林范軍

摘 要：

在壓力容器等特種設(shè)備的制造過程中，對于焊接工藝評定0Cr18Ni9不銹鋼板與20#碳鋼管子插入式管板焊條電弧焊型式試驗件的制作，給我們的生產(chǎn)效率帶來很大阻力。按照評定標(biāo)準(zhǔn)要求將兩套試驗件十字分割后做金相分析。通過分析發(fā)現(xiàn)缺陷率已達(dá)到25%，與標(biāo)準(zhǔn)要求相差甚遠(yuǎn)。為了降低焊接缺陷率，我們進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計、原因分析、確定要因，制定對策和措施，最終研究出一套可行焊接工藝方案，保證了此類焊接接頭的焊縫質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：

不銹鋼與碳鋼;焊條電弧焊;插入式管板接頭;金相分析;方案研究

中圖分類號：

TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：16723198（2014）23019002

西安長慶科技工程有限責(zé)任公司高新產(chǎn)品研制中心多年來以壓力容器和撬裝設(shè)備為生產(chǎn)主流，制造過程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是焊縫質(zhì)量，對于帶坡口插入式管板焊接接頭采用RT或UT進(jìn)行無損檢測，既不經(jīng)濟也不實用。根據(jù)壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，帶坡口插入式管板焊接接頭通過制作焊接工藝評定試驗和與之相配套的表面無損檢測作為衡量設(shè)備此類焊縫質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。由于生產(chǎn)需求，現(xiàn)要求補充焊條電弧焊的不銹鋼與碳鋼帶坡口插入式管板焊接工藝評定，在制作型式試件過程中，通過金相分析發(fā)現(xiàn)試樣中存在多處缺陷，如圖1所示。所以需要認(rèn)真研究，找出缺陷產(chǎn)生的原因，以保證今后在焊接設(shè)備中此類焊接接頭的焊縫質(zhì)量。

圖1 兩套（8件）型式試驗件及放大圖

1 存在問題

在這次不銹鋼與碳鋼帶坡口插入式管板焊接型式試驗中制作了兩套試件（8塊樣），通過進(jìn)行金相分析和表面檢查，發(fā)現(xiàn)其中有2塊試樣存在缺陷，合計缺陷總數(shù)為16處，缺陷率為整個試樣總數(shù)的25%，分類統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果如表1，由數(shù)據(jù)統(tǒng)計表可以看出，在型式試驗試樣中未熔合和未焊透為主要缺陷。

2 原因分析

針對不銹鋼與碳鋼帶坡口插入式管板焊接焊縫中存在的焊接缺陷，我們通過制作關(guān)聯(lián)圖對其進(jìn)行了多方面的分析討論。

3 確定要因

根據(jù)關(guān)聯(lián)圖，采取現(xiàn)場調(diào)查、驗證和分析的方法，對這次試驗焊接質(zhì)量的影響因素進(jìn)行了逐個確認(rèn)，最終繪制了要因確認(rèn)計劃表2。

4 制定對策

根據(jù)最終確定的3個主要原因制定詳細(xì)的對策表。

5 對策實施

5.1 實施一：提高焊工對不銹鋼與碳鋼插入式焊接的技巧

（1）請專家講述不銹鋼與碳鋼插入式焊接的理論與操作要點：①多層焊時，底層焊道的焊縫表面應(yīng)呈凹形或略凸形，為下一層焊道創(chuàng)造熔合的條件。②在運條時，若板料是不銹鋼，焊條擺動幅度應(yīng)大致相同，但在不銹鋼側(cè)應(yīng)稍停留長些，焊條角度應(yīng)多朝向不銹鋼側(cè)，以保證組織成分的均勻和融合。

③適當(dāng)拉長電弧，增大電流以保證底層母材與母材間、中間層母材與焊縫間、焊縫與焊縫間得到充分熔合。④層間清理必須徹底，避免未熔合、夾渣的發(fā)生。

（2）多次組織焊工試驗練習(xí)，共同討論交流技法，對成熟部分督促焊工加強練習(xí)，使其能夠熟練掌握。

（3）為了增強焊工對技術(shù)難點鉆研的積極性，我們QC小組在中心領(lǐng)導(dǎo)大力的支持下，共同議定了獎勵表彰制度，根據(jù)貢獻(xiàn)程度的不同對先進(jìn)者給予表彰獎勵。

5.2 實施二：查閱不銹鋼材料的性能對焊接的影響料，制定應(yīng)對措施

根據(jù)目前存在的0Cr18Ni9焊接的問題，通過小組查閱資料收集信息：

（1）從化學(xué)成分看，0Cr18Ni9中W（Cr）和W（Ni）是碳鋼的幾十倍，W（C）大約是普通碳鋼的1/2。

（2）從物理特性比較，0Cr18Ni9的熱導(dǎo)率時碳鋼的1/2左右;線膨脹系數(shù)比碳鋼大約50%。通過調(diào)整工藝參數(shù)和改變焊接技法來促進(jìn)熔合速度，提高元素的熔合比，以保證完全熔合、焊透。

5.3 實施三：制定出合理的焊接工藝參數(shù)

（1）現(xiàn)場通過焊接試件測試調(diào)整焊接參數(shù)。

（2）制作焊接工藝規(guī)程，加強對施焊人員在焊前的技術(shù)交底。

（3）現(xiàn)場監(jiān)督檢查施焊人員所用的焊接工藝參數(shù)。

6 效果檢查

（1）金相檢測通過重新制作兩套焊接試驗試樣，經(jīng)金相分析檢測，缺陷率由25%降低為5%，缺陷性質(zhì)由四項降低為一項，缺陷數(shù)由16點降低為1點，且尺寸大小完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，最終達(dá)到了QC小組確定的將缺陷率降為最小，并符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的目標(biāo)。

（2）應(yīng)用效果：在三甘醇脫水裝置和配套容器設(shè)備的不銹鋼與碳鋼插入式管板結(jié)構(gòu)的焊接中，已得到很好應(yīng)用，所有焊工都已熟練掌握并得到應(yīng)用。

7 結(jié)語

通過成功解決不銹鋼與碳鋼插入式焊接的焊接質(zhì)量難題，使壓力容器等特種設(shè)備的焊接質(zhì)量有了很大提高，同時在今后還應(yīng)做到：（1）加強焊工在不銹鋼與碳鋼插入式焊接技術(shù)理論知識的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，使焊工能夠完全掌握本材料本形式下的焊接技巧。（2）要求焊工對不銹鋼與碳鋼插入式焊接嚴(yán)格按照合理的焊接工藝進(jìn)行實踐練習(xí)，最終達(dá)到對不銹鋼與碳鋼插入式焊接熟練操作的水平。（3）焊接技術(shù)員熟練掌握不銹鋼與碳鋼焊接技術(shù)要點，以便在焊接設(shè)備時合理有效的指導(dǎo)焊工進(jìn)行操作。另外在今后壓力容器和撬裝設(shè)備制造中，還應(yīng)借鑒這一方案繼續(xù)發(fā)現(xiàn)尋找更多的焊接問題，以提高整體設(shè)備的焊接質(zhì)量，減少了安全事故發(fā)生的概率。

參考文獻(xiàn)

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[3]壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)[S].