊接缺陷刨掉,再用角磨机把刨槽内外的氧化、渗碳、渗铜层等都磨掉,最后用埋弧焊焊接第二层。坡口形式见图2-29。
图2-29 液化石油储气罐坡口形式
(3)焊接材料
液化石油储气罐应具备较高的综合力学性能,根据等强度原则,焊接材料匹配如下:ϕ4mm的10Mn2焊丝,SJ101焊剂,焊条电弧焊定位,焊条牌号为J507。焊条焊前烘焙温度为350~400℃,保温1h。焊剂焊前经300~350℃烘焙,保温1~2h。
焊剂的碱度对16MnDR钢的低温韧性有很大影响,焊剂碱度越大,焊缝中的含氧量越低,焊缝金属的冲击韧度越高。选用SJ101焊剂,是因为它属于碱性焊剂,焊剂中的碱性氧化物MgO和CaO的含量较高,含P、S量较低,松装密度小,熔点高等,适用于大热输入的焊接。SJ101焊剂的主要成分见表2-19。
表2-19 SJ101焊剂的主要成分(质量分数)%
(4)焊接操作
埋弧焊焊接时,焊接参数应选择快速焊、小热输入、层间温度控制在150℃,先焊各个罐节的纵缝,然后再焊罐节及储气罐封头环形焊缝。液化石油储气罐的焊接参数见表2-20。液化石油储气罐体环境埋弧焊焊丝的偏移位置如图2-30所示。
表2-20 液化石油储气罐的焊接参数
图2-30 液化石油储气罐体环缝埋弧焊焊丝的偏移位置示意图
(5)焊后热处理
液化石油储气罐体焊后,为了使焊缝组织晶粒细化,改善焊接接头的组织与性能,增加焊缝抗应力腐蚀的能力,消除焊接残余应力,从而提高焊缝的冲击韧度,罐体应进行整体热处理。
2.2.15 厚板的埋弧自动焊在生产实践中的应用
某厂生产制作的冷却筒体,材质为日本产SB410,板厚分别为28mm和32mm。需进行工艺评定试验,现将工艺试验规范列举如下。
(1)28mm厚板的工艺评定试验
① 接头形式 接头形式采用双面不对称V形坡口,坡口形式如图2-31所示。
图2-31 接头形式
② 焊接参数 焊接参数如表2-21所示。
表2-21 焊接参数
③ 其他要求 环境温度≥5℃。背面碳弧气刨清根。
(2)28mm(25mm)厚板的埋弧自动焊
① 接头形式 接头坡口采用不对称双面V形坡口,如图2-32所示。
图2-32 接头坡口形式
② 焊接参数 焊接参数见表2-22。
表2-22 焊接参数
③ 其他要求 环境温度≥5℃。背面碳弧气刨清根。