付洪亮,毛雅麗,徐有寧,史俊瑞

(沈陽工程學(xué)院,沈陽,110136)

0 介紹

壓力容器多為高溫高壓設(shè)備，制造過程中對(duì)焊縫質(zhì)量要求較高。埋弧焊是電弧在焊劑保護(hù)層下進(jìn)行燃燒焊接的一種焊接方法。埋弧焊的小車（焊車）都裝有自動(dòng)變速送絲機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)，焊接時(shí)自動(dòng)送絲及行走，焊縫成型美觀，生產(chǎn)效率高，焊接質(zhì)量穩(wěn)定,因此，埋弧焊適于壓力容器焊接，所覆蓋材料包括含碳量不超過0.25%低碳鋼、普通低合金鋼和不銹鋼等。

1 焊接材料

鋼制壓力容器的材料應(yīng)符合壓力容器標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)材料部分的各項(xiàng)要求，焊接材料依據(jù)母材的化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接接頭的抗裂性能和焊后是否熱處理及耐低溫、耐腐蝕等使用條件綜合考慮，加以選擇，但必須保證焊縫金屬的性能不低于相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基本金屬性能。碳素鋼和低合金鋼或低合金鋼和低合金鋼之間及異種鋼接頭，一般選用與鋼材相應(yīng)的抗裂性能較好的焊接材料。焊絲和焊劑應(yīng)存放在10～25℃，相對(duì)濕度＜60% 的庫房內(nèi)。焊絲在使用前要進(jìn)行清除油污、打磨銹蝕，焊劑應(yīng)烘干。焊接材料的選用可參見表1。

2 接頭型式及坡口尺寸

接頭型式按GB/T 985.2-2008《埋弧焊的推薦坡口》執(zhí)行，自動(dòng)焊可采用對(duì)接接頭、搭接接頭、丁字接頭。這里只以對(duì)接接頭型式為例加以研究。由于自動(dòng)焊焊接電流較大，所以碳鋼一般板厚在δ ＜8mm 時(shí)，可以不開坡口，不銹鋼一般板厚在δ ＜10mm 時(shí)，可以不開坡口。

表1 常用焊接材料選用表

焊縫形狀系數(shù)對(duì)接頭型式至關(guān)重要，焊縫形狀系數(shù)對(duì)于溶池結(jié)晶方向有直接影響，φ=b/h=1.3～2（φ 為焊縫成形系數(shù)，H 為溶深），從而影響焊縫質(zhì)量，因此對(duì)焊縫形狀要加以控制。要獲得良好的焊縫形狀系數(shù)，重要的是正確選擇焊接規(guī)范及坡口型式。具體見圖1。

圖1 坡口型式

3 焊前準(zhǔn)備

焊接之前，焊工要認(rèn)真了解工藝圖紙上的要求，了解焊縫要求，了解焊縫型式，坡口尺寸，無損檢測要求、產(chǎn)品材料的鋼號(hào)、焊絲、焊劑牌號(hào)等。認(rèn)真檢查坡口型式尺寸，組對(duì)間隙及對(duì)口錯(cuò)邊量。按MZ-1000 自動(dòng)焊機(jī)操作規(guī)程，首先將焊絲、焊劑分別裝入焊絲盤及焊劑斗內(nèi)，然后接通電源，檢查空載，焊絲升降，小車及大臂前進(jìn)、后退是否正常，調(diào)好外特性，做好焊接準(zhǔn)備。清除坡口表面及兩側(cè)20mm 范圍內(nèi)的氧化皮、油污、銹蝕等。

4 焊接過程

焊接規(guī)范的選擇，自動(dòng)焊的焊接規(guī)范，包括電流、電弧電壓、焊接速度和焊絲直徑等，這些規(guī)范直接影響焊縫熔寬、熔深，正確的選擇焊接規(guī)范是保證焊縫質(zhì)量和外觀成形的重要條件，常用的參數(shù)及規(guī)范可參見表2：

表2 埋弧焊焊接參數(shù)

要保證焊絲伸出長度，伸出長度過長,焊絲熔化速度過快成型不好；伸出長度過短，易粘在電阻上,使電弧外露。一般伸出長度為55-60mm。焊劑顆粒在0.4-3mm 范圍內(nèi)為宜，反復(fù)使用的焊劑發(fā)現(xiàn)有粉末狀及板結(jié)時(shí)，應(yīng)立即篩出，以利焊劑的透氣性，能防止產(chǎn)生氣孔。另外還要保證焊接層次，為獲得良好的焊接接頭塑性，當(dāng)板材較厚時(shí)應(yīng)多層焊，每層熔敷金屬厚度不超過5mm 為宜。焊接時(shí)要注意觀察電流表、電壓表等，焊接規(guī)范變動(dòng)時(shí)，要隨時(shí)調(diào)整。

5 熱處理及焊接質(zhì)量要求

產(chǎn)品在焊接時(shí)，是否需要預(yù)熱，預(yù)熱溫度是多少，焊后是否需要熱處理，熱處理規(guī)范如何，由產(chǎn)品工藝確定。當(dāng)母材溫度低于0℃時(shí)，必須在坡口兩側(cè)100mm 范圍內(nèi)預(yù)熱到150℃后，再行施焊。

壓力容器焊接后，焊縫內(nèi)外表面應(yīng)符合以下規(guī)定：

（1）焊縫表面或熱影響區(qū)不得有裂紋。

（2）焊縫局部咬邊深度不得大雨0.5mm，連續(xù)長度小于等于100mm，兩側(cè)咬邊的總長度不得大于焊縫總長的10%。

（3）焊縫表面無氣孔。

（4）焊縫幾何形狀符合質(zhì)量要求。

6 結(jié)論

經(jīng)過試驗(yàn)及工程實(shí)踐，總結(jié)出壓力容器埋弧自動(dòng)焊焊接工藝，在工程實(shí)際應(yīng)用中取得了良好效果，為工程實(shí)踐積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。在壓力容器制造中，由于埋弧焊熔深大、生產(chǎn)率高、機(jī)械操作的程度高、焊接質(zhì)量穩(wěn)定，所以成為壓力容器最主要焊接方法。

[1] 全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).壓力容器GB150- 2011[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011.

[2] 全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定NB/T47014-2011(JB/T4708)[S].北京:中國能源局出版,2011.

[3] 全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).壓力容器焊接規(guī)程N(yùn)B/T47015-2011(JB/T4709)[S].北京:中國能源局出版,2011.

[4] 全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).埋弧焊的推薦坡口GB/T985.2-2008[S].北京:中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)出版,2008.