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關(guān)鍵詞:焊接;金屬;能量;技術(shù)
1、焊接技術(shù)概論
1.1焊接過程的物理本質(zhì)
焊接是兩種或兩種以上同種或異種材料通過原子或分子之間的結(jié)合和擴(kuò)散連接成一體的工藝過程.促使原子和分子之間產(chǎn)生結(jié)合和擴(kuò)散的方法是加熱或加壓,或同時(shí)加熱又加壓。
1.2焊接的分類
金屬的焊接,按其工藝過程的特點(diǎn)分有熔焊,壓焊和釬焊三大類。
1.2.1熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài),不加壓力完成焊接的方法。熔焊時(shí),熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化,形成熔池。熔池隨熱源向前移動(dòng),冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。在熔焊過程中,如果大氣與高溫的熔池直接接觸,大氣中的氧就會(huì)氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池,還會(huì)在隨后冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷,惡化焊縫的質(zhì)量和性能。為了提高焊接質(zhì)量,人們研究出了各種保護(hù)方法。例如,氣體保護(hù)電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣,以保護(hù)焊接時(shí)的電弧和熔池率;又如鋼材焊接時(shí),在焊條藥皮中加入對(duì)氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧,就可以保護(hù)焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進(jìn)入熔池,冷卻后獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。
1.2.2壓焊是在加壓條件下,使兩工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合,又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對(duì)焊,當(dāng)電流通過兩工件的連接端時(shí),該處因電阻很大而溫度上升,當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時(shí),在軸向壓力作用下連接成為一體。各種壓焊方法的共同特點(diǎn)是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程,因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素?zé)龘p,和有害元素侵入焊縫的問題,從而簡(jiǎn)化了焊接過程,也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時(shí)由于加熱溫度比熔焊低、加熱時(shí)間短,因而熱影響區(qū)小。許多難以用熔化焊焊接的材料,往往可以用壓焊焊成與母材同等強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)接頭。
1.2.3釬焊是使用比工件熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料,將工件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于工件熔點(diǎn)的溫度,利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕工件,填充接口間隙并與工件實(shí)現(xiàn)原子間的相互擴(kuò)散,從而實(shí)現(xiàn)焊接的方法。
1.2.4焊接時(shí)形成的連接兩個(gè)被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側(cè)在焊接時(shí)會(huì)受到焊接熱作用,而發(fā)生組織和性能變化,這一區(qū)域被稱為熱影響區(qū)。焊接時(shí)因工件材料焊接材料、焊接電流等不同,焊后在焊縫和熱影響區(qū)可能產(chǎn)生過熱、脆化、淬硬或軟化現(xiàn)象,也使焊件性能下降,惡化焊接性。這就需要調(diào)整焊接條件,焊前對(duì)焊件接口處預(yù)熱、焊時(shí)保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質(zhì)量。另外,焊接是一個(gè)局部的迅速加熱和冷卻過程,焊接區(qū)由于受到四周工件本體的拘束而不能自由膨脹和收縮,冷卻后在焊件中便產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形。重要產(chǎn)品焊后都需要消除焊接應(yīng)力,矯正焊接變形。
1.2.5現(xiàn)代焊接技術(shù)已能焊出無內(nèi)外缺陷的、機(jī)械性能等于甚至高于被連接體的焊縫。被焊接體在空間的相互位置稱為焊接接頭,接頭處的強(qiáng)度除受焊縫質(zhì)量影響外,還與其幾何形狀、尺寸、受力情況和工作條件等有關(guān)。接頭的基本形式有對(duì)接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。對(duì)接接頭焊縫的橫截面形狀,決定于被焊接體在焊接前的厚度和兩接邊的坡口形式。焊接較厚的鋼板時(shí),為了焊透而在接邊處開出各種形狀的坡口,以便較容易地送入焊條或焊絲。坡口形式有單面施焊的坡口和兩面施焊的坡口。選擇坡口形式時(shí),除保證焊透外還應(yīng)考慮施焊方便,填充金屬量少,焊接變形小和坡口加工費(fèi)用低等因素。厚度不同的兩塊鋼板對(duì)接時(shí),為避免截面急劇變化引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中,常把較厚的板邊逐漸削薄,達(dá)到兩接邊處等厚。對(duì)接接頭的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度比其他接頭高。在交變、沖擊載荷下或在低溫高壓容器中工作的聯(lián)接,常優(yōu)先采用對(duì)接接頭的焊接。
搭接接頭的焊前準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單,裝配方便,焊接變形和殘余應(yīng)力較小,因而在工地安裝接頭和不重要的結(jié)構(gòu)上時(shí)常采用。一般來說,搭接接頭不適于在交變載荷、腐蝕介質(zhì)、高溫或低溫等條件下工作。采用丁字接頭和角接頭通常是由于結(jié)構(gòu)上的需要。丁字接頭上未焊透的角焊縫工作特點(diǎn)與搭接接頭的角焊縫相似。當(dāng)焊縫與外力方向垂直時(shí)便成為正面角焊縫,這時(shí)焊縫表面形狀會(huì)引起不同程度的應(yīng)力集中;焊透的角焊縫受力情況與對(duì)接接頭相似。角接頭承載能力低,一般不單獨(dú)使用,只有在焊透時(shí),或在內(nèi)外均有角焊縫時(shí)才有所改善,多用于封閉形結(jié)構(gòu)的拐角處。焊接產(chǎn)品比鉚接件、鑄件和鍛件重量輕,對(duì)于交通運(yùn)輸工具來說可以減輕自重,節(jié)約能量。焊接的密封性好,適于制造各類容器。發(fā)展聯(lián)合加工工藝,使焊接與鍛造、鑄造相結(jié)合,可以制成大型、經(jīng)濟(jì)合理的鑄焊結(jié)構(gòu)和鍛焊結(jié)構(gòu),經(jīng)濟(jì)效益很高。采用焊接工藝能有效利用材料,焊接結(jié)構(gòu)可以在不同部位采用不同性能的材料,充分發(fā)揮各種材料的特長(zhǎng),達(dá)到經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)。焊接已成為現(xiàn)代工業(yè)中一種不可缺少,而且日益重要的加工工藝方法。
1.2.6未來的焊接工藝,一方面要研制新的焊接方法、焊接設(shè)備和焊接材料,以進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和安全可靠性,如改進(jìn)現(xiàn)有電弧、等離子弧、電子束、激光等焊接能源;運(yùn)用電子技術(shù)和控制技術(shù),改善電弧的工藝性能,研制可靠輕巧的電弧跟蹤方法。另一方面要提高焊接機(jī)械化和自動(dòng)化水平,如焊機(jī)實(shí)現(xiàn)程序控制、數(shù)字控制;研制從準(zhǔn)備工序、焊接到質(zhì)量監(jiān)控全部過程自動(dòng)化的專用焊機(jī);在自動(dòng)焊接生產(chǎn)線上,推廣、擴(kuò)大數(shù)控的焊接機(jī)械手和焊接機(jī)器人,可以提高焊接生產(chǎn)水平,改善焊接衛(wèi)生安全條件。
2、焊接-工業(yè)藝術(shù)
焊接的出現(xiàn)迎合了金屬藝術(shù)發(fā)展對(duì)新工藝手段的需要。而在另一方面,金屬在焊接熱量作用下所產(chǎn)生的獨(dú)特美妙的變化也滿足了金屬藝術(shù)對(duì)新的藝術(shù)表現(xiàn)語言的需求。在今天的金屬藝術(shù)創(chuàng)作中,焊接可以而且正在被作為一種獨(dú)特的藝術(shù)表現(xiàn)語言而著力加以表現(xiàn)。本文對(duì)這一技術(shù)的出現(xiàn)與運(yùn)用進(jìn)行了分析。
2.1藝術(shù)創(chuàng)造與工藝方法永遠(yuǎn)是密不可分的。作為一種工業(yè)技術(shù),焊接的出現(xiàn)迎合了金屬藝術(shù)發(fā)展對(duì)新的工藝手段的需要。而在另一方面,金屬在焊接熱量作用下所產(chǎn)生的獨(dú)特美妙的變化也滿足了金屬藝術(shù)對(duì)新的藝術(shù)表現(xiàn)語言的需求。在今天的金屬藝術(shù)創(chuàng)作中,焊接可以而且正在被作為一種獨(dú)特的藝術(shù)表現(xiàn)語言而著力加以表現(xiàn)。金屬焊接藝術(shù)可以作為一種相對(duì)獨(dú)立的藝術(shù)形式以分支的方式從傳統(tǒng)的金屬藝術(shù)中分離出來,這是因?yàn)楹附泳哂兴囆g(shù)性。
2.2焊接可以產(chǎn)生豐富的藝術(shù)創(chuàng)作的表現(xiàn)語言。
焊接通常是在高溫下進(jìn)行的,而金屬在高溫下會(huì)產(chǎn)生許多美妙豐富的變化。金屬母材會(huì)發(fā)生顏色變化和熱變形(即焊接熱影響區(qū)) ;焊絲熔化后會(huì)形成一些漂亮的肌理;而焊接缺陷在焊接藝術(shù)中更是經(jīng)常被應(yīng)用。焊接缺陷是指焊接過程中,在焊接接頭產(chǎn)生的不符合設(shè)計(jì)或工藝要求的缺陷。其表現(xiàn)形式主要有焊接裂紋、氣孔、咬邊、未焊透、未熔合、夾渣、焊瘤、塌陷、凹坑、燒穿、夾雜等。這是個(gè)十分有趣的現(xiàn)象 :焊接的藝術(shù)性通常體現(xiàn)在一些工業(yè)焊接的失敗操作之中,或者說蘊(yùn)藏于一些工業(yè)焊接極力避免的焊接缺陷之中。其次,焊接藝術(shù)語言是獨(dú)特的。選用不同的金屬材料,使用不同的焊接工藝,焊接的藝術(shù)性可以在不同的金屬藝術(shù)形式中發(fā)揮得淋漓盡致。
在焊接雕塑作品中,焊縫和割痕不是作為一種技術(shù)加工的痕跡被動(dòng)地存在,而是以一種精彩的、不可或缺的表現(xiàn)語言著力地加以體現(xiàn)的。一件焊接雕塑,粗的焊縫在雕塑表面,各種不規(guī)則的切割痕跡也變成了藝術(shù)家優(yōu)美的藝術(shù)語言在很多情況下,由于焊接雕塑所追求的粗糙質(zhì)樸的風(fēng)格,金屬的銹蝕、瑕疵也大多根據(jù)作品的需要特意保留,因此,在焊接雕塑中常??梢愿杏X到一種非雕琢的、原始的美。雕塑下部的鋼板拼接處的焊縫很粗大,從焊接工藝的牢固性來看,這顯然不僅僅是出于對(duì)雕塑結(jié)實(shí)程度的考慮,在這件雕塑中,下部幾條扭曲的焊縫已經(jīng)作為雕塑整體審美的一個(gè)重要因素而成為其不可缺少的一部分。從雕塑整體來看,不論是上半部分的文字造型,還是下半部分的肌理處理,到處有扭曲的焊接痕跡的出現(xiàn),整個(gè)作品達(dá)到了整體視覺語言的統(tǒng)一。 手工等離子切割的方法,利用切割時(shí)電流的熱量,使切割邊緣產(chǎn)生熱影響區(qū),這樣就給亮白色的不銹鋼“染”上了一圈略帶漸變的色彩。同時(shí),通過對(duì)焊接規(guī)范的調(diào)節(jié),割槍噴出的強(qiáng)烈氣流會(huì)在切割鋼板熔化的瞬間在切割邊緣“吹”起一圈隨機(jī)形成的肌理,在切割完成金屬冷卻后,固化為一道美麗的割痕,與中間平坦光亮的不銹鋼板材形成了質(zhì)感的對(duì)比。這種隨機(jī)效果的形成過程帶有一定的偶然性,但又是在一定的焊接規(guī)范下必然產(chǎn)生的現(xiàn)象。從尺寸的角度考慮,尺寸較大的焊接藝術(shù)壁飾可采用半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊,較小的可采用手工鎢極氬弧焊。
如果把一幅壁飾作品看成一幅畫的話,畫面中的點(diǎn)、線、面、黑、白、灰甚至顏色的處理都可以通過焊接的方法來實(shí)現(xiàn)。各種型號(hào)、各種材質(zhì)的金屬絲,應(yīng)用不同的焊接工藝會(huì)在畫面上以不同的形式出現(xiàn)。不同金屬的顏色不同,不銹鋼的亮銀色、鋁材的亞銀色、碳鋼的烏亮色,鈦鋼、青銅、紫銅、黃銅而且就鋼材來說,不同的鋼材在高溫受熱時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同的顏色變化,即焊接熱影響區(qū)不同。另外,切割也是焊接藝術(shù)壁飾創(chuàng)作的方法之一,既可以與焊接結(jié)合使用,也可以單獨(dú)使用,這完全取決于創(chuàng)作者的創(chuàng)作意圖和對(duì)工藝與效果的掌握程度。以上所述的這些方法綜合起來,變化的豐富可想而知。
3、焊接作業(yè)中發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故的原因
3.1焊接切割作業(yè)時(shí),尤其是氣體切割時(shí),由于使用壓縮空氣或氧氣流的噴射,使火星、熔珠和鐵渣四處飛濺(較大的熔珠和鐵渣能飛濺到距操作點(diǎn)5m以外的地方),當(dāng)作業(yè)環(huán)境中存在易燃、易爆物品或氣體時(shí),就可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故。
3.2在高空焊接切割作業(yè)時(shí),對(duì)火星所及的范圍內(nèi)的易燃易爆物品未清理干凈,作業(yè)人員在工作過程中亂扔焊條頭,作業(yè)結(jié)束后未認(rèn)真檢查是否留有火種。
3.3氣焊、氣割的工作過程中未按規(guī)定的要求放置乙炔發(fā)生器,工作前未按要求檢查焊(割)炬、橡膠管路和乙炔發(fā)生器的安全裝置。
4、焊接作業(yè)中發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故的防范措施
4.1焊接切割作業(yè)時(shí),將作業(yè)環(huán)境lOm范圍內(nèi)所有易燃易爆物品清理干凈,應(yīng)注意作業(yè)環(huán)境的地溝、下水道內(nèi)有無可燃液體和可燃?xì)怏w,以及是否有可能泄漏到地溝和下水道內(nèi)可燃易爆物質(zhì),以免由于焊渣、金屬火星引起災(zāi)害事故。
4.2高空焊接切割時(shí),禁止亂扔焊條頭,對(duì)焊接切割作業(yè)下方應(yīng)進(jìn)行隔離,作業(yè)完畢應(yīng)做到認(rèn)真細(xì)致的檢查,確認(rèn)無火災(zāi)隱患后方可離開現(xiàn)場(chǎng)。
4.3應(yīng)使用符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程要求的氣瓶,在氣瓶的貯存、運(yùn)輸、使用等環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。
4.4對(duì)輸送可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的管道應(yīng)按規(guī)定安裝、使用和管理,對(duì)操作人員和檢查人員應(yīng)進(jìn)行專門的安全技術(shù)培訓(xùn)。
4.5焊補(bǔ)燃料容器和管道時(shí),應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況確定焊補(bǔ)方法。實(shí)施置換法時(shí),置換應(yīng)徹底,工作中應(yīng)嚴(yán)格控制可燃物質(zhì)的含影實(shí)施帶壓不置換法時(shí),應(yīng)按要求保持一定的電壓。工作中應(yīng)嚴(yán)格控制其含氧量。要加強(qiáng)檢測(cè),注意監(jiān)護(hù),要有安全組織措施。
關(guān)鍵詞 復(fù)合板;焊接;焊接原則
中圖分類號(hào)TU5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2011)44-0140-02
復(fù)合板在我國工藝中裝置中得到廣泛的應(yīng)用,工藝焊接過程主要是針對(duì)復(fù)合板的焊接?,F(xiàn)代工藝中的轉(zhuǎn)化爐就是利用復(fù)合鋼板生產(chǎn)完成,其基層材料為15CrMoR,復(fù)合材料為06Cr18Ni10Ti,通過這種材料生產(chǎn)出來的設(shè)備具有防腐蝕能力強(qiáng),生產(chǎn)出的設(shè)備強(qiáng)度高。
利用復(fù)合板生產(chǎn)出的設(shè)備性價(jià)比高,但其自身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,給焊接工作的實(shí)施造成諸多的不便,其施工的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于不銹鋼以及各種耐高溫材料。
1 復(fù)合板焊接
復(fù)合板的焊接過程會(huì)根據(jù)焊接對(duì)象的本身結(jié)構(gòu)的不同、焊接環(huán)境的不同而采用不同的焊接材料與工藝手段。在本文中以轉(zhuǎn)化爐的焊接過程為列來描述復(fù)合板的焊接工藝流程。
1.1 焊接設(shè)備信息
本次焊接對(duì)象為降料槽,該設(shè)備的使用環(huán)境惡劣,其設(shè)計(jì)的壓力參數(shù)為3.5MPa,溫度為150℃,設(shè)備容器中的液體主要為腐蝕性粘稠狀漿液,具有較強(qiáng)的堿性腐蝕性,該設(shè)備的殼體材料主要由15CrMoR與06Cr18Ni10Ti組成。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)分析可以知道,其基層材料以及復(fù)合材料符合國家規(guī)定的材料標(biāo)準(zhǔn)要求,即通過GB13296-91以及GB/T3280-92標(biāo)準(zhǔn),而且其能夠承受標(biāo)準(zhǔn)的力學(xué)要求:屈服強(qiáng)度為367MPa,而抗壓強(qiáng)度為560MPa,延伸率為32%,材料的內(nèi)外彎程度達(dá)標(biāo)。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)檢查,發(fā)現(xiàn)該設(shè)備的結(jié)構(gòu)信息都符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),只有了解焊接設(shè)備的具體性能要求,才能很好的選擇焊接工藝手段。
1.2 焊接可行性分析
1.2.1 基層材料分析
基層主要材料為15CrMoR,材料中含有大量的Cr,Mn,Mo元素,金屬材料中含這種元素可以有效提高鋼板內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,但這些金屬元素具有強(qiáng)烈的淬硬傾向,在焊接過程中需要進(jìn)行熱循環(huán)冷卻處理,在一定的冷卻速度下,由于焊縫金屬以及金屬熱效應(yīng)影響,容易在焊接層形成對(duì)冷裂敏感的顯微組織結(jié)構(gòu)。除此之外,該材料中還含有大量的或許碳元素結(jié)構(gòu),這容易造成在焊接過程中熱區(qū)域具有不同程度的熱裂紋敏感效應(yīng),而且當(dāng)材料中還殘留對(duì)焊接過程不宜的元素時(shí),容易造成焊接回火脆性以及長(zhǎng)時(shí)脆變。
1.2.2 復(fù)合層材料分析
基層與復(fù)合層的焊接過程使用的是同種材料焊接技術(shù),但是在焊接的過渡層采用的是異種材料的焊接技術(shù)。復(fù)合層主要材料是06Cr18Ni10Ti,它與基礎(chǔ)層比較,具有以下特性:熱導(dǎo)率低、電阻高、線膨脹系數(shù)大。在對(duì)過渡層進(jìn)行焊接時(shí),容易引起焊接變形,造成焊接裂紋的產(chǎn)生。為了保障焊接的順利進(jìn)行,對(duì)焊接過渡層的施工過程中必須控制好焊接方向以及順序,其次需要選擇合適的超合金焊接材料,如果選擇不當(dāng),容易造成不銹鋼焊縫的嚴(yán)重稀缺現(xiàn)象,更容易形成馬氏體淬硬組織。通常還會(huì)由于焊接不當(dāng),使復(fù)合層種的Cr,Ni元素滲入到基層,而使復(fù)合板產(chǎn)生嚴(yán)重脆化。
1.3 焊接
1.3.1 焊接接口
在焊接過程中首先是對(duì)焊接接頭的設(shè)計(jì),根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境原因,擬定焊接接口方式如下圖所示:
在焊接實(shí)施過程中,加工坡口時(shí),需要控制進(jìn)刀量,使進(jìn)刀量盡可能的小,而對(duì)其的冷卻,嚴(yán)禁用油冷卻,施工過程要保持破口表面光滑。在剝離復(fù)層時(shí),理論上是剝離3mm左右,但是在實(shí)際操作過程中,應(yīng)該盡快能的多剝離一些,應(yīng)該保持在3.5mm~4.0mm為宜,其原因是復(fù)合金屬面板一般是通過爆炸焊接而成,復(fù)合材料與基層材料之間由于爆炸力的作用,而成鋸齒狀相接,如果只是將3mm的復(fù)層剝離,可能基層表面還會(huì)殘留一定量的復(fù)合材料,從而影響焊接效果。
1.3.2 焊接預(yù)熱
焊接預(yù)熱可以有效的防止低合金與耐熱鋼焊接過程中產(chǎn)生接頭冷裂紋以及再熱裂紋。焊接的預(yù)熱溫度主要由焊接鋼材的含碳量、接頭的約束度以及焊縫殊氣體的含量來決定。預(yù)熱的溫度并非越高越好,這需要根據(jù)焊接環(huán)境來決定,比如本文中討論的15CrMoR基層材料的預(yù)熱溫度就不能夠太高,其溫度應(yīng)該控制在馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度范圍以內(nèi),一般其溫度控制在150℃~200℃,而在預(yù)熱過程中,應(yīng)該盡量控制預(yù)熱區(qū)的寬度,使其大于焊接焊壁厚度的4倍,而且不能小于160mm。比如在某次作業(yè)中,由于操作人員施工不當(dāng),未對(duì)母材進(jìn)行預(yù)熱處理就開始進(jìn)行焊接處理,當(dāng)焊接完成、冷卻后,發(fā)現(xiàn)母材和焊縫交界的融合線上產(chǎn)生了裂縫,最后只能進(jìn)行二次作業(yè),先對(duì)焊接體進(jìn)行預(yù)熱,然后進(jìn)行焊接。
1.3.3過渡層焊接
過渡層的焊接是整個(gè)焊接過程的關(guān)鍵所在,在焊接過程中應(yīng)該注意焊接的方向與順序,需要控制好焊接的融合比例以及焊接速度,應(yīng)該以小焊接熱輸入為主,以此來控制好過渡層的焊接作業(yè)工作。
過度焊接難點(diǎn)在于過渡層的開裂問題。我們?cè)趯?shí)際工作中采取復(fù)合板15CrMoR層處采用加焊條先焊,然后再焊接06Cr18Ni10Ti不銹鋼層處。焊完后15CrMoR層處開裂,用碳弧氣刨剔除開裂處。用常規(guī)焊接工藝焊接剔除的地方,加熱去應(yīng)力后可保證焊接非常成功。
2結(jié)論
復(fù)合板的焊接過程包括同種、異種鋼面的焊接過程,在焊接過程中有不同的焊接破口型式以及不同的焊接順序和焊接材料,但是只要把握好焊接原則,注重焊接細(xì)節(jié)與理論的結(jié)合,就能夠控制好焊接作業(yè)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1]鄧托.焊接裂紋的成因及控制[J].南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2007(3).
關(guān)鍵詞:逆變;焊接電源;焊接技術(shù)
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.027
進(jìn)入21世紀(jì)以來,社會(huì)正經(jīng)歷著多個(gè)方面的共同改革,其中不僅僅有基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改革,還伴隨著一定的信息技術(shù)改革,并且出現(xiàn)了最為先進(jìn)的智能控制技術(shù)。而其中的很多內(nèi)容都對(duì)焊接領(lǐng)域造成了最為直接的影響,同時(shí)帶動(dòng)了所有科學(xué)領(lǐng)域的全面發(fā)展,使得他們的研究方向有了本質(zhì)上的改善。在焊接領(lǐng)域的發(fā)展當(dāng)中,本身已運(yùn)用了一定的新技術(shù),而這些新技術(shù)的運(yùn)用,除了給焊接領(lǐng)域形成了較大的發(fā)展空間,還使得焊接學(xué)科面臨著新時(shí)代的各種挑戰(zhàn)。而在焊接技術(shù)發(fā)展的過程中,出現(xiàn)了相當(dāng)多的先進(jìn)技術(shù)和材料。而焊接結(jié)構(gòu)也在這個(gè)時(shí)期朝著全新的方向進(jìn)行發(fā)展,整體的質(zhì)量變得相當(dāng)輕,而且體積也十分小,強(qiáng)度反而變得更高。此外,由于國內(nèi)微電子技術(shù)和航天領(lǐng)域的不斷發(fā)展,使得焊接技術(shù)必須具有較為穩(wěn)定且焊接的飛濺必須十分小的特征,整體的質(zhì)量也需要相當(dāng)可靠,而這樣的狀況對(duì)整個(gè)焊接電源形成全新的發(fā)展要求[1]。
1 逆變焊接電源的發(fā)展?fàn)顩r
伴隨著時(shí)代的發(fā)展,現(xiàn)代的自關(guān)斷器件不斷的增加,而其功率也在不斷的提升當(dāng)中,甚至涌現(xiàn)出了一些價(jià)格低效率高的開關(guān)器件,而在這些器件的驅(qū)動(dòng)下,其中的保護(hù)模塊進(jìn)行了迅速的更新?;『改孀兤鲗儆诋?dāng)前時(shí)代的全新逆變器,其經(jīng)歷了最初的晶體管弧逆變器,一直發(fā)展到了現(xiàn)如今的效益晶體弧焊逆變器,并衍生出測(cè)全新的IGBT逆變器。而國際上相當(dāng)有名的焊接公司都對(duì)這一逆變器進(jìn)行了研究,并且將逆變焊機(jī)作為主要的研究對(duì)象和產(chǎn)品研制,尤其是西方國家,對(duì)于逆變焊機(jī)的市場(chǎng)爭(zhēng)奪相當(dāng)激烈。而我國現(xiàn)階段的逆變焊機(jī)種類也十分多,其中不僅有基礎(chǔ)的晶體管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管,而且包括了IGBT,它們被廣泛的應(yīng)用到了手弧焊機(jī)、CO2焊機(jī)和空氣離子切割機(jī)當(dāng)中。
現(xiàn)階段,我國的產(chǎn)品發(fā)展已將IGBT作為了最為主要的逆變器發(fā)展方向,并且對(duì)于其中的產(chǎn)品優(yōu)化有了相當(dāng)大的關(guān)注度,已在當(dāng)前的市場(chǎng)當(dāng)中進(jìn)行了全面的推廣和應(yīng)用。所出售的逆變焊機(jī)主要是小功率的逆變焊機(jī),而對(duì)于大功率的逆變焊機(jī)開發(fā),國內(nèi)仍然沒有較好的策略,并且相比于國外的逆變電源,國內(nèi)依然有著相當(dāng)大的差距。而且逆變技術(shù)的應(yīng)用在焊接的領(lǐng)域當(dāng)中還包括了電阻焊電源。通常而言逆變點(diǎn)焊機(jī)所包括的變壓器十分小,而可以控制的精確度卻相當(dāng)高,能夠用在實(shí)際的精密焊接當(dāng)中具有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿Α0殡S著80時(shí)代出現(xiàn)了逆變點(diǎn)焊機(jī),西方國家項(xiàng)目推出了各種各樣的焊接產(chǎn)品,并且廣泛的應(yīng)用在汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域,逐步建立起了以逆變點(diǎn)焊機(jī)器人為主的焊裝線,使得逆變電阻和逆變電源能夠投入實(shí)際的使用當(dāng)中。
逆變電焊機(jī)主要被應(yīng)用在較小功率的焊接當(dāng)中,并且小功率的焊接點(diǎn)往往都會(huì)在實(shí)際的電子工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中。但是逆變電源的發(fā)展依舊不成熟,需要進(jìn)行深層次的研究和開發(fā)。而很多的逆變電源本身的體積十分小,重量也比較輕,能夠?qū)崿F(xiàn)較高的節(jié)能省材效果,由于整體的工作頻率相當(dāng)高,因而還需要具有較高的反應(yīng)速度,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)良好的輸出,切實(shí)改善整體的焊接工藝。因而在以后的發(fā)展當(dāng)中,需要將逆變電源完全的運(yùn)用在自動(dòng)化和半自動(dòng)化的焊接設(shè)備當(dāng)中,進(jìn)而使得更多的焊接設(shè)備在選擇配套電源的時(shí)候選用逆變焊接電源[2]。
2 逆變焊接電源以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展
2.1 基礎(chǔ)的開關(guān)元件優(yōu)化
對(duì)于弧焊逆變器而言,功率開關(guān)元件屬于它的核心部件,而且它對(duì)于逆變電源的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化有著最為直接的影響。伴隨著功率開關(guān)元器件的不斷發(fā)展,弧焊逆變器成為了新時(shí)期主要的焊接工具,并且在功率開關(guān)元器件的基礎(chǔ)上,進(jìn)行著深層次的開發(fā)和優(yōu)化。而它的多樣化發(fā)展也使得逆變焊機(jī)能夠進(jìn)行多種容量以及特性上的開發(fā),進(jìn)而使得功率元器件可以朝著多樣化的方向發(fā)展。而在這個(gè)時(shí)候,要想提高整個(gè)逆變電源的可靠性,必然需要選擇一些性能較好、可靠性較好的開關(guān)元器件,進(jìn)而簡(jiǎn)化當(dāng)前逆變電源當(dāng)中的電路設(shè)計(jì),充分解決現(xiàn)階段的逆變焊機(jī)大功率的設(shè)計(jì)難點(diǎn),進(jìn)而提高逆變電源的可靠性。從當(dāng)前的功率元器件發(fā)展來看,晶體管式的弧焊逆變器將會(huì)逐漸的退出市場(chǎng),并且完全被最新的IGBT弧焊逆變器所代替。而功率的開關(guān)元器件也在這個(gè)時(shí)期朝著相當(dāng)高的容量化和集成化發(fā)展,并且所具有的功能會(huì)相當(dāng)多,很容易實(shí)現(xiàn)完全的控制。
2.2 磁性材料的相關(guān)發(fā)展
在高頻率的弧焊逆變器當(dāng)中,經(jīng)常會(huì)使用到一定的磁性器件,而這些磁性器件往往有著相當(dāng)多的全新特點(diǎn),并且磁性電流往往都是一些非正弦的,其中的磁化效果很可能并不是對(duì)稱的。而在某些電路當(dāng)中需要采取一定的去磁措施,如果磁性材料在較高的頻率當(dāng)中運(yùn)行,則其中的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)工藝都需要進(jìn)行深層次的完善,而對(duì)于這一方面的內(nèi)容,我國并沒有很好的了解還需要進(jìn)行深層次的拓展。最后,由于大功率弧焊逆變器在使用的過程中,經(jīng)常會(huì)運(yùn)用到高頻率的變壓器,而它的磁化工作本身不太對(duì)稱,因而對(duì)于變壓器的要求相當(dāng)高。
3 結(jié)語
逆變焊接電源以及相關(guān)的焊接技術(shù)在時(shí)代的發(fā)展當(dāng)中,必然會(huì)得到最為廣泛的應(yīng)用,并為當(dāng)前的焊接產(chǎn)生最為高效的推動(dòng)作用。
參考文獻(xiàn):
【作者單位】:浙江萬亨機(jī)械制造公司新技術(shù)研發(fā)車間
【關(guān)鍵詞】:數(shù)控激光焊接機(jī)組成 原理 工藝
中圖分類號(hào): P755.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
當(dāng)前我國已經(jīng)成為名副其實(shí)的工業(yè)大國,鈑金行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭很迅猛,在市場(chǎng)中占有的地位和分量也越來越重要,不僅給我們的企業(yè)帶來了龐大的經(jīng)濟(jì)利益,也給我們居民的生產(chǎn)和生活帶來了便利。這個(gè)跟我們生活密切相關(guān)的相對(duì)金屬機(jī)加工比重僅占20%-30%的行業(yè),將會(huì)隨著工業(yè)的發(fā)展扮演著重要的角色。提到鈑金大家都會(huì)想到板材的折彎、沖壓和激光切割,因?yàn)樗麄兪氢k金車間必備的三大設(shè)備。然而僅這些設(shè)備已經(jīng)不能滿足高端產(chǎn)品的生產(chǎn)能力了,當(dāng)生產(chǎn)能力需求提高,精度要求提高,加工難度增加及特殊產(chǎn)品性能的需求,更重要的是可觀的利潤(rùn),那么便產(chǎn)生了數(shù)控激光焊接。
現(xiàn)代激光焊接主要用機(jī)汽車鈑金行業(yè),一些特殊行業(yè)及加工要求高的地方。數(shù)控激光焊的產(chǎn)生源機(jī)制造,比起傳統(tǒng)的焊接技術(shù),激光焊接擁有精度高,無需焊材等顯著優(yōu)勢(shì),通過激光焊接技術(shù)中國的空客A380節(jié)省了鉚釘重20噸之多,這20噸載重全部換成了座位數(shù),使得能耗大幅降低。轎車的車身框架通過激光焊接出完美的外觀,壓力容器的薄板焊接從而達(dá)到意想不到的效果等等,數(shù)控激光焊接在鈑金行業(yè)中將扮演著重要的角色。
既然有著重要的角色,那么利潤(rùn)也是可觀的,在鈑金加工中,當(dāng)前市場(chǎng)上沖壓加工可以達(dá)到30%左右,激光切割大約50%,然而物以稀為貴激光焊接利潤(rùn)在100-150%以上,隨著市場(chǎng)的進(jìn)步,我相信激光焊接在鈑金加工中的市場(chǎng)份額將會(huì)越來越大。
數(shù)控激光焊接機(jī)的組成,首先從機(jī)械機(jī)構(gòu)上來看,它有著和常規(guī)數(shù)控機(jī)床一樣的CNC電器控制系統(tǒng),機(jī)械床身結(jié)構(gòu),液壓氣壓傳動(dòng)及毛坯定位裝置等。然而不同的就是他的刀具系統(tǒng)了,傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床用的不同規(guī)格的刀具,而數(shù)控焊接機(jī)床的刀具僅為大功率激光發(fā)射器,它是激光焊接設(shè)備關(guān)鍵部分,區(qū)別與其他機(jī)床的核心部分。
CNC電器控制部分,通過電路與可編程控制器PLC來完成,所有的用于生產(chǎn)的簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)可以通過開關(guān)的形式安裝于操作面板,以便于操作師傅,方便的調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)一些加工功能,比如對(duì)不同厚度板材的加工及不同產(chǎn)品陣列孔距的參數(shù)調(diào)節(jié)等。
機(jī)械床身結(jié)構(gòu)部分,根據(jù)不同的需求來制造不同的規(guī)格形式的床身。汽車飛機(jī)行業(yè)的焊接,我們可以設(shè)計(jì)成三維形式,多方向聯(lián)動(dòng)的一個(gè)床身機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)三維曲線的焊接,在一些平面型的板材焊接加工,我們可以做成兩個(gè)方向聯(lián)動(dòng)床身結(jié)構(gòu),當(dāng)然這些在造價(jià)上有很大的差距。與常規(guī)數(shù)控機(jī)床相比,在工作臺(tái)上有些區(qū)別,數(shù)控激光焊,要在工作臺(tái)上做一個(gè)程序路線的模板,防止板材焊接到了工作臺(tái)上。
液壓氣動(dòng)部分,是現(xiàn)代機(jī)床普遍采用的一種傳動(dòng)形式,這樣使得機(jī)床在傳動(dòng)和夾緊上更平穩(wěn),更強(qiáng)固。激光焊重要的一個(gè)特性是待焊接的兩塊板子的合攏性,在焊接的時(shí)候,由于沒有焊料,是通過兩塊板材瞬間溶解再凝固的原理來實(shí)現(xiàn)焊接的,于是在板材的夾緊和自動(dòng)化傳遞上,更體現(xiàn)出它的重要性來。
激光焊接的主要介質(zhì)是激光,也就是我們普通數(shù)控機(jī)床的刀具,普通的數(shù)控機(jī)床刀具的種類繁多,工藝易于實(shí)現(xiàn),而激光焊接機(jī)床介質(zhì)單一,但是為了適應(yīng)不同的工藝,我們要在理論數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,實(shí)踐中總結(jié)一些達(dá)到工藝要求的技術(shù)參數(shù)。激光焊接關(guān)鍵是大功率激光器,主要有兩大類,一類是固體激光器,又稱Nd:YAG激光器。Nd(釹)是一種稀土族元素,YAG代表釔鋁柘榴石,晶體結(jié)構(gòu)與紅寶石相似。Nd:YAG激光器波長(zhǎng)為1.06μm,主要優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的光束可以通過光纖傳送,因此可以省去復(fù)雜的光束傳送系統(tǒng),適用于柔性制造系統(tǒng)或遠(yuǎn)程加工,通常用于焊接精度要求比較高的工件。汽車工業(yè)常用輸出功率為3-4千瓦的Nd:YAG激光器。另一類是氣體激光器,又稱CO2激光器,分子氣體作工作介質(zhì),產(chǎn)生平均為10.6μm的紅外激光,可以連續(xù)工作并輸出很高的功率,標(biāo)準(zhǔn)激光功率在2-5千瓦之間。
激光焊接機(jī)的工作原理是應(yīng)用激光器產(chǎn)生的波長(zhǎng)為1064nm的脈沖激光經(jīng)過擴(kuò)束、反射、聚焦后輻射加工件表面,表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散,通過數(shù)字化精確控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復(fù)頻率等參數(shù),使工件熔化,形成特定的熔池,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被加工件的激光焊接,完成傳統(tǒng)工藝無法實(shí)現(xiàn)的精密焊接。
激光焊接的工藝參數(shù)包括功率密度,激光脈沖波形,激光脈動(dòng)寬度,激光的焦距調(diào)節(jié)。
功率密度是激光加工中最關(guān)鍵的參數(shù)之一。采用較高的功率密度,在微秒時(shí)間范圍內(nèi),表層即可加熱至沸點(diǎn),產(chǎn)生大量汽化。對(duì)于較低功率密度,表層溫度達(dá)到沸點(diǎn)需要經(jīng)歷數(shù)毫秒,在表層汽化前,底層達(dá)到熔點(diǎn),易形成良好的熔融焊接。因此,在傳導(dǎo)型激光焊接中,功率密度在范圍在10^4~10^6W/CM^2。
激光脈沖波形在激光焊接中是一個(gè)重要問題,尤其對(duì)于薄片焊接更為重要。當(dāng)高強(qiáng)度激光束射至材料表面,金屬表面將會(huì)有60~98%的激光能量反射而損失掉,且反射率隨表面溫度變化。在一個(gè)激光脈沖作用期間內(nèi),金屬反射率的變化很大。
脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)之一,它既是區(qū)別于材料去除和材料熔化的重要參數(shù),也是決定加工設(shè)備造價(jià)及體積的關(guān)鍵參數(shù)。
凸透鏡焦距調(diào)節(jié)對(duì)焊接質(zhì)量的影響很大,因?yàn)榧す饨裹c(diǎn)處功率過高,容易蒸發(fā)成孔,就會(huì)形成切割效應(yīng)了,離開激光焦點(diǎn)的平面上,功率密度分布相對(duì)均勻。焦距調(diào)節(jié)有兩種情況,正離焦與負(fù)離焦。焦平面位于工件上方為正離焦,反之為負(fù)離焦。按幾何光學(xué)理論,當(dāng)正負(fù)離焦平面與焊接平面距離相等時(shí),所對(duì)應(yīng)平面上功率密度近似相同,但實(shí)際上所獲得的熔池形狀不同。負(fù)離焦時(shí),可獲得更大的熔深,這與熔池的形成過程有關(guān)。在實(shí)踐中得知,激光加熱50~200us材料開始熔化,形成液相金屬并出現(xiàn)瞬間汽化,并以極高的速度噴射,發(fā)出耀眼的白光。與此同時(shí),高濃度汽體使液相金屬運(yùn)動(dòng)至熔池邊緣,在熔池中心形成凹陷。當(dāng)負(fù)離焦時(shí),材料內(nèi)部功率密度比表面還高,易形成更強(qiáng)的熔化、汽化,使光能向材料更深處傳遞。所以在實(shí)際應(yīng)用中,當(dāng)要求熔深較大時(shí),采用負(fù)離焦;焊接薄材料時(shí),宜用正離焦。
在溫度的影響下,凸透鏡會(huì)受到熱脹冷縮的影響,于是在常規(guī)情況下焊接的效果會(huì)有很大的變化,當(dāng)焊接一段時(shí)間后,凸透鏡熱漲之后他的焦距會(huì)變?yōu)樨?fù)焦距,熱量損失,熔池變化,影響焊接效果,甚至高溫下?lián)舸┻M(jìn)而導(dǎo)致板材報(bào)廢。于是我們?cè)谕雇哥R的冷卻上尋求辦法,可以通過水冷系統(tǒng),使其處于常溫狀態(tài)下,在車間內(nèi)安裝制冷系統(tǒng),使其溫度平衡。
數(shù)控激光焊接,熱影響區(qū)域小,變形率很低,焊接深度達(dá),牢固,充分融合,可焊接硬質(zhì)材料,準(zhǔn)確率高;在惰性氣體保護(hù)下不會(huì)出現(xiàn)氧化,使得焊縫質(zhì)量更好;可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收弧的功能,無氣孔沙眼,廣泛運(yùn)用于碳鋼,合金鋼,不銹鋼不同鋼材之間的焊接。
在焊接的焊透性反饋功能上和激光功率反饋?zhàn)哉{(diào)性上能有新的突破,將會(huì)給激光焊接工業(yè)的發(fā)展帶來更精湛的發(fā)展。
【參考文獻(xiàn)】: 1.《光機(jī)電信息》2007年 第11期
2.《現(xiàn)代激光焊接技術(shù)》2006年 陳彥賓編著 科學(xué)出版社
關(guān)鍵詞:長(zhǎng)輸油氣管道;油氣運(yùn)輸;焊接技術(shù)
我國油氣資源的利用率比較高,增加了油氣運(yùn)輸?shù)呢?fù)擔(dān),長(zhǎng)輸油氣管道屬于遠(yuǎn)距離供油中的核心措施,關(guān)系到油氣運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量和效率。為提高長(zhǎng)輸油氣管道的性質(zhì),需全面發(fā)揮管道焊接的優(yōu)勢(shì),利用焊接技術(shù),保障長(zhǎng)輸油氣管道的完整性,進(jìn)而完善油氣運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境。焊接技術(shù)在長(zhǎng)輸油氣管道中發(fā)揮著重要的作用,有利于提升長(zhǎng)輸油氣的效率。
1.長(zhǎng)輸油氣管道的焊接材料
長(zhǎng)輸油氣管道焊接技術(shù)受到焊接材料的影響,而焊接材料也是保障焊接技術(shù)工藝質(zhì)量的前提[1]。長(zhǎng)輸油氣管道的焊接材料有四類,如:(1)焊條,長(zhǎng)輸油氣管道焊條的選擇,需要以焊接技術(shù)為依據(jù),不同的焊接技術(shù)對(duì)應(yīng)不同的焊條,所以焊條材料具有一定的靈活性;(2)焊絲,此類焊接材料分為兩類,藥芯及實(shí)芯,用于不同的焊接技術(shù)內(nèi),實(shí)現(xiàn)有效的焊接;(3)保護(hù)氣體,長(zhǎng)輸管道焊接中最為常用的保護(hù)氣體是二氧化碳,基本為惰性氣體,保障焊接技術(shù)的順利進(jìn)行;(4)焊劑,焊劑在焊接技術(shù)中需要注意匹配性,滿足焊接技術(shù)及長(zhǎng)輸油氣管道的需求,改善管道焊接點(diǎn)。
2.長(zhǎng)輸油氣管道的焊接技術(shù)
長(zhǎng)輸油氣管道中的焊接技術(shù)主要包括三種,即:手工、半自動(dòng)和自動(dòng)焊接,對(duì)其做如下分析:
2.1手工焊接技術(shù)
手工焊接技術(shù)的類型較多,需要根據(jù)長(zhǎng)輸油氣管道的具體情況,才能確定手工焊接的方式。以陜京一線某段長(zhǎng)輸油氣管道為例,分析手工焊接中的低氫下向焊技術(shù)。低氫下向焊技術(shù)使用的是進(jìn)口焊條,如E9018,其在長(zhǎng)輸油氣管道中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。低氫下向焊接技術(shù)需要低溫環(huán)境,由此提高管道的抗沖擊性能,雖然低氫下向焊接技術(shù)的基本性能良好,但是仍舊面臨著缺陷,其在焊接過程中容易產(chǎn)生氣泡,影響焊接工藝的效益,所以此類手工焊接技術(shù)只集中在陜京一線中,其余長(zhǎng)輸油氣管道中不常見[2]。長(zhǎng)輸油氣管道手工焊接技術(shù)中還包括混合型、復(fù)合型下向焊接技術(shù)等,為油氣管道提供可靠的手工焊接。
2.2半自動(dòng)焊接技術(shù)
半自動(dòng)焊接技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)比較廣泛,屬于一類普遍型的焊接技術(shù)。我國諸多長(zhǎng)輸油氣管道中能夠見到半自動(dòng)焊接技術(shù)的應(yīng)用。以蘭鄭長(zhǎng)中某段長(zhǎng)輸油氣管道為例,分析半自動(dòng)焊接技術(shù)的應(yīng)用。該長(zhǎng)輸油氣管道中,采用的是活性氣體保護(hù)式的焊接,主要是利用二氧化碳?xì)怏w,保障整個(gè)管道焊接的工藝穩(wěn)定。首先該管道選擇STT焊機(jī),完成熔滴過度后,通過焊機(jī)的波形控制整個(gè)焊接工藝;然后確定單面焊接的位置,采用打底焊的方式,配合防風(fēng)保護(hù),優(yōu)化半自動(dòng)焊接的環(huán)境;最后檢查焊接的效果,控制長(zhǎng)輸油氣管道的焊接質(zhì)量。
2.3自動(dòng)焊接技術(shù)
自動(dòng)焊接技術(shù)仍舊處于發(fā)展的過程中,此項(xiàng)技術(shù)的起步比較晚,初次使用是在西氣東輸工程中,充分利用自動(dòng)化的焊接,提高焊接技術(shù)的基礎(chǔ)水平。目前,自動(dòng)焊接技術(shù)在長(zhǎng)輸油氣管道中,比較常見的工具是內(nèi)焊機(jī),設(shè)定合理的焊炬,運(yùn)用無縫隙的對(duì)接方式,促使焊炬能夠保持同步的工藝速度,迅速完成焊接封底,最主要的是完善長(zhǎng)輸油氣管道的焊道,降低后期管道運(yùn)行的維護(hù)量。自動(dòng)焊接技術(shù)的應(yīng)用效益非常高,不僅能實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè),更重要的是即使焊接的過程中出現(xiàn)設(shè)備故障,也不會(huì)影響整體的焊接工作,自動(dòng)焊接中具有備用優(yōu)勢(shì),能夠根據(jù)焊接的情況,適當(dāng)啟動(dòng)備用,發(fā)揮自動(dòng)焊接的優(yōu)勢(shì)[3]。自動(dòng)焊接技術(shù)在長(zhǎng)輸油氣管道中的發(fā)展?jié)摿芨?,已?jīng)成功應(yīng)用到多項(xiàng)長(zhǎng)輸油氣管道工程中,體現(xiàn)自動(dòng)焊接技術(shù)的特性和價(jià)值。實(shí)踐證明,自動(dòng)焊接技術(shù)能夠參與長(zhǎng)輸油氣管道的全部工程,焊接距離長(zhǎng)達(dá)幾百公里,具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性,有利于油氣運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展。
3.長(zhǎng)輸油氣管道焊接中的質(zhì)量控制
根據(jù)長(zhǎng)輸油氣管道焊接技術(shù)的應(yīng)用,分析焊接技術(shù)中的質(zhì)量控制,匯總比較典型的質(zhì)量點(diǎn),防止焊接技術(shù)出現(xiàn)質(zhì)量問題。分析焊接技術(shù)質(zhì)量控制的措施,如下:
3.1焊接接頭的質(zhì)量控制
長(zhǎng)輸油氣管道中的焊接接頭比較多,需嚴(yán)格控制接頭質(zhì)量,以免接頭焊接不足出現(xiàn)斷開[4]。管道接頭部分的焊接,采用的是V型坡口,根據(jù)V型坡口的角度,確定焊接技術(shù)。例如:某長(zhǎng)輸油氣管道選擇的是23°V型,需利用半自動(dòng)焊的方式,確保焊接技術(shù)符合長(zhǎng)輸油氣管道的厚度,以此來強(qiáng)化接頭部分,半自動(dòng)焊接技術(shù)能夠?yàn)榇祟惤宇^提供適合的強(qiáng)度,確保接頭焊接的質(zhì)量。
3.2焊接接線的質(zhì)量控制
長(zhǎng)輸油氣管道焊接接線的質(zhì)量控制,需全面考慮管道的材料、焊接類型,由此做好接線保護(hù)及質(zhì)量控制的工作。長(zhǎng)輸油氣管道的材質(zhì)與接線質(zhì)量控制存在直接的關(guān)系,合理控制焊接接線的質(zhì)量,能夠防止焊接偏移或變形,符合焊接接線的力學(xué)控制,完善焊接組織。
3.3焊接溫度的質(zhì)量控制
長(zhǎng)輸油氣管道焊接技術(shù)應(yīng)用時(shí),提前對(duì)管道進(jìn)行預(yù)熱,優(yōu)化油氣管道的應(yīng)力,防止焊接過程中發(fā)生變形。嚴(yán)謹(jǐn)控制焊接的溫度,以免預(yù)熱過度??刂坪附訙囟鹊馁|(zhì)量,能夠完善長(zhǎng)輸油氣管道的組織構(gòu)成,排除焊接中冷裂縫的干擾。
4.結(jié)束語
經(jīng)過分析長(zhǎng)輸油氣管道焊接的材料和技術(shù),明確油氣遠(yuǎn)距離運(yùn)輸對(duì)焊接技術(shù)的需求,利用質(zhì)量控制的方法,強(qiáng)化焊接技術(shù)的應(yīng)用,改善長(zhǎng)輸油氣管道的基礎(chǔ)焊接,確保長(zhǎng)輸油氣管道在油氣運(yùn)輸中的應(yīng)用效益。長(zhǎng)輸油氣管道的焊接工藝,本身具有諸多注意事項(xiàng),因此,通過質(zhì)量控制的措施,確保焊接工藝的到位性,以免油氣運(yùn)輸過程中出現(xiàn)問題。
參考文獻(xiàn):
[1]楊天冰.長(zhǎng)輸油氣管道焊接技術(shù)[J].金屬加工(熱加工),2012,(24):32-36
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【關(guān)鍵詞】管道焊接;下向焊;焊接工藝
1、前言
我國能源資源主要分布在西部和北部,而東南部經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá),能源消耗較大,每年需要運(yùn)輸大量的能源。管道運(yùn)輸是一種低成本運(yùn)輸方式,可輸送油氣,也可輸送煤炭。應(yīng)該積極開展管道運(yùn)輸,不僅能夠減小鐵路運(yùn)輸?shù)木o張壓力,而且也是海上油氣資源開發(fā)、輸送的迫切需要。
管道焊接是保證管道密性和強(qiáng)度的關(guān)鍵,是保證管道質(zhì)量的關(guān)鍵,是保證管道安全生產(chǎn)的重要條件。大型輸油、輸氣管道一般都是大口徑、長(zhǎng)距離金屬管道需要一種質(zhì)優(yōu)高效的焊接工藝,目前我國廣泛采用的一種焊接施工技術(shù)是金屬管道下向焊焊接工藝,這種技術(shù)以其焊接速度快、焊接質(zhì)量好成形美觀、焊道背面成形平緩、均勻、節(jié)省焊接材料、降低工藝難度和工人勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn),在我國石油、輸氣金屬管道施工中應(yīng)用得非常普遍。管道下向焊不僅可以提高管道焊接效率,縮短管線鋪設(shè)時(shí)間,而且能夠提高經(jīng)濟(jì)效益。
2、管道下向焊簡(jiǎn)介
輸油、輸氣管道的焊接施工常在野外作業(yè),焊接時(shí)要轉(zhuǎn)動(dòng)鋼管使熔池處于水平位置是很困難的,因此焊接是在鋼管固定不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下,對(duì)環(huán)形焊縫進(jìn)行全方位施焊。下向焊技術(shù)是到目前為止優(yōu)點(diǎn)較多的焊接工藝,已成為我國大部分長(zhǎng)距離管線建設(shè)設(shè)計(jì)文件指定必須采用的焊接工藝。特別是大型輸油、輸氣管道的焊接施工中,為了加速工程進(jìn)度,保證質(zhì)量,在操作技術(shù)上普遍采用下向焊接技術(shù)。下向焊必須采用性能優(yōu)良的下向焊專用焊條。下向焊工藝,是從環(huán)形焊縫的頂部引弧,向底部施焊,每一半的環(huán)縫焊接時(shí),焊接位置先后經(jīng)歷水平一傾斜一立焊一半仰焊一仰焊位置。
3、焊接設(shè)備及材料
3.1焊接設(shè)備
焊接設(shè)備在使用中應(yīng)能保持性能穩(wěn)定,長(zhǎng)時(shí)間工作無過熱、過流和欠壓等現(xiàn)象。在根焊時(shí)電弧推力要適中,無斷弧現(xiàn)象,根部成形好。同時(shí)根據(jù)長(zhǎng)輸管線的單移動(dòng)性要求,焊機(jī)能夠具有較強(qiáng)的移動(dòng)方便性。我公司在施工中選用的是我國西安北方電氣公司的MPM8/350CX型直流弧焊自發(fā)電焊機(jī),該MPM系列是西安北方電氣公司與意大利Genset公司作產(chǎn)品,采用全套進(jìn)口組件生產(chǎn)。其性能穩(wěn)定,功率強(qiáng)勁、堅(jiān)固耐用。
3.2焊接材料及母材
下向焊條的性能應(yīng)符合GB1717-85《碳鋼焊條》,GB5118-85《低合金鋼焊條》的要求。目前,下向焊的焊條在國內(nèi)已有一些廠家生產(chǎn),但在電弧的燃燒性、穩(wěn)定性等方面與國外焊條相比還有一定的差距。而在國外焊條的選用上應(yīng)符合如下要求,不同管材用纖維素型下向焊條焊接,焊條選用
3.3纖維素型焊條藥皮特點(diǎn)
纖維素下向焊焊條的藥皮中含有30%-50%的纖維素,其造氣功能特別強(qiáng),大量的CO和CO2氣體在焊接時(shí)由于高溫被分解,氣體能夠保護(hù)電弧和熔池表面,增強(qiáng)電弧吹力,增加熔滴在全位置焊接時(shí)向熔池過渡的穩(wěn)定性,防止了熔渣及鐵水向下流淌,并且熔透能力也較大,填充間隙性能也不錯(cuò)。
3.4低氫型焊條藥皮特點(diǎn)
低氫型下向焊條是最為常用的一種管道下向焊專用焊條,其焊縫不僅韌性好,而且抗裂性更好,適合于X52-X70管線鋼各層的下向焊接。低氫型焊條多為國外進(jìn)口,藥皮中含有稀釋劑,提高了熔渣的流動(dòng)性和浸潤(rùn)性,增加了熔渣的附著面積,加大了熔渣的附著力。
3.5自保護(hù)藥芯焊絲藥皮特點(diǎn)
自保護(hù)藥芯焊絲在焊接時(shí)由于藥芯高溫分解會(huì)釋放出大量的氣體,從而無需外加保護(hù)氣體對(duì)熔池進(jìn)行保護(hù),熔渣對(duì)熔池及凝固焊縫金屬也能夠起到保護(hù)作用。
3.6焊條的烘干
焊條在使用前應(yīng)按規(guī)定條件進(jìn)行烘干處理。焊條使用前要進(jìn)行烘干,隨用隨取,烘干溫度一般不得超過其碳化溫度(120℃),烘干時(shí)間為lh,現(xiàn)場(chǎng)使用的焊條應(yīng)置于性能良好的保溫簡(jiǎn)內(nèi),嚴(yán)格按規(guī)定保管、清理和焙烘焊接材料。施工環(huán)境溫度在零度以下時(shí),在焊接前,對(duì)母材進(jìn)行預(yù)熱(70-90℃),焊條烘干(70-80℃,保溫0.5h)。
4.焊接工藝
4.1焊前準(zhǔn)備
管道施焊前應(yīng)將坡口兩側(cè)各50mm表面上的油污、水份、氣割后的溶渣等雜物清除干凈, 還須對(duì)坡口兩側(cè)各50mm的內(nèi)外壁進(jìn)行打磨及清理,直到露出金屬光澤。
4.2焊接順序
現(xiàn)場(chǎng)施工中的焊接程序應(yīng)按如下進(jìn)行:焊材驗(yàn)收坡口清理組對(duì)管口焊口預(yù)熱下向焊根焊清理焊渣、打磨下向焊熱焊清理焊渣、打磨下向焊填充清理焊渣、打磨下向焊蓋面焊接清理焊渣、飛濺物外觀檢查無損探傷焊接返修(如需返修時(shí))外觀檢查無損探傷。
4.3操作工藝
應(yīng)在焊接施工前進(jìn)行焊接工藝評(píng)定,焊接電源為直流反接。焊接速度不能過快,每根焊條焊200-300mm左右,且速度均勻,坡口根部?jī)蓚?cè)的熔合才會(huì)有保證。焊接時(shí)焊條的傾角隨著焊條的位移而變化,在過0點(diǎn)鐘位置處起弧,焊條與焊縫成80-85°,運(yùn)條至3點(diǎn)鐘位置時(shí)成85-90°,運(yùn)條至5~6點(diǎn)鐘位置時(shí)成90-100°,拉過6點(diǎn)鐘位置處熄弧。在平焊位置起弧時(shí),應(yīng)將電弧拉到位,始終采用壓弧直拉式運(yùn)條,電弧要指向熔池中心,要特別注意控制熔池溫度不要過高。在立焊位置焊接時(shí),電弧應(yīng)略長(zhǎng),使熔池保持一定的圓度,再下拉輕輕擺動(dòng)。焊接起弧要在坡口內(nèi)進(jìn)行,嚴(yán)禁在坡口以外的管子表面起弧。下向焊焊肉薄,各層焊道的厚度應(yīng)控制在2~左右,每一層焊道焊完后應(yīng)仔細(xì)清除熔渣。更換焊條時(shí)的收弧和引弧連接是保證焊道均勻的關(guān)鍵。收弧前應(yīng)增大焊接速度和適當(dāng)減小焊條角度,以形成熔池小而薄的收弧,給接頭創(chuàng)造良好條件。收弧時(shí)要將電弧引起坡口處熄弧,然后用砂輪將弧坑磨薄。引弧時(shí)在熔池收弧的后方5~10mm打火引弧,然后拉長(zhǎng)電弧預(yù)熱片刻,壓短電弧形成熔池,運(yùn)條至接頭處并壓住電弧,然后正常焊接。根焊時(shí),選用小直徑的焊條施焊,短弧直線運(yùn)條,不做橫向擺動(dòng),確保根部焊透。在根焊后立即進(jìn)行熱焊及填充焊,層焊溫度不低于100℃為宜,焊條直徑一般比根焊時(shí)略大,焊條不擺動(dòng)或少量擺動(dòng)。蓋面焊時(shí),焊接電流不宜太大,根據(jù)坡口尺寸做少許的橫向擺動(dòng)。
關(guān)鍵詞:油田 長(zhǎng)輸管線 焊接技術(shù)
石油工業(yè)的迅猛發(fā)展帶動(dòng)了長(zhǎng)距離輸油、輸氣鋼質(zhì)管道的建設(shè)有了長(zhǎng)足的發(fā)展,管道施工技術(shù)也有了飛速提高。管道運(yùn)輸作為繼鐵路、公路、水路、航空之后的第五大物流方式,一旦建成、投產(chǎn),就可以連續(xù)運(yùn)行。但因管道掩埋于地下,運(yùn)行中不易發(fā)現(xiàn)潛在的危險(xiǎn),因而會(huì)長(zhǎng)期對(duì)沿途的人和建筑物構(gòu)成威脅,尤其是天然氣、煤氣等易燃?xì)怏w管道,其威脅程度更大。故確保管道施工質(zhì)量對(duì)管道的運(yùn)行安全和使用壽命是非常重要的。
一、長(zhǎng)輸管線焊接中確保施工人員技術(shù)過關(guān)
施工人員是決定焊接質(zhì)量第一位的要素。從事壓力管道受壓元件焊接的焊工;經(jīng)規(guī)定的基本知識(shí)和操作技能考試合格后;取得質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門頒發(fā)的焊工合格證;且在有效期內(nèi)方能進(jìn)行相應(yīng)項(xiàng)目的焊接工作。嚴(yán)禁無證從事焊接作業(yè)。施工企業(yè)必須與焊工簽訂勞動(dòng)合同。管工要對(duì)管口組對(duì)質(zhì)量負(fù)責(zé);確保管口表面質(zhì)量;坡口尺寸;對(duì)口間隙;錯(cuò)邊量控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。《石油天然氣鋼制管道無損檢測(cè)》是等同采用API有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定的;該標(biāo)準(zhǔn)第一次提出錯(cuò)邊未焊透這一新的焊接缺陷概念;并將錯(cuò)邊未焊透的長(zhǎng)度單獨(dú)進(jìn)行焊縫質(zhì)量評(píng)級(jí);而且規(guī)定出現(xiàn)錯(cuò)邊未焊透的x光底片不能評(píng)為一級(jí)片。此外錯(cuò)邊未焊透缺陷的返修是較為困難的。另外;質(zhì)檢員要起到嚴(yán)格把關(guān)的作用。及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題;及時(shí)給予糾正;及時(shí)反饋質(zhì)量信息;防止不合格品發(fā)生。焊接機(jī)組其他人員都必須圍繞保證焊接質(zhì)量這個(gè)中心;盡心、盡責(zé)、盡力做好本崗位工作。
二、焊接設(shè)備和檢驗(yàn)儀器工具
長(zhǎng)輸管道焊接所需的自動(dòng)焊機(jī)、手弧焊機(jī)、氬弧焊機(jī)、焊條烘干設(shè)備和焊縫熱處理裝置等;應(yīng)具備保證焊接質(zhì)量的過程能力。所有指示、測(cè)量、檢驗(yàn)所使用的儀器、儀表;檢驗(yàn)工
具;如電流表、電壓表、焊口檢驗(yàn)尺、溫濕度儀、風(fēng)速儀、紅外測(cè)溫儀等等;都應(yīng)通過周期檢定合格;并在有效期內(nèi)。據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn);焊機(jī)上電壓表、電流表所指示的數(shù)值與焊點(diǎn)附近的真實(shí)數(shù)值是有一定的差距的;主要原因是焊接把線有一定的電阻而造成電壓降。要比較準(zhǔn)確地掌握焊接電流、電壓值;我們的做法是用鉗形電流表在焊點(diǎn)附近;對(duì)正在工作的焊接把線測(cè)量電流、電壓數(shù)值。這樣測(cè)量的數(shù)值是比較準(zhǔn)確的。
三、焊材的選用
目前,野外大口徑、高壁厚管道焊接施工中,使用的電源是適用于纖維素型焊條、低氫型焊條和自保護(hù)藥芯焊絲的逆變式直流電源;普遍使用的焊絲是伯樂焊絲與哈伯特焊絲。特點(diǎn)如下:伯樂焊絲熔敷金屬冷凝速度快,操作性能、焊接性能、脫渣性能優(yōu)越。焊接時(shí)伯樂焊絲的鐵水較稠,所形成的保護(hù)熔渣較厚,熔池的保護(hù)效果比較好,底部焊縫易于成形,采用單道焊接時(shí)底部焊縫高度易于控制。伯樂焊絲焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍比較大。采用密封鐵桶和錫箔包裝,防潮效果好,能保證焊接質(zhì)量和減少焊材的浪費(fèi),適用于野外工程的施工作業(yè)。
哈伯特焊絲的不足,主要表現(xiàn)為鐵水較稀,在焊縫腰部焊接時(shí),若焊接參數(shù)(焊接電流、電壓、送絲速度)選用稍大,就會(huì)導(dǎo)致熔渣呈球狀倒流,導(dǎo)致熔渣跑到熔池的前面,鐵水和熔池不能清楚分辨,熔池觀察困難;同時(shí)焊縫表面熔渣保護(hù)層較薄,焊接熔池得不到很好的保護(hù),在金屬結(jié)晶過程中有害氣體容易進(jìn)入熔池,導(dǎo)致焊縫成形后存在密集型氣孔和條狀?yuàn)A渣等缺陷。在焊接底部焊縫時(shí),由于重力作用鐵水容易往焊縫中間堆積,使焊縫的余高難以控制。同時(shí)哈伯特焊絲的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)范圍較小,對(duì)參數(shù)精度的要求比較高。
四、焊接工藝評(píng)定的選取
焊接工藝評(píng)定、焊接施工措施方案或焊接作業(yè)指導(dǎo)書是焊接施工必須嚴(yán)格遵守的“法律”文件。在壓力管道安裝質(zhì)保體系諸多控制點(diǎn)中;一般將焊接工藝評(píng)定設(shè)置為“停點(diǎn)”;不具備焊接工藝評(píng)定不得開焊。焊接工藝評(píng)定的內(nèi)容、數(shù)量要能覆蓋長(zhǎng)輸管道線路、聯(lián)頭、返修、不同壁厚及爬坡管段等各種焊接工況。焊接作業(yè)指導(dǎo)書依據(jù)焊接工藝評(píng)定來制定;焊接作業(yè)指導(dǎo)書中的焊接工藝參數(shù)應(yīng)在焊接工藝評(píng)定規(guī)定的范圍內(nèi)。焊接作業(yè)指導(dǎo)書應(yīng)由焊接技術(shù)人員向焊接施工班組交底;交底的內(nèi)容包括:焊接工藝參數(shù);工藝流程;質(zhì)量要求;檢驗(yàn)方法;焊接環(huán)境要求;施工安全要求等。
焊接方法是:焊條電弧焊加自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊;焊接方向:下向;每層焊工數(shù):二至四人;層間溫度:不低于八十?dāng)z氏度;焊后熱處理:無;焊條烘干:按焊條生產(chǎn)廠家要求執(zhí)行;焊絲烘干:無;根焊與填充焊時(shí)間間隔:不大于十分鐘;填充、蓋面焊絲外伸長(zhǎng)度:二十至三十毫米。
清理措施清理工具:動(dòng)力角向磨光機(jī)和鋼絲刷;焊縫余高:焊縫表面不低于母材表面,焊縫余高一般不應(yīng)超過兩毫米,局部不超過三毫米,余高超過三毫米時(shí),應(yīng)進(jìn)行打磨,打磨應(yīng)與母材圓滑過渡,但不得傷及母材。必須清理焊層間的熔渣后,方可進(jìn)行后續(xù)焊層的焊接,焊接接頭必須打磨。
五、焊接環(huán)境控制
焊接環(huán)境直接影響焊接質(zhì)量。當(dāng)施焊環(huán)境出現(xiàn)下列任何一種情況,且無有效防護(hù)措施時(shí)禁止施焊。主要有:雨雪天氣禁焊;大氣相對(duì)濕度大于百分之九十禁焊;低氫型焊條電弧焊,風(fēng)速大于每秒五米禁焊;酸性焊條電弧焊,風(fēng)速大于每秒八米禁焊;自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊,風(fēng)速大于每秒八米禁焊;氣體保護(hù)焊禁焊,風(fēng)速大于每秒兩米禁焊;環(huán)境溫度低于焊接工藝規(guī)程中規(guī)定的溫度禁焊。
六、焊前及焊接檢驗(yàn)檢測(cè)控制
焊前焊接質(zhì)檢員應(yīng)檢查焊縫坡口表面狀況、坡口角度、鈍邊、組對(duì)問隙、錯(cuò)邊量等數(shù)據(jù)應(yīng)符合工藝文件規(guī)定。監(jiān)督施焊的全過程;檢查焊接工藝的執(zhí)行情況;發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理或向有關(guān)人員反饋。每條焊縫焊完后;焊工應(yīng)按要求將飛濺、熔渣及肉眼可見的缺陷等清除干凈;自檢合格后;按規(guī)定進(jìn)行焊口標(biāo)識(shí)并做好記錄;交焊接質(zhì)檢員確認(rèn)和專檢。焊接質(zhì)檢員對(duì)焊工自檢合格后的焊縫進(jìn)行外觀檢查。需要無損檢測(cè)的焊縫由焊接質(zhì)檢員根據(jù)規(guī)定的探傷比例、施焊外觀質(zhì)檢情況和焊接作業(yè)指導(dǎo)書的規(guī)定進(jìn)行無損檢測(cè)委托;嚴(yán)禁焊前指定待探的焊口。對(duì)焊接咬邊應(yīng)予重視。焊接咬邊將造成應(yīng)力集中;而成為疲勞裂紋源;使管道早期疲勞斷裂失效。目視法測(cè)量咬邊深度只能由檢驗(yàn)者憑經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行;對(duì)于內(nèi)咬邊的深度;通過x射線透照的方法來進(jìn)行測(cè)量。咬邊深度的測(cè)定;存在一定的誤差。鋼制管道焊縫咬邊;應(yīng)盡可能進(jìn)行補(bǔ)焊、修磨;使焊縫與母材圓滑過渡;消除咬邊對(duì)焊接接頭性能的不利影響。
七、結(jié)束語
綜上所談,本文主要論述了油田長(zhǎng)輸管道中的焊接技術(shù)問題,通過技術(shù)人員的控制、焊接設(shè)備、焊材選用、焊接工藝的選用以及環(huán)境控制和焊接后質(zhì)量檢測(cè)等六個(gè)方面談了如何確保長(zhǎng)輸管線的施工質(zhì)量,希望本文所談能對(duì)油田長(zhǎng)輸管線施工質(zhì)量的提高帶來幫助。
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關(guān)鍵詞:金屬材料;焊接技術(shù);探討
中圖分類號(hào):TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
金屬材料焊接成型工藝對(duì)于焊接技術(shù)的要求非常嚴(yán)格,焊接的質(zhì)量直接影響到成型后金屬的使用性能,所以要嚴(yán)格控制焊縫缺陷,保證金屬材料的焊接質(zhì)量。在各個(gè)行業(yè)的發(fā)展中都會(huì)應(yīng)用到金屬材料,而在金屬材料出現(xiàn)的問題中,大多是由焊接缺陷導(dǎo)致的,嚴(yán)重的影響到金屬材料的使用功能和使用壽命。比如說焊縫未焊透、未熔合將會(huì)降低焊縫處的強(qiáng)度,氣孔、咬邊以及焊瘤等缺陷都將影響焊縫的性能,在使用中,嚴(yán)重影響到金屬的質(zhì)量。在有些項(xiàng)目工程中,由于工期要求比較緊,焊接技術(shù)不達(dá)標(biāo),監(jiān)督管理不到位等等原因,造成了焊縫的缺陷,嚴(yán)重的影響到工程的質(zhì)量。下文將對(duì)焊縫中常見的缺陷進(jìn)行闡述,并且制定出控制措施,提高焊接質(zhì)量。
1 關(guān)于裂縫現(xiàn)象
1.1 關(guān)于熱裂縫
1.1.1 概念。它是說金屬從液態(tài)發(fā)展為固體的時(shí)候,出現(xiàn)的縫隙,其一般出現(xiàn)在中間位置,很容易發(fā)現(xiàn)。
1.1.2 導(dǎo)致其發(fā)生的緣由。因焊接熔池中存有的FeS等低熔點(diǎn)雜質(zhì)結(jié)晶凝固最晚且凝固后的塑性及強(qiáng)度低,當(dāng)其凝結(jié)的時(shí)候,假如外在的力不是很大的話, 金屬凝結(jié)的時(shí)候,其就容易被張開或者是在凝結(jié)之后很短的時(shí)間中就被扯開。除此之外,材料中含有硫等成分的話,也會(huì)導(dǎo)致這些現(xiàn)象。
1.1.3 應(yīng)對(duì)方法。a.嚴(yán)格的按照工藝步驟開展活動(dòng),選取優(yōu)秀的焊接步驟,降低焊接力;b.認(rèn)真地掌控其數(shù)值要素,降低冷卻的速率,提升其形狀指標(biāo),最好是使用多道焊等方式,避免其在中間位置發(fā)生縫隙。
1.2 關(guān)于冷縫
1.2.1 概念。它是說在冷卻的時(shí)候,或者是之后的時(shí)候,金屬在材料或者是材料和焊縫融匯的區(qū)域的融合線中出現(xiàn)的縫隙,其有可能立馬發(fā)生,也有可能會(huì)在之后的幾個(gè)小時(shí)或者是幾天中發(fā)生。
1.2.2 產(chǎn)生的要素。a.焊接熱循環(huán)的熱影響區(qū)生成了淬硬組織;b.當(dāng)焊縫里面有非常多的擴(kuò)散氫的話,就會(huì)出現(xiàn)濃集現(xiàn)象;c.在接頭區(qū)域,負(fù)擔(dān)非常多的約束力。
1.2.3 應(yīng)對(duì)方法。a.使用少含氫的物質(zhì),降低其成分;b.認(rèn)真地按照物質(zhì)的保存和運(yùn)行體系來活動(dòng),避免其存在過多的水分;c.認(rèn)真的清楚附近的油跡等;d.選擇優(yōu)秀的焊接數(shù)值等;e.以去氫、消除內(nèi)應(yīng)力和淬硬組織回火,進(jìn)而提升其韌性指標(biāo);f.使用正確的焊接步驟,降低其力的干擾。
2 沒有焊透以及沒有熔合的問題
沒有焊透和熔合是目前出現(xiàn)頻率比較多的一種問題,假如出現(xiàn)了的話,縫隙就容易存在間斷或者是驟然的變化等,減弱了它的強(qiáng)度,還容易出現(xiàn)裂縫等。
2.1 定義。沒有焊透是說,在處理的會(huì)后,結(jié)構(gòu)尾部沒有全部的熔透的問題;未熔合指焊件與焊縫金屬或焊縫層之間存在局部未熔透的現(xiàn)象。
2.2 產(chǎn)生要素。(1)存在焊件裝配間隙或坡口角度太小、鈍邊太厚、焊條直徑過大、電流太小、速度太快、電弧過長(zhǎng)等現(xiàn)象;(2)未認(rèn)真地處理坡口附近的污物;(3)處理的時(shí)候,這個(gè)位置進(jìn)入了熔渣,使得金屬的熔合無法有效地開展,運(yùn)條手法不當(dāng),電弧偏在坡口一邊等而引成邊緣不熔合。
2.3 應(yīng)對(duì)措施。(1)合理的選取坡口的規(guī)格;(2)確保焊流速率適當(dāng);(3)把附近的污物去除;(4)封底焊清根要徹底,運(yùn)條擺動(dòng)要適當(dāng);(5)認(rèn)真關(guān)注附近的熔合狀態(tài)。
3 關(guān)于夾渣
3.1 概念。它是說殘存在焊縫里面的物質(zhì),其會(huì)減弱它的強(qiáng)度等特征。
3.2 其出現(xiàn)的關(guān)鍵緣由。(1)焊縫邊緣有氧割或碳弧氣刨殘留的熔渣;(2)坡口角度或焊接電流太小或焊接速度過快;(3)使用酸性焊條時(shí)因電流太小或運(yùn)條不當(dāng)形成“糊渣”;(4)使用堿性焊條時(shí)因電弧過長(zhǎng)或極性不正確造成夾渣;(5)焊條偏芯。
3.3 應(yīng)對(duì)方法。(1)合理的選取坡口的規(guī)格;(2)確保焊流速率適當(dāng);(3)把附近的污物去除;(4)運(yùn)條擺動(dòng)適當(dāng)。
4 別的問題
4.1 存在氣孔。焊接時(shí)最常出現(xiàn)的是氫氣孔,主要分為:內(nèi)部氣孔、表面氣孔和接頭氣孔。(1)其出現(xiàn)的關(guān)鍵緣由:a.沒有清理好坡口附近的污物;b.焊芯出現(xiàn)了銹跡,或者是掉落等現(xiàn)象,沒有結(jié)合規(guī)定對(duì)其開展烘焙活動(dòng)。c.電弧太長(zhǎng),速率太快。(2)應(yīng)對(duì)措施:a.確保焊流速率適當(dāng);b.把附近的污物去除c.切實(shí)的結(jié)合規(guī)定,存放并且清理活動(dòng)的材料;d.嚴(yán)禁用那些變質(zhì)的材料,要管控好它的運(yùn)行領(lǐng)域,要將焊絲處理好,避免其存在銹跡。e.埋弧焊特別是薄板焊時(shí),焊接速度和線能量盡可能小。
4.2 關(guān)于咬邊現(xiàn)象。(1)概念。咬邊指焊縫邊緣留下的凹陷,咬邊會(huì)減小母材接頭的工作截面。(2)導(dǎo)致現(xiàn)象發(fā)生的具體要素:a.焊接電流過大、運(yùn)條速度過快、電弧拉得太長(zhǎng)或焊條角度不;b.埋弧焊的焊接速度過快或焊機(jī)軌道不平等造成焊件被熔化去一定深度,沒有認(rèn)真地填充金屬材料,導(dǎo)致此類現(xiàn)象發(fā)生。(3)避免其出現(xiàn)的方法:a.合理的選取焊接的電流和運(yùn)條的措施,要認(rèn)真的關(guān)注其角度等內(nèi)容;b.氬弧焊工藝參數(shù)要恰當(dāng),要控制好它的速率,而且要保證措施是穩(wěn)定的。
4.3 關(guān)于焊瘤和弧坑等問題。(1)產(chǎn)生焊瘤的主要原因及防止措施。導(dǎo)致焊瘤出現(xiàn)的關(guān)鍵要素:a.由于運(yùn)條不勻?qū)е職鉁靥吡?,進(jìn)而使得液體的材料在凝結(jié)的的時(shí)候慢慢的落下,在表層中出現(xiàn)瘤狀物。b.立、仰焊時(shí),采用了過大的焊接電流和弧長(zhǎng)。防止產(chǎn)生焊瘤的主要措施是:a.嚴(yán)格控制熔池溫度;b.使用堿性焊條時(shí)應(yīng)采用短弧焊接。(2)導(dǎo)致弧坑出現(xiàn)的關(guān)鍵要素和應(yīng)對(duì)方法。導(dǎo)致其出現(xiàn)的關(guān)鍵要素:a.熄弧時(shí)間過短或焊接突然中斷,焊接薄板時(shí)電流過大;b.焊縫表面存在焊瘤影響美觀,并易造成表面夾渣。
避免其發(fā)生的關(guān)鍵方法:手工焊收弧時(shí),焊條作短時(shí)間停留或幾次環(huán)形運(yùn)條。
5 如何處理焊縫問題
(1)不允許在帶壓、背水的情況下進(jìn)行焊縫缺陷消除的焊補(bǔ);(2)關(guān)于要求預(yù)熱的材質(zhì),當(dāng)工作環(huán)境氣溫低于0℃時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)預(yù)熱措施;(3)要求進(jìn)行熱處理的焊件則應(yīng)在熱處理前進(jìn)行缺陷修正;(4)禁用過大電流補(bǔ)焊,采用小電流、不擺動(dòng)、多層多道焊;(5)補(bǔ)焊剛性大的結(jié)構(gòu)時(shí),除第一層和最后一層焊道外,可在焊后熱狀態(tài)下進(jìn)行錘擊,且每層焊道的起弧和收弧應(yīng)盡量錯(cuò)開;(6)用手工電弧焊焊補(bǔ)D、E級(jí)鋼和高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊縫缺陷時(shí),應(yīng)采用控制線能量施焊法,每一缺陷不允許中途停頓,應(yīng)一次焊補(bǔ)完成,且預(yù)熱溫度和層間溫度均保持在100℃以上;(7)結(jié)合之前的探傷規(guī)定,再次的分析處理之后的縫隙,假如察覺其大于許可的數(shù)值的話,就要再次的處理,一直到其合乎規(guī)定的時(shí)候才可以。不過其焊補(bǔ)的次數(shù)應(yīng)該低于返工的次數(shù)。(8)認(rèn)真地開展監(jiān)督以及檢測(cè)活動(dòng)。開展好如上的活動(dòng),從根源上降低其不利現(xiàn)象的存在,進(jìn)而能夠防止機(jī)組帶著問題而運(yùn)作。
6 結(jié)束語
經(jīng)由上文的論述,我們發(fā)現(xiàn),在焊接的時(shí)候,如果出現(xiàn)了問題就應(yīng)該即刻的處理。對(duì)于裂縫現(xiàn)象來講。應(yīng)該先分析它的初始方向和尾端處的情況,進(jìn)而再應(yīng)對(duì)其存在的不利現(xiàn)象。對(duì)于夾渣以及沒有焊透等等的問題,應(yīng)該使用相同的措施對(duì)其處理,進(jìn)而結(jié)合規(guī)定對(duì)其開展焊補(bǔ)活動(dòng);對(duì)于氣孔,尤其是其中的氣孔的處理,應(yīng)該在明確它的具體方位之后,應(yīng)用風(fēng)鏟或碳弧氣刨清除全部氣孔缺陷,而且要保證它能夠成為一定的坡口形式,進(jìn)而再行處理。
參考文獻(xiàn):
[1] 周炳森.新編金屬焊接實(shí)用技術(shù)百科全書[M].北京:中國知識(shí)出版社,2008.
【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力 混凝土 鋼筋 焊接技術(shù)
1997年6月1日,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》JGJl8―96開始實(shí)施。在該“規(guī)程”中,對(duì)鋼筋焊接的方法、適用范圍、設(shè)備、材料、工藝、接頭質(zhì)量檢查與驗(yàn)收等,均作出具體規(guī)定。
1 鋼筋閃光對(duì)焊
鋼筋閃光對(duì)焊是將兩鋼筋安放成水平對(duì)接形式,利用焊接電流通過兩鋼筋接觸點(diǎn)產(chǎn)生的電阻熱,使金屬熔化、蒸發(fā)、爆破,產(chǎn)生強(qiáng)烈飛濺、閃光,鋼筋端部產(chǎn)生塑性區(qū)及均勻的液態(tài)金屬層,迅速施加頂鍛力完成的一種壓焊方法。鋼筋閃光對(duì)焊具有生產(chǎn)效率高,操作方便,節(jié)能、節(jié)約鋼材,接頭受力性能好,焊接質(zhì)量高,適用范圍寬等優(yōu)點(diǎn),故鋼筋對(duì)接連接宜優(yōu)先采用閃光對(duì)焊。該種方法不僅適用于預(yù)制廠內(nèi)生產(chǎn),而且在施工現(xiàn)場(chǎng),只要電源容量許可,在現(xiàn)場(chǎng)基坑附近,或在高層建筑的底層上,設(shè)置對(duì)焊機(jī)進(jìn)行焊接均十分便利。
對(duì)焊機(jī)有手動(dòng)式、半自動(dòng)式和全自動(dòng)式三類。手動(dòng)杠桿式焊機(jī)有75型(80型)、100型和150型,可以焊接Φ40mm的鋼筋,它拆裝移動(dòng)方便。但當(dāng)鋼筋直徑大于32mm時(shí),最好采用UNl50―2型電動(dòng)凸輪式半自動(dòng)對(duì)焊機(jī),或者UNl7―150型全自動(dòng)對(duì)焊機(jī)。在焊接工藝上,有連續(xù)閃光焊、預(yù)熱閃光焊和閃光一預(yù)熱閃光焊三種。
操作者根據(jù)鋼筋直徑、端面平整狀況,對(duì)焊機(jī)容量等條件選用。操作要領(lǐng)是:預(yù)熱要充分,閃光要強(qiáng)烈,特別是頂鍛前瞬間,頂鍛快而有力。質(zhì)量檢查與驗(yàn)收時(shí),以300個(gè)同級(jí)別、同直徑鋼筋焊接接頭作為一批。每批抽查10%,且不得少于10個(gè)進(jìn)行外觀檢查,其結(jié)果應(yīng)符合規(guī)定要求。
2 鋼筋電弧焊
鋼筋電弧焊是以焊條作為一極,鋼筋為另一極,利用焊接電流通過產(chǎn)生的電弧熱進(jìn)行焊接的一種熔焊方法。
手工電弧焊的特點(diǎn)是:輕便、靈活,可用于平、立、橫、仰全位置焊接,適用性強(qiáng),應(yīng)用范圍廣。它既可用于預(yù)制廠,亦適用于施工現(xiàn)場(chǎng)。
在鋼筋電弧焊中,應(yīng)根據(jù)鋼筋級(jí)別、接頭型式選用合適的焊條。在坡口焊和熔槽幫條焊中,若為Ⅱ級(jí)鋼筋,可采用E5003型焊條;若Ⅲ級(jí)鋼筋,可采用E5505型焊條。在窄間隙電弧焊中,若為Ⅱ級(jí)鋼筋,應(yīng)采用E5016型或E5015型低氫型堿性焊條;若為Ⅲ級(jí)鋼筋應(yīng)采用E6016型或E6015型焊條。焊接操作時(shí),根據(jù)焊條直徑和焊縫部位選用合適的焊接電流。引弧應(yīng)在墊板或形成焊縫的部位進(jìn)行,不得燒傷主筋;焊接地線與鋼筋接觸緊密。應(yīng)及時(shí)清渣,焊縫表面應(yīng)光滑,焊縫余高應(yīng)平緩過渡,弧坑應(yīng)填滿,焊縫尺寸應(yīng)符合要求。
3 鋼筋電渣壓力焊
鋼筋電渣壓力焊是將兩鋼筋安放成豎向?qū)有问?,利用焊接電流通過兩鋼筋端面間隙,在焊劑層下形成電弧過程和電渣過程,產(chǎn)生電弧熱和電阻熱,熔化鋼筋端部,加壓擠出熔渣和液態(tài)金屬,冷卻后凝固成堅(jiān)實(shí)接頭的一種壓焊方法,鋼筋電渣壓力焊操作方便、效率高、成本低,適用于柱、墻、煙囪、水壩等現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中,豎向鋼筋的連接。不適用于水平鋼筋的連接及傾斜度超過范圍的斜筋的連接也不得在豎向焊接后,再橫置于梁、板構(gòu)件中作水平鋼筋之用。
鋼筋電渣壓力焊機(jī)分為同體式和分體式兩類。分體式焊機(jī)包括焊接電源、焊接夾具和控制箱三部分,此外,還有控制電纜、焊接電纜等附件。電氣監(jiān)控裝置的一部分裝于焊接夾具上,一部分裝于控制箱內(nèi)。
焊接電源有多種型號(hào),用于電渣壓力焊的有BXl-―500型、BX3―500型、BX3―630型、BX2―700型、BX2―1000型等。例如,當(dāng)鋼筋直徑為25mm,可采用500型焊接電源;鋼筋直徑為32mm時(shí),應(yīng)采用630型、或700型;鋼筋直徑為36mm或40mm時(shí),應(yīng)采用1000型。同體式焊機(jī)是將控制箱中的電氣監(jiān)控元件組裝于焊接電源內(nèi),另加焊接夾具、控制電纜和焊接電纜。分體式焊機(jī)便于建筑施工單位充分利用現(xiàn)有焊機(jī),節(jié)省一次性投資,也可同時(shí)購置電弧焊機(jī),這樣比較靈活;同體式焊機(jī)便于建筑施工單位一次投資到位,購入即可使用。
鋼筋電渣壓力焊已經(jīng)大量推廣應(yīng)用,例如,北京某建筑工程公司近幾年來,在承建的新世紀(jì)飯店、外經(jīng)部大樓、人大常委會(huì)辦公樓、東方廣場(chǎng)等大型、重點(diǎn)工程中采用該種焊接接頭近200萬個(gè),節(jié)約投資550萬元以上,不但有效地加快了工程進(jìn)度,而且降低了成本,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
4 鋼筋氣壓焊
鋼筋氣壓焊是采用氧一燃料氣體火焰將兩鋼筋對(duì)接處進(jìn)行加熱,使其達(dá)到一定的溫度,加壓完成的一種壓焊方法。常用的火焰為氧一乙炔火焰,即氧炔焰;也可用氫氧焰。鋼筋氣壓焊可用于鋼筋在垂直位置、水平位置或傾斜位置的對(duì)接焊接,當(dāng)兩鋼筋直徑不同時(shí),其兩直徑之差不得大于7mm。
氣壓焊有開式和閉式兩種。開式氣壓焊是將兩鋼筋端面稍加離開,加熱到熔化溫度,加壓完成的一種方法,稱熔化壓力焊。閉式氣壓焊是將兩鋼筋端面緊密閉合,局部縫隙不大于3mm,加熱至1200~1250℃左右,加壓完成的方法,稱固態(tài)氣壓焊。目前,兩種方法都有應(yīng)用。鋼筋氣壓焊機(jī)主要包括多嘴環(huán)管加熱器、加壓器、焊接夾具三部分;另加氧氣瓶、乙炔氣瓶等供氣裝置。加壓器有手動(dòng)式和電動(dòng)式兩種。當(dāng)采用手動(dòng)式時(shí),需有一名焊工、一名輔助工加壓,合作操作;當(dāng)采用電動(dòng)式時(shí),只需一名焊工操作。
焊接工藝,當(dāng)采用閉式方法時(shí),常用三次加壓法,加熱溫度宜高不宜低;當(dāng)采用開式方法時(shí),應(yīng)將鋼筋端面上熔化金屬吹流出來,再加壓。接頭質(zhì)量檢查與驗(yàn)收時(shí),外觀檢查應(yīng)逐個(gè)進(jìn)行。
結(jié)束語
鋼筋焊接接頭在工程中占有十分重要地位,建立質(zhì)量保證體系,確保接頭質(zhì)量,對(duì)于整個(gè)工程具有十分重要意義?!耙?guī)程”規(guī)定,從事鋼筋焊接施工的焊工必須持有焊工考試合格證,才能上崗操作。因此,要加強(qiáng)對(duì)焊工培訓(xùn),提高操作技能,嚴(yán)格考試考核制度,建立健全考試檔案。在工程開工或每批鋼筋正式焊接之前,應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)條件下的焊接性能試驗(yàn),即工藝試驗(yàn)。合格后,按確定的具體工藝參數(shù)正式生產(chǎn),防止雨、雪和低溫帶來的影響。所有進(jìn)場(chǎng)鋼筋、焊條、焊劑等各項(xiàng)材料均應(yīng)有材質(zhì)證明書、合格證,材料應(yīng)分類妥善保管。焊機(jī)應(yīng)經(jīng)常維護(hù)保養(yǎng)和定期檢修,確保正常使用。
參考文獻(xiàn)