趙占勝

（陜西航天機(jī)電環(huán)境工程設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，陜西 西安710100）

0 引言

21世紀(jì)以來，建設(shè)一個(gè)新型、多功能的航天發(fā)射場才能滿足我國航天事業(yè)高速發(fā)展的需求，海南的0XX工程就是為了滿足新一代無毒、無污染運(yùn)載火箭和新型航天器發(fā)射任務(wù)的需求而誕生。新發(fā)射場建成后，主要承擔(dān)地球同步軌道衛(wèi)星、大質(zhì)量極軌衛(wèi)星、大噸位空間站和深空探測衛(wèi)星等航天器的發(fā)射任務(wù)。該工程中管道介質(zhì)多樣，包含氮?dú)?、氦氣、氧氣、煤油、液氮、液氧等；工作形式多樣，包含配氣臺、換熱器、各種高低壓供氣管道、真空閥門及管道等。管道對余高，流量保障，潔凈度，可脫落物，多余物，氧化程度，焊接變形、空間尺寸的控制都成為焊接過程中的重要問題。經(jīng)過現(xiàn)場反復(fù)試驗(yàn)，歸納總結(jié)，實(shí)踐證明“搖把焊”加“內(nèi)填絲”可以在不改變原有焊接設(shè)備的前提下解決以上問題，提高生產(chǎn)效率[1-2]，保證發(fā)射場建設(shè)質(zhì)量，并在其他相關(guān)項(xiàng)目中推廣。

1 焊縫質(zhì)量要求

該項(xiàng)目中焊接質(zhì)量要求高，在配氣臺管道為了保證供氣流量所有直徑小于20mm的管道要求通球檢驗(yàn)，100%射線探傷，I級焊縫。室內(nèi)、外線高壓供氣管道100%射線探傷，I級焊縫，內(nèi)部無氧化物、可脫落物、多余物并且要求內(nèi)焊縫余高均勻，焊縫光滑，顏色呈銀白或金黃色。真空閥組件空間尺寸復(fù)雜，焊縫成形美觀，真空度達(dá)到工藝要求。

2 產(chǎn)生的質(zhì)量問題

在焊接過程中，對于直徑小于20mm管道正面焊接觀察困難，余高難控制均勻，導(dǎo)致通球檢驗(yàn)通過率較低；對于室外高壓管道現(xiàn)場焊接，內(nèi)部氬氣保護(hù)不好，造成內(nèi)焊縫氧化，形成氧化皮容易脫落成為管道內(nèi)多余物，焊縫內(nèi)壁不光滑，顏色程黑色或灰色；對于低溫真空管道及閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊縫密集，焊接位置困難，容易變形，空間尺寸不合格，焊縫外觀成型不好，容易產(chǎn)生缺陷，造成真空度達(dá)不到要求。

3 焊接質(zhì)量問題帶來的危害

配氣臺管道余高過高，會(huì)造成管道內(nèi)壁嚴(yán)重“縮徑”，造成供氣流量受阻，增大管內(nèi)氣體的壓力，而大口徑管道內(nèi)壁的氧化會(huì)造成內(nèi)焊縫表面形成氧化層，在受到高壓氣體的沖擊或震動(dòng)時(shí)容易脫落，成為管道內(nèi)多余物，損壞系統(tǒng)中的設(shè)備。真空閥空間尺寸的不合格會(huì)導(dǎo)致安裝位置無法安裝，真空度達(dá)不到要求，會(huì)成為不符合加工要求的報(bào)廢品。

4 焊接原理

傳統(tǒng)焊接管道是在管道圓周的12點(diǎn)方向，當(dāng)電弧在焊道內(nèi)燒焊，成熔池并打開溶孔后加入焊絲，反復(fù)此過程形成焊縫，在焊接高壓管道時(shí)，由于高壓管道管壁相對比較厚，就需要在焊接時(shí)采用較大的焊接電流，而為了做到單面焊雙面成形以及焊縫的均勻美觀就要保持每一個(gè)溶孔的一致性因此又要采用較慢的焊接速度，這就使得焊道中的溫度過高，室外焊接時(shí)管道的內(nèi)部又不能得到很好的氬氣保護(hù)，就造成內(nèi)焊縫的局部氧化、顏色發(fā)黑或發(fā)灰等現(xiàn)象，影響美觀。并且由于焊道內(nèi)過高的溫度容易造成材質(zhì)的變化，晶粒變得粗大，進(jìn)一步影響焊縫的機(jī)械性能。

5 焊接方法

采用“內(nèi)填絲”的焊接方法，是將焊接位置從12點(diǎn)改至5點(diǎn)位置，焊絲通過對接間隙從管壁內(nèi)加入熔池，利用管道內(nèi)不足的氬氣對焊縫實(shí)施保護(hù)，把一個(gè)單面焊雙面成型的過程便成了內(nèi)壁的單面焊，單面焊無需開溶孔，可以使用較小電流和較快的焊接速度焊接，并且觀察容易，從而保證內(nèi)焊縫成型均勻、顏色完美、無氧化，并具有良好的機(jī)械性能。圖1為焊接坡口形式，可以看出新方法與傳統(tǒng)方法對焊接參數(shù)的影響甚微。圖2為φ95×15厚壁不銹鋼管與彎頭的焊縫成形照片，在焊接完成后即達(dá)到內(nèi)焊縫銀色或金色，無夾渣、未熔合等焊接缺陷，外焊縫美觀整齊。

圖1 焊縫坡口形式

圖2焊縫成形情況

6 結(jié)論

1）“內(nèi)填絲”的焊接方法改變了傳統(tǒng)的焊接方法，通過對電流以及焊縫熔池溫度的控制，使得整個(gè)焊接過程中熱輸入量大幅減少，熱影響區(qū)面積、焊接變形等焊接敏感因素得到有效控制。

2）施焊過程中，觀察方便，保證內(nèi)焊縫余高在3mm以內(nèi)(Φ20以下管道小于1mm)，且成型均勻。

3）“內(nèi)填絲”方法，減小了保護(hù)氬氣的用量，提高了焊接速度，節(jié)約了成本，并且能夠得到銀色或金色的優(yōu)質(zhì)內(nèi)焊縫，滿足高要求條件下的焊接質(zhì)量。

4）底層焊接，一次成型，X光探傷I級合格率99%，減少了返修率。

5）無需添加任何多余設(shè)備和多余工序，操作簡易，方便快捷，效果顯著。

［1］陳海華,張軍華.小經(jīng)管TIG焊打底內(nèi)填絲技術(shù)[J].試采技術(shù),2010(6),31(33):33-35.

［2］汪濤.加絲手工鎢極氬弧焊工藝的研究與應(yīng)用[J].湖北電力,2003(12),27(6):56-57.