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        焊材及保護(hù)氣對20G 焊接工藝及性能的影響分析

        2022-02-02 08:33:42賀延偉馬文軍
        石油化工建設(shè) 2022年8期
        關(guān)鍵詞:二氧化碳?xì)?/a>藥芯焊材

        李 琳 賀延偉 馬文軍

        陜西化建工程有限責(zé)任公司 陜西楊凌 712100

        在榆神能化50 萬t/ a 煤基乙醇項(xiàng)目上,陜西化建工程有限責(zé)任公司(以下簡稱陜西化建)擬采用自動焊機(jī),使用藥芯焊絲匹配混合氣保護(hù)焊接工藝。但公司目前只儲備有藥芯焊絲CHT711 匹配二氧化碳?xì)夂附庸に囋u定,不能滿足現(xiàn)場需求,需要重新評定。

        鑒于此,對目前市面在售的藥芯焊材和保護(hù)氣進(jìn)行了市場調(diào)研和技術(shù)分析,發(fā)現(xiàn)焊材廠家針對不同的保護(hù)氣有專門的藥芯焊絲匹配。就20G 而言,焊材廠給出兩種焊材匹配:藥芯焊絲CHT711 匹配二氧化碳?xì)夂虲HT711M 匹配混合氣(80%Ar20%CO2)。從操作角度考慮,焊工更愿意用混合氣(80%Ar20%CO2),因其焊接飛濺小于用二氧化碳?xì)獗Wo(hù)的焊接飛濺。

        通過調(diào)研得知,CHT711 的市場銷量遠(yuǎn)大于CHT711M,焊工會選擇用CHT711 匹配混合氣(80%Ar20%CO2)進(jìn)行焊接,超出了已有合格工藝的評定范圍。另一方面,從售價和供貨周期來說,CHT711M 的售價高于CHT711,供貨周期更長。

        為了驗(yàn)證采用CHT711 匹配混合氣(80%Ar20%CO2)所得到的焊接接頭力學(xué)性能是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,同時考慮通過試驗(yàn)優(yōu)化出性價比更好的焊材。通過和大西洋技術(shù)中心協(xié)調(diào)溝通,大西洋自貢焊材廠專門為本次試驗(yàn)生產(chǎn)了一盤(20kg)CHT711M 藥芯焊絲。本次研究針對大西洋生產(chǎn)的碳鋼用藥芯焊絲CHT711 匹配二氧化碳?xì)?、CHT711 匹配混合氣(80%Ar20%CO2)及CHT711M 匹配混合氣(80%Ar20%CO2)三種焊材和保護(hù)氣匹配,采用氬弧焊打底+ 全位置氣保焊自動焊工藝,對所形成的三種20G 焊接接頭進(jìn)行工藝性試驗(yàn)、無損檢測、力學(xué)性能分析和經(jīng)濟(jì)性分析,進(jìn)而優(yōu)選出性價比更好的焊材- 保護(hù)氣組合,給施工現(xiàn)場提供技術(shù)參考。

        1 焊接工藝

        三種焊材和保護(hù)氣匹配采用表1 所示焊接工藝施焊。焊接位置:5G,水平固定。坡口形式見圖1,焊接參數(shù)見表2。

        表1 三種焊材和保護(hù)氣匹配的焊接工藝條件

        表2 焊接參數(shù)

        圖1 坡口示意圖

        藥芯焊絲化學(xué)成分和性能對比見表3,由表可見,標(biāo)準(zhǔn)對CHT711 藥芯焊絲和CHT711M 藥芯焊絲熔敷金屬化學(xué)成分和力學(xué)性能的要求相同。而從實(shí)測值來看,CHT711M 焊絲的硫、磷含量更低,力學(xué)性能更好。

        表3 焊材熔敷金屬化學(xué)成分及機(jī)械性能

        2 外觀成型

        焊接接頭外觀成型如圖2 所示,從圖中可以看出,焊縫外觀成型良好,焊縫均勻有光澤。具體來講,CHT711 配混合氣(80%Ar20%CO2)的飛濺小,成型良好;CHT711M 配混合氣(80%Ar20%CO2)的飛濺小,成型良好;CHT711 配二氧化碳?xì)獾娘w濺大,容易堵噴嘴,操作性差,成型良好。

        圖2 焊接接頭外觀成型照片

        焊接接頭按照NB/ T47013- 2015 要求進(jìn)行了無損檢測,檢測結(jié)果均為一級片,合格。三組焊接工藝評定試件按照NB/ T47013- 2015B 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行射線檢測,結(jié)果均合格。

        3 焊接接頭性能和經(jīng)濟(jì)性分析

        依據(jù)NB/ T47014- 2014《承壓設(shè)備焊接工藝評定》標(biāo)準(zhǔn)要求,分別對三組評定試件的焊接接頭進(jìn)行了拉伸、彎曲、沖擊試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表4 所示。由表可見,三組焊接工藝評定的力學(xué)性能指標(biāo)均滿足NB/ T47014- 2014《承壓設(shè)備焊接工藝評定》標(biāo)準(zhǔn)要求,評定合格。

        從表4 分析可知,CHT711M 配混合氣(PQR21- 55)強(qiáng)度最高、韌性最差,焊材和保護(hù)氣綜合成本最高;CHT711 配二氧化碳?xì)猓≒QR21- 56)強(qiáng)度最低、韌性居中,焊材和保護(hù)氣綜合成本最低;CHT711 配混合氣(PQR21- 54)強(qiáng)度居中、韌性最好,焊材和保護(hù)氣綜合成本中等。

        表4 三種焊接工藝所得焊接試驗(yàn)接頭力學(xué)性能

        焊接接頭的強(qiáng)韌性是評價焊接接頭力學(xué)性能是否達(dá)標(biāo)的重要指標(biāo),在滿足焊接接頭強(qiáng)度要求的前提下,更好的韌性更有利于保證焊接接頭質(zhì)量。雖然焊材廠家建議混合氣(80%Ar20%CO2)匹配專門的CHT711M 使用,但通過以上工藝性試驗(yàn)和焊接接頭力學(xué)性能分析,建議選擇CHT711 配混合氣(80%Ar20%CO2)進(jìn)行焊接,既能保證焊接質(zhì)量,又容易操作,施工成本相對適中。

        4 結(jié)論

        (1) 三組焊接工藝評定的力學(xué)性能指標(biāo)均滿足NB/ T47014- 2014《承壓設(shè)備焊接工藝評定》標(biāo)準(zhǔn)要求,評定合格。

        (2)CHT711M 配混合氣(80%Ar20%CO2)焊接飛濺小,外觀成型良好,強(qiáng)度最高、韌性最差,焊材和保護(hù)氣綜合成本最高。

        (3)CHT711 配二氧化碳?xì)夂附语w濺大,容易堵噴嘴,外觀成型良好,強(qiáng)度最低、韌性居中,焊材和保護(hù)氣綜合成本最低。

        (4)CHT711 配混合氣(80%Ar20%CO2)焊接飛濺小,外觀成型良好,強(qiáng)度居中,韌性最好,焊材和保護(hù)氣綜合成本中等。

        綜上所述,推薦選擇CHT711 配混合氣(80%Ar20%CO2)焊接20G 材料,既能保證焊接質(zhì)量,又容易操作,施工成本相對適中。

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