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影响埋弧双丝焊焊缝质量的各种因素分析
作者:上海三航-亚新太钢管有限公司 许蓉蓉
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交流电焊机, 直流电焊机, 气体保护焊机, 埋弧焊机, 高频焊接机, ...
摘要:分析了在埋弧双丝焊工艺中影响其焊接质量的各项因素,包括焊接参数(如极性、电流、电压、焊速)和焊接工艺条件(如焊接辅材的选择、双丝的间距、焊丝倾角)等,并提供了生产西气东输X60钢管时编制的《焊接工艺指导书》。

一、概述

据资料统计,我国焊接工作量已达到世界焊接强国的水平,因此提高焊接生产效率和焊接质量,减少焊接缺陷存在的高效焊接方法已成为实际生产的迫切需求。焊接生产效率,从某干叶,角度上讲,主要是由单位时间内填充金属的熔化量——熔敷速度来衡量的。但提高熔敷速度意味着热输入的增加,对于采用单一电弧焊接而言,为防止由于热输人增加而引起的焊接变形,一般采用提高焊接速度的方法。但因焊接速度的提高易产生未焊透、焊道不连续、咬边等缺陷,因此需优化焊接工艺。在我们焊管制作行业中都已采用了多丝焊(双丝、三丝)的焊接方法,提高了焊接生产率同时保证了焊缝的质量。在“西气东输”上海管网一期工程中我们使用了双丝焊焊接工艺,因而有效地避免了上述缺陷的产生,提高了生产效率。

目前,在多丝埋弧焊焊接方法中应用最多的还是双丝焊。双丝焊焊接方法是埋弧焊接方法的进一步完善,是两个独立的电弧在一个共用的熔池中焊接,以达到提高焊速,改善焊缝质量的最终效果。

在双丝焊焊接中,前丝作为先导焊丝直接作用于母材上,而后丝则作用在前丝所形成的金属熔池上。当进行双丝焊接时,除了应对进行单丝焊时所注意的各种因素给予遵循外,还要考虑双丝焊的相关因素对焊缝的影响。

本文对影响双丝焊的各种因素分别加以定性或半定量地说明和讨论。

二、西气东输X60钢管的《焊接工艺指导书》

1.焊接工艺指导书(A)

外径:813mm钢级:X60(L415)

卷宽:1550mm 壁厚:12.7mm

焊接方法:埋弧焊(SAW)

(1)焊接材料西气东输X60钢管焊接所需焊丝及焊剂见表1。

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注:H08C代表H08MnMoTiB。

SJ10G 1.70~0.425mm(10~40目)。

(2)焊前准备焊丝的位置及布置图分别见表2和图1。

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2.焊接工艺指导书(B)

焊接材料的消耗量如表3所示。焊缝形状、焊缝尺寸要求及坡口简图分别见图2和表4。表5为X60钢管的焊接工艺参数。

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三、双丝焊的影响因素

1.焊丝的极性

(1)前丝一般采用直流反接法,目的是得到较大的熔深,在较高的焊速时得到较稳定的电弧。如果采用直流正接,则所耗的焊接功率增加,得到的熔深小,焊速也提不高。

(2)后丝采用交流供电,以便减少与前丝电弧问的相互影响与磁偏吹。

2.电流

在双丝焊焊接时,焊缝的熔深几乎完全由前丝确定,一般双丝焊控制的内焊的熔深比为58%~62%,以减少焊瘤和缺陷的发生率,所需熔深以及焊缝容积的大小基本上确定了电流的大小。外焊的前丝电流确定也一样,保证内外焊交熔量在2~3mm即可。

而后丝的电流大小应足以将焊缝适当填充并防止产生过烧。一般后丝电流比前丝减少:20%~50%即可,如后丝电流过大则焊缝的边缘会不规则。

3.电压

电压是焊缝截面积形状的决定因索。一般情况下,前丝应尽可能采用较低的电压28~34V,以获得稳定的电弧和较大的熔深。提高前丝的电压则焊缝加宽,在一定范围内可以减小焊缝的中间凹陷现象,但太高的电压会导致焊缝不规则,同时焊缝的凹陷现象再次出现。

后丝的电压影响焊缝的形状和焊缝的宽度,一般后丝电压比前丝高3~5v,但太高最终会在焊缝中间出现凹陷。

4.焊速

提高焊速使熔深减小、焊宽减小。焊速太高,则焊缝中间出现凹陷;但焊速太低时.则会使电弧不稳定,产生焊缝夹渣。

5.焊丝的直径

一般情况下,前丝为¢4mm,后丝为¢3mm,根据壁厚可适当调整。

6.焊丝与焊剂

选择适用交直流,较高焊速下性能良好的焊剂。我公司在“西气东输”工程中选用SJ101G氟碱型烧结焊剂,配H08C焊丝、X60级管线钢在焊速为1.2~1.3m/min下,冲击吸收功(-20℃)≥120J,满足工程要求。

7.焊剂的堆高

焊剂的堆高应调节到使后丝的厚度刚能略微看到其弧光闪烁为佳。如果焊剂太厚,使熔池所受压力增加,从而产生不规则的表面粗糙焊缝,焊接中产生的气体外泄困难,使焊缝容易出现气孔。

焊剂的加入点一般选择在前丝的前2s左右,否则焊剂的流动会影响电弧.

8.偏心距

为获得最大的熔深及光滑的焊道,必须将焊点置于一定的偏移量f。图1中,外焊点采用下坡偏移量f1、2=10~125mm,内焊点采用上坡偏移量f3=10~125mm。调节时注意:f1、2越大,焊缝越宽,呈凹陷、扁平,熔深减小,易造成未熔合;f3越大,焊缝窄而高,呈凸现,易造成咬边。一般要从试验优化选取中获得最佳的偏移量。

9.两焊丝间的距离

前后丝间的距离一般设在15~20mm。减小间距,焊缝变窄,熔深加大,焊缝余高显著提高,两电弧相互影响增大,焊渣与熔融金属易结合,产生灰渣;加大间距,使熔池变长,熔深减小,焊宽增加,焊缝余高降低。另外;前后丝尽可能调节在同一直线上,否则易形成焊偏。

10.焊丝倾角

在标准情况下,前丝调整到垂直于钢管表而,后丝向后倾斜10º~15º,倾角越大,焊宽增加,焊缝余高减小。

四、结语

显而易见,由于双丝焊两焊丝的电弧在同一熔池中燃烧,提高了总的焊接电流,因此提高了熔敷效率和焊接速度,提高了生产牢。单位时间内焊缝成形的热输入量减少,因而热影响区减小,接头力学性能提高。同时两根焊丝交替送进同一熔池,对熔池具有搅拌作用,从而降低了气孔敏感性:,细化了晶粒,改善了焊缝质量。

总之,合理调节和控制好各种焊接参数和工艺条件,是获得优良焊缝质量的保证。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (5/26/2008)
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