手工下向焊適用于 < 200 mm 以上大口徑管線 , 它的特點(diǎn)是 : 生產(chǎn)效率高 ( 與手工焊比 , 可提高工效二倍以上) ,焊接質(zhì)量高 , 操作技術(shù)單一 , 易于掌握。對(duì)長(zhǎng)距離輸油 、輸氣、輸水管線具有廣泛的應(yīng)用前景 。

目前 , 國(guó)內(nèi)正將石油工業(yè)的重點(diǎn)西移 , 長(zhǎng)距離輸油輸氣管線的預(yù)制任務(wù)進(jìn)一步加大 , 手工下向焊的應(yīng)用量將達(dá)到一個(gè)新的高峰。本文提出了一套成熟的焊接工藝及操作方法 , 可供從事手工下向焊工作的人員參考 。

1 　焊接工藝

1 1 1 　焊接材料

管線的材料多為低碳鋼 , 焊材選用奧地利生產(chǎn)的 E6010 、E8010 、 E8018, 基化學(xué)成分和力學(xué)性能見(jiàn)表 1：

1 1 2 　焊前準(zhǔn)備

(1) 將焊口內(nèi)外兩側(cè) 15 ～ 25 mm 處的銹、水、油污徹底清除干凈 , 露出金屬光澤 , 以免在焊接過(guò)程中產(chǎn)生氣孔等缺陷 。

( 2) 坡口面角度 30 °± 3 ° , 修磨時(shí)坡口面一定要平 、直 , 否則會(huì)影響焊接質(zhì)量 。

(3) 組對(duì)時(shí) , 對(duì)口錯(cuò)邊量應(yīng)小于 1 1 5 mm , 組對(duì)間隙、鈍邊(11 5 ± 0 13)mm 。

1 1 3 　焊接工藝參數(shù)

手工下向焊的焊接可分為 4 層 , 即根焊、熱焊、填充焊和蓋面焊 , 各層的工藝參數(shù)見(jiàn)表 2 。

2 　焊接工藝評(píng)定

為了驗(yàn)證以上工藝的正確性 , 對(duì) < 400 × 10 的 20R 卷制鋼管試樣進(jìn)行對(duì)接焊接試驗(yàn) 。經(jīng)無(wú)損檢測(cè)合格后 , 再進(jìn)行拉伸、彎曲、沖擊性能試驗(yàn) , 其各項(xiàng)指標(biāo)如表 3 。

3 　手工向下焊操作特點(diǎn)

手工下向焊由于速度快 、焊接電流大 、焊肉薄 , 因此 , 焊接的層數(shù)多 , 6 ～8 mm的管材需焊 4 層( 圖1)。

波電感 , 從而使主電路更加簡(jiǎn)化 , 損耗減少。其策略與利用飽和元件實(shí)現(xiàn)相控時(shí)的零開(kāi)關(guān)條件異曲同工 , 但這種方案著眼于控制 , 而且主電路簡(jiǎn)單 。

結(jié)論

為了進(jìn)一步提高逆變器頻率 , 從而進(jìn)一步減小逆變器的重量和體積 , 必須采用零電流和零電壓開(kāi)關(guān)技術(shù) 。諧振技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)零電流和零電壓開(kāi)關(guān) , 特別是串聯(lián)諧振逆變器因其具有電流源特性而適合焊接要求 , 但在輕負(fù)時(shí)無(wú)法保證零件開(kāi)關(guān)條件。利用負(fù)載的變化來(lái)改變逆變器的結(jié)構(gòu) , 使之在較重負(fù)載時(shí)表現(xiàn)為串聯(lián)諧振逆變器 , 輕負(fù)載時(shí)為并聯(lián)諧振逆變器 , 并克服其不足 , 可以滿足零電流開(kāi)關(guān)逆變焊機(jī)的要求 。采用諧振技術(shù)與 PWM 技術(shù)相結(jié)合的恒頻移相控制方式 , 保持了兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) , 是零開(kāi)關(guān)逆變焊機(jī)的主要發(fā)展方向之一 。采用非線性控制策略 , 利用寄生參數(shù)的思想很值得探索 , 當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題是如何減小變壓器的漏感 , 用輔助電路來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān) , 并恒定輔助電路電感的初值 。將移相控制技術(shù)和諧振技術(shù)相結(jié)合是一種新穎的方案 , 利用分段控制策略 , 以調(diào)相為主 , 在輕載時(shí)以調(diào)頻方式來(lái)保證零電壓開(kāi)關(guān)條件 , 其優(yōu)點(diǎn)是不增加附加器件 , 缺點(diǎn)是控制較復(fù)雜 。如能簡(jiǎn)化控制 , 當(dāng)是一種很有前途的方案 。總之采用多種技術(shù)結(jié)合 , 在控制策略上下功夫 , 是弧焊逆變器發(fā)展的基本態(tài)勢(shì) 。

集箱端蓋的自動(dòng)焊接

我廠具有 42 年的鍋爐制造歷史 , 目前年產(chǎn)鍋爐近四千蒸噸 , 集箱的年產(chǎn)量達(dá)兩千余條 , 集箱作為鍋爐的主要受壓元件之一 , 對(duì)焊接質(zhì)量要求非常嚴(yán)格 。我廠集箱與端蓋的環(huán)縫焊接一直沿用手工電弧焊工藝 , 生產(chǎn)效率低 , 焊工工作條件惡劣 , 尤其是打底焊必須采用單面焊雙面成形 , 對(duì)焊工技術(shù)要求高 , 焊接質(zhì)量不易保證 。隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大 , 落后的焊接工藝已越來(lái)越不適應(yīng)生產(chǎn)要求 。為此 , 我們對(duì) 20g 、 15CrM o 的集箱進(jìn)行了自動(dòng)焊工藝評(píng)定 , 打底焊道采用脈沖自動(dòng)鎢極氬弧焊 ,單面焊雙面成形 ; 填充層和蓋面層采用埋弧自動(dòng)焊 ; 焊接工藝評(píng)定結(jié)果合格 , 該自動(dòng)焊工藝已廣泛應(yīng)用于集箱端蓋的焊接中。

120g集箱的自動(dòng)焊工藝評(píng)定

1 1 1 　母材及焊材

母材為 20g, 規(guī)格為 < 219 × 20 mm , 埋弧自動(dòng)焊焊材選用H 08A , < 3mm , 焊劑 HJ 431, 氬氣純度不低于 99 1 99% 。

1 1 2 　坡口形式

坡口采用 U 形對(duì)接坡口 , 坡口角度為 32 ° , 鈍邊 3 1 5 mm ,根部半徑為 8 mm , 組對(duì)間隙 0 。

1 1 3 　坡口加工

采用機(jī)械方法加工坡口 , 坡口端面應(yīng)垂直于集箱中心線 ,無(wú)毛剌 ; 坡口加工后經(jīng)外觀檢查及 100% 著色檢查 , 表面

壁厚為9 ～ 16 mm 的工件焊接時(shí) , 除第一層和第二層填充外 , 其它層數(shù)及蓋面焊要求排焊 , 各層的操作要點(diǎn)為 :

(1) 根焊　 

4 層焊縫中以根焊最為重要 , 既要保證將焊口根部焊透 , 又不得將根部燒穿 , 它還是以后各層焊縫焊接的基礎(chǔ) , 所以說(shuō)根焊焊縫是焊接難度最大的一道焊縫 。

操作方法 : 

焊接時(shí)一般焊條不作擺動(dòng) , 當(dāng)間隙大或向下拉的過(guò)快、熔孔過(guò)長(zhǎng)時(shí)可做往返運(yùn)條 。焊條要輕壓在坡口根部 ,而不必為保持一定的電弧長(zhǎng)度而拉開(kāi)距離 , 最好能使電弧在坡口里面成形 , 用手向下拖拉焊條前進(jìn) , 每次前進(jìn)距離 5 ～ 8mm , 其頂部和底部接頭處應(yīng)用砂輪機(jī)修磨出一個(gè) U 形圓滑的倒角 , 以便接好接頭 , 焊至底部接頭時(shí) , 當(dāng)焊條運(yùn)條到接頭前2 mm時(shí) , 做向上頂?shù)膭?dòng)作 , 使底部接頭平滑 , 然后向前往返運(yùn)條至 10 mm 左右在一側(cè)收弧 。焊條角度如圖 2 。

(2) 熱焊

目的是用于加固根焊道 , 同時(shí)繼續(xù)補(bǔ)充大量的熱量使焊縫保持較高的溫度 , 防止產(chǎn)生裂紋和斷裂 。熱焊和根焊道的間隔時(shí)間應(yīng)小于 5 m in, , 層間溫度大于 100 ℃。操作方法 : 焊接時(shí)做前后往返運(yùn)條 , 焊接速度及動(dòng)作要快、連貫 , 電弧高度保持在 5 ～ 8 mm 之間 , 焊條角度如圖 3 。

(3) 填充焊

目的是填滿焊道但不要咬壞坡口邊緣 , 為蓋面焊打下良好的基礎(chǔ) 。操作方法 : 焊條可做輕微的左右擺動(dòng) , 如坡口角度小時(shí)可直接往下拉 , 不做擺弧 ; 當(dāng)焊條運(yùn)條至下部 5 點(diǎn)鐘位置時(shí) , 做輕微的劃圈拉弧動(dòng)作 , 電弧高度應(yīng)在 2 ～ 3 mm 為宜 , 焊條角度見(jiàn)圖 3 。

( 4) 蓋面焊

目的是加固焊道 , 提高強(qiáng)度 , 美化焊縫。操作方法 : 焊條向下左右擺動(dòng)但不宜過(guò)寬 , 以壓住坡口邊緣 1 16mm為宜 , 其電弧要低 , 一般為 2 ～3 mm。當(dāng)焊條運(yùn)至5 點(diǎn)鐘位置時(shí) , 由左右擺動(dòng)改為輕微的劃圈運(yùn)弧 , 其劃圈的幅度不要過(guò)大 , 以 5 ～ 8 mm 為宜 , 焊道高度為 0 ～ 2mm , 不宜過(guò)高 , 焊條角度見(jiàn)圖 3 。

4 　結(jié)論

采用手工下向焊方法進(jìn)行 < 200 mm 以上大口徑管線的焊接 , 可提高生產(chǎn)效率 , 提高焊接質(zhì)量 , 使焊接生產(chǎn)、技術(shù)專業(yè)化。此方法操作技術(shù)單一 , 易于掌握 , 經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)應(yīng)用 ,效果良好。