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不锈钢背面自保护涂层焊丝氩弧焊水平口焊接操作技巧

1. 概述

背面自保护药皮氩弧焊焊丝是一种特殊的涂层焊丝,焊接时保护药皮会渗透到熔池背面,由于焊丝药皮的凝固点比母材高,形成一层致密的保护层,使背面铁液不被氧化。冷却后这层渣壳会自动脱落,用压缩空气或水冲的方式极易清除。这种焊丝的使用方法与普通氩弧焊焊丝相同,涂层不会影响正面的电弧和溶池形态。目前,已成功应用于石油化工、电力建设等行业的不锈钢管道焊接。

2. 背面自保护涂层焊丝的特点

背面自保护药皮氩弧焊焊丝的优缺点:①背面药皮剥脱性好,背面成形好。②适合全位置焊接。③焊接质量优良。④焊道耐腐蚀性强。⑤焊接速度较慢,焊缝和热影响区易过热。

背面自保护涂层氩弧焊焊丝不受管材规格、焊接位置等因素的限制,操作灵活,并且减少了充氩时的准备工作。但由于焊丝表面有较薄的涂层,对焊工的操作水平要求较高,一些焊工往往不适应该焊丝的焊接操作方法,焊缝背面容易出现内凹、咬边、夹渣及未焊透等焊接缺陷。国产背面自保护涂层氩弧焊焊丝的涂层厚度比进口的稍厚,焊工在焊接时更易出现上述焊接缺陷。笔者通过国产和进口涂层焊丝对比分析发现:国产的涂层焊丝在焊接工艺上不比进口的差,关键还是要掌握适当的焊接操作技巧。

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3. 组对间隙要求

由于不锈钢的焊接收缩变形较大,同时涂层焊丝的直径也较大,在施工中一般用φ2.0mm、φ2.5mm或φ2.6mm的焊丝,对口间隙需要比所用焊丝直径大0.5~1mm 才能保证在焊接下半圈时焊丝能轻松的通过间隙并送到焊口的内侧,从而保证焊口内部的焊缝高度和成形。焊接活动口时组对间隙可适当减小。

4. 焊接操作技巧

(1)焊接参数 焊丝的涂层熔化形成熔渣后在熔池铁液的背面和正面形成保护,所以熔池中的熔渣和铁液不易分清,尤其国产焊丝涂层厚,熔渣多,熔渣和铁液流动性也较差,熔渣和铁液就更难分清楚。所以许多焊工在用国产的涂层焊丝焊接时觉得熔池和熔渣分不清,往往增大焊接电流和氩气流量对熔渣形成较大的吹力,其实这是一种错误的做法。只要操作手法正确,正常的焊接电流(70~140A)和每分钟9~12L的氩气流量一样能分清熔渣和熔池金属。

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(2)焊枪角度 国产焊丝在焊接时焊枪最好对着熔池,与焊接方向成 70°~80°,这样电弧正对着熔池,依靠电弧较小的吹力就能保证熔渣和铁液能够分开,同时又避免了熔渣过快凝固造成夹渣缺陷。进口焊丝涂层较薄,熔渣和铁液流动性也较好,焊枪角度还按照一般氩弧焊的角度焊接即可。

(3)送丝方法 国产焊丝要断续的快速送入和离开熔池,一次要少送点焊丝,不能用一般氩弧焊的连续送丝手法来进行焊接,如果一次熔化的焊丝过多,涂层熔化的也多,熔渣和熔池的铁液就更难分清,易在背面产生夹渣、未熔合、咬边及未焊透等缺陷。进口焊丝除可以采用上述国产焊丝的断续送丝手法外,由于进口的焊丝熔渣和铁液流动性较好,也可以采用连续送丝的手法焊接,但不同于一般氩弧焊连续送丝方法的是连续送丝也是送到电弧前面由焊丝自然熔化后流入熔池,而不能把焊丝直接送到熔池里面与熔池直接接触,否则背面容易出现未熔化的焊丝头。这种连续送丝手法焊接速度快,特别适合薄壁管的焊接。

(4)运弧手法 国产的涂层焊丝焊接时电弧左右摆动幅度要小,控制熔池的熔渣不会很快凝固。焊丝药皮的凝固点比母材高,药皮首先凝固,包住熔池中的铁液,使铁液不易流动,同时对铁液进行保护。如果摆动幅度过大,电弧运动到坡口一侧时,另一侧熔渣就会凝固,电弧回来后短时间内已经凝固的熔渣不会很快熔化,而熔化的焊丝铁液在凝固熔渣的阻碍下不能充分及时熔化坡口边缘,就容易形成背面熔合不良和夹渣、咬边缺陷。因此在电弧左右摆动时,摆动幅度不要太宽,电弧能熔化坡口边缘就行。电弧运动到右边时,加一滴焊丝,再运动到左边时加一滴焊丝。在坡口两侧停留时间要短,左右摆动运弧速度要慢,向前焊接速度要稍快,这样熔池温度较低,里口不易咬边和塌陷,同时避免焊缝金属过热。进口焊丝由于熔渣和铁液流动性较好,在运弧时基本和一般氩弧焊相近,但在左右摆动时不可过快。

(5)仰位置焊接方法 国产焊丝由于涂层较厚,铁液流动性差,不易往下淌,在焊接水平固定口的仰焊位置时只要把焊丝送到坡口的背面,背面的焊缝高度就能凸出来,其他焊接手法按照前述 4 点操作就行。进口焊丝仰焊位置操作方法:电弧在坡口的根部,焊丝在坡口的背面,并且始终在电弧的前端,一定要多送焊丝,送的少就会因为铁液不够造成内凹,但又不能送入熔池里。同时焊枪前进的速度要小,如果速度太快,内口每个焊纹之间连接不上,就会在焊纹之间形成咬边和内凹缺陷。间隙较大时,焊丝可以随电弧一起摆动送丝。进口焊丝铁液流动性好,仰焊位置内口焊缝高度凸出,比国产焊丝难度较大,成形没有国产的好。

(6)接头方法 收弧最好收在坡口侧,否则容易出现缩孔或者夹渣。最好把接头打磨成斜坡,否则容易出现接头熔合不好或者内口台阶状焊道。焊接接头时先熔化接头再添加焊丝焊接,如果焊接接头时背面熔渣已经脱落,此时的接头速度要较快,防止接头背面无熔渣保护而在高温时被氧化。最后收口时厚壁管接头时背面不容易氧化,但在焊接薄壁管(如3.5mm)时,接头背面容易氧化,正确的接头方法是:采用较小的焊接电流(70~90A),并把接头打磨成较短的斜坡,接住头以后把斜坡填满就不要再往前焊接,尽快在坡口侧收弧。

(7)焊接效果 国产焊丝由于涂层较厚,所以形成的熔渣较厚,容易脱落。同时国产焊丝成形比进口焊丝成形好。焊道成形效果如附图所示。

自保护药皮焊丝氩弧焊水平口焊道成形效果图

(8)注意事项 ①切忌烘烤焊丝温度超过50℃。②不锈钢水平口药皮焊丝氩弧焊焊接时,仰焊起弧时的位置铁液倒流不可过多,否则容易产生夹渣缺陷。

坝体稳定泄流与形成冲切条件泄流两者之间最大的区别是泄流渠的稳定问题,后者要对渠道形成溯源冲刷,而前者则要形成稳定的渠道,具体区别参见表3。

5. 结语

在2010年,抚顺80万t/a乙烯装置工艺管安装阶段,焊工普遍采用了本文所述的焊接操作方法进行不锈钢自保护涂层焊丝氩弧焊焊接,射线检测 27219 张,焊接一次合格率 97.76%,取得了良好效果。主要焊接缺陷还是由于焊工不习惯涂层焊丝的操作手法造成的背面焊道咬边、仰焊位置背面内凹。

教师在对小组合作学习进行评价时,既要对每个活动小组给予整体性的评价,同时也要对每个成员进行客观评价。例如,在合作学习评价时,教师可根据每个小组的学习情况、学习成果,为表现突出的小组给予相应地奖品奖励与表扬;同时,也要求学生在组内自评与互评,在小组内选出一个在本次合作学习活动中表现最好的同学,教师可以准备一些额外的奖励给这个同学。

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