趙瑞輝 朱云貴

1. 常用實(shí)芯焊絲的產(chǎn)品

我公司主要制造化工壓力容器設(shè)備，在產(chǎn)品焊接生產(chǎn)中。常常遇到如內(nèi)件、加強(qiáng)圈、加強(qiáng)筋、梯子平臺(tái)墊板、吊耳或支座墊板與殼體相焊的E類接頭。此類接頭數(shù)量較多，工作量大，之前一直采用焊條電弧焊進(jìn)行焊接，工作效率低，質(zhì)量較差，為此，需要采用效率更高，焊接質(zhì)量更好的焊接方法。熔化極氣體保護(hù)焊在壓力容器非受壓元件之間及其與受壓元件之間的接頭中已廣泛應(yīng)用，相比焊條電弧焊，具有熔敷效率高，接頭數(shù)量少，焊縫成形美觀，實(shí)芯焊絲焊后無(wú)清渣工作，焊接熱輸入低，焊接變形小等優(yōu)點(diǎn)。我公司常采用實(shí)芯焊絲進(jìn)行焊接的產(chǎn)品主要有丙烯汽提塔、脫甲烷塔、脫乙烯塔、乙烯精餾塔、乙烯冷卻器等低溫設(shè)備。

2. 實(shí)芯焊絲應(yīng)用案例

目前國(guó)內(nèi)熔化極氣體保護(hù)焊在壓力容器中的應(yīng)用，僅限于普通的碳鋼、低合金鋼、不銹鋼材質(zhì)，在低溫鋼，尤其是09Mn Ni DR材質(zhì)的焊接應(yīng)用案例較少，我公司使用哈爾濱焊接研究所生產(chǎn)的09Mn Ni DR用實(shí)芯焊絲，進(jìn)行了焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，以驗(yàn)證在產(chǎn)品中的可用性。

（1）試驗(yàn)?zāi)覆脑囼?yàn)用09MnNiDR 鋼板（16mm厚）的供貨狀態(tài)為正火態(tài)，其化學(xué)成分和力學(xué)性能如表1和表2所示。試件規(guī)格為550mm×110mm×16mm，兩塊試板組對(duì)焊接。

（2）試驗(yàn)焊材 試驗(yàn)焊材選用哈爾濱焊接研究所生產(chǎn)的HS09Mn Ni DR氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲，φ 1.2mm，其化學(xué)成分和力學(xué)性能如表3和表4所示。

（3）試驗(yàn)方法及工藝 試件焊接采用熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW），保護(hù)氣體為8 0%Ar+20%CO2，氣體流量為1 5~20L/mi n。焊接采用單面焊背面成形技術(shù)，坡口形式及焊接順序如圖1所示，焊接參數(shù)如表5所示。焊前不需預(yù)熱，坡口應(yīng)清理干凈，焊接采用多層多道焊，焊絲微擺動(dòng)，控制層間溫度低于150℃，熔滴過(guò)渡形式為細(xì)顆粒過(guò)渡，焊接位置為立焊（3G），焊接后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，熱處理工藝曲線如圖2所示。

表1 試驗(yàn)用09MnNiDR化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表2 試驗(yàn)用09MnNiDR力學(xué)性能

表3 試驗(yàn)用HS09MnNiDR焊絲化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）

表4 試驗(yàn)用HS09MnNiDR焊絲熔敷金屬力學(xué)性能

（4）試驗(yàn)結(jié)果與分析 按照NB/T47014—2011標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，試件焊后經(jīng)外觀檢測(cè)，100%RT和100%MT檢測(cè)，均未發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷，表明該焊絲焊接工藝性能良好，易于操作。試件熱處理后取樣進(jìn)行拉伸、彎曲、沖擊、硬度等試驗(yàn)項(xiàng)目，試驗(yàn)結(jié)果如表6~表9所示。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看到，兩組評(píng)定試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度均高于母材的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最小抗拉強(qiáng)度430MPa，彎曲試樣均完好無(wú)缺陷，低溫-70℃沖擊試驗(yàn)值大于47J，焊接接頭具有足夠的韌性。試驗(yàn)結(jié)果表明，該實(shí)芯焊絲焊接可以保證焊接接頭的力學(xué)性能滿足NB/T47014—2011標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。

圖1 坡口形式及焊接順序

圖2 消應(yīng)力熱處理工藝曲線

表5 焊接參數(shù)

表6 拉伸試驗(yàn)結(jié)果

表7 彎曲試驗(yàn)結(jié)果

表8 沖擊試驗(yàn)結(jié)果

表9 硬度試驗(yàn)結(jié)果 （HBW）

3. 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)試驗(yàn)證明，熔化極氣體保護(hù)焊所用實(shí)芯焊絲HS09Mn Ni DR可以保證焊接接頭的力學(xué)性能符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，我公司在如丙烯汽提塔、脫乙烯塔、乙烯精餾塔、乙烯冷卻器等09Mn Ni DR材質(zhì)產(chǎn)品中，已應(yīng)用于內(nèi)件、墊板等非受壓元件與殼體相焊的接頭中。經(jīng)過(guò)無(wú)損檢測(cè)合格，焊縫表面良好，質(zhì)量穩(wěn)定，相比焊條電弧焊提高了生產(chǎn)效率，減少了焊材的浪費(fèi)，降低了生產(chǎn)成本，值得推廣應(yīng)用。

隨著焊絲生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，藥芯焊絲由于可以通過(guò)調(diào)整藥粉配方來(lái)滿足焊縫金屬的各種性能和化學(xué)成分要求，熔敷效率高于實(shí)芯焊絲，焊接飛濺少，工藝適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已在普通鋼材制造的壓力容器中廣泛應(yīng)用，并具有取代實(shí)芯焊絲的趨勢(shì)。但由于藥芯焊絲存在易受潮且不易重新烘干的缺點(diǎn)，這對(duì)于焊接接頭低溫沖擊韌性要求較高的低溫鋼材料來(lái)講，不宜使用，因此焊材生產(chǎn)廠家未來(lái)應(yīng)重視低溫鋼焊接材料用熔化極氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲的研發(fā)和推廣。