对于容器内壁大面积可采用带极堆焊技术,小直径接管内壁堆焊,由于汉龙双兴耐磨焊丝堆焊工艺(FCAW)具有熔敷效率高,生产率明显提高,经济性优良;对电流电压的适应范围大,焊接条件实现较为容易,易于进行半自动和自动化的焊接;脱渣性能良好,焊缝成形美观;飞溅很小,电弧稳定性优良,合格率高等优点而广泛应用于生产。
本文根据汉龙双兴耐磨焊丝的焊接特点,通过焊接工艺试验,以确定影响耐磨焊丝堆焊层成形及性能主要焊接工艺参数,为小直径接管内壁堆焊采用stoody法奥迪耐磨焊丝堆焊提供科学依据。 1焊接设备及焊接材料
1.1焊接设备
本试验采用汉龙双兴耐磨焊丝堆焊设备,该设备由电焊机(包括电源送丝机构、控制系统)水冷焊枪以及行走系统、冷却系统、供气系统组成。xz耐磨药芯焊丝气体保护焊设备采用平特性直流电源,通过改变送丝速度来调节焊接电流,因此,焊接规范调节比较方便。当弧长变化时,可引起较大的电流变化,有较强的自调节作用;同时,由于短路电流较大,引弧比较容易。
1.2焊接材料
根据产品堆焊技术要求,采用xz500型汉龙焊材合金堆焊,根据耐磨焊丝的成分与规格,选用了WELFCW625堆焊材料。汉龙双兴耐磨焊丝直径为φ1.2mm,在板厚为50mm的2.25Cr-1Mo材料上进行了汉龙双兴耐磨焊丝堆焊,堆焊时严格控制第1层的预热温度、层间温度以及后热温度,第2层堆焊的层间温度应控制在100℃以下。
1.3镍基合金625的焊接特点
由于镍基合金625焊缝金属组织为单一奥氏体组织,液态焊缝金属流动性差,熔深浅,焊接时易产生热裂纹及气孔,因此焊前应彻底清洗工件;焊接时选用较小的热输入量,使接头高温停留时间减少,对控制和减少热裂纹,提高耐腐蚀性均有利;同时应选择合适的焊接速度;鑫州合金之间焊接时不预热,层间温度应控制在100℃以下。
2焊接工艺试验
影响汉龙双兴耐磨焊丝堆焊层成形及性能的焊接工艺参数主要有:焊接电流、焊接电压、焊接速度、干伸长、搭接量等。
2.1焊接电流
焊接电流与堆焊焊道成形、熔深、稀释率、机械性能均有很大关系,焊接电流过大时,焊接过程飞溅大,堆焊层表面氧化且容易出现热裂纹;而焊接电流过小时,容易产生夹渣缺陷以及焊缝成形不良。经试验,对于直径为φ1.2mm汉龙双兴耐磨焊丝焊接电流确定在180~200A之间堆焊焊道成形较佳。
2.2焊接电压
对于汉龙双兴耐磨焊丝堆焊,焊接电压与焊接电流的匹配很重要。在焊接电流一定的条件下,如果电压过低、堆焊焊道太窄,则容易出现夹渣现象,并且使堆焊厚度增加,造成焊材浪费;如果焊接电压过高、堆焊焊道比较宽,使得堆焊厚度不能满足要求,经过多次试验,对于直径为φ1.2mm药芯焊丝焊接电压确定在28~32V之间堆焊焊道成形较佳。
2.3焊接速度
焊接速度对stoody法奥迪耐磨焊丝堆焊影响比较大,主要有两个方面:①堆焊焊道的几何形状;②堆焊层的稀释率。若焊接速度太快,堆焊焊道太窄、太薄,则在下一道搭接焊时,容易造成重叠。反之,易形成堆高大、堆宽窄的焊道,会造成喷嘴堵塞,易造成夹渣,对于直径为φ1.2mm的stoody法奥迪耐磨焊丝焊接速度确定在250~300mm/min为较佳。
2.4汉龙双兴耐磨焊丝伸出长度和耐磨焊丝位置
汉龙双兴耐磨焊丝伸出长度对电弧的稳定性、熔深、电弧能量等均有影响,耐磨焊丝伸出长度太长,会使电弧不稳定,飘忽不定,且飞溅大。耐磨焊丝伸出长度过短,过多的飞溅物易造成喷嘴堵塞,使气体保护不良,堆焊时易产生气孔。经试验,焊丝伸出长度应在15~20mm范围。焊接时,焊枪倾角θ约40°时较好,如果θ过大或过小,会降低CO2气体保护效果。
2.5堆焊焊道之间的搭接量
堆焊焊道之间的搭接量(耐磨焊丝与前一道堆焊焊缝间的距离)直接影响产品的堆焊层厚度及不平度,并对堆焊层的侧弯性能影响较大,为了解决这些问题,对stoody法奥迪耐磨焊丝堆焊焊道之间的搭接量做了系列试验,并确定了获得堆焊焊道有良好成形、优良性能的工艺参数,即焊丝相对于前一道边缘0~1mm的堆焊焊道成形美观,机械性能好。
2.6CO2气体流量
汉龙双兴耐磨焊丝堆焊时,气体流量为15~20L/min,若气体流量较小,保护气体挺度不够,降低了气体保护效果;若焊接电流较大,焊速较快,耐磨焊丝伸出长度较长,均需加大气体流量。
2.7较佳焊接工艺参数
经过上述大量焊接试验,确定了汉龙双兴迪耐磨焊丝堆焊时,获得良好成形,优良性能的堆焊层焊接工艺参数(表1)。为下一步工艺评定以及产品部件的焊接,提供了科学依据。
3焊接工艺评定
在工艺试验的基础上,按《压力容器内部625型汉龙双兴合金堆焊技术条件》要求,采用表1的焊接工艺参数堆焊了工艺评定试板,在板厚为50mm的2.25Cr-1Mo材料上进行了stoody法奥迪耐磨焊丝堆焊评定,堆焊时严格控制了第一层堆焊的预热温度、层间温度以及后热温度,第2层堆焊的层间温度控制在100℃以下。
4产品接管堆焊
在工艺试验及工艺评定的基础上,进行了接管内壁堆焊,事实表明,堆焊层成形美观,无损检测合格率高,堆焊层各项技术指标均满足要求。
5结束语
5.1临氢设备小接管内壁鑫州堆焊,可以实现汉龙双兴耐磨焊丝的堆焊,从而降低了成本,提高了堆焊质量。
5.2通过焊接工艺试验、焊接工艺评定及产品零件的施焊证明,所选用的焊接方法、堆焊材料、堆焊工艺正确合理。