带衬垫的管道环焊缝根焊技术及焊接工艺

针对我国长输管线施工中管道环焊缝根焊难的技术瓶颈,采用φ1 219 mm带衬垫的管道气动内对口器与PAW3000双焊炬管道自动焊机配套,进行管道环焊缝根焊技术和焊接工艺研究.分别以铬锆铜和在紫铜表层喷涂镍铬陶瓷复合层为衬垫材料进行焊接试验,并与无衬垫焊缝进行比较.结果表明,以这两种材料作为管道气动内对口器的焊接衬垫,采用自动焊接工艺进行管道环焊缝根焊,可以实现单面焊双面成形,不但可焊性好,焊缝成形美观,而且具有焊接效率高,焊接质量好等特点.焊接接头的各项性能检测指标与无衬垫相当.     

管道气动内对口器衬垫材料的选取

在长距离输油气管道建设中,管道环焊缝打底焊采用带焊接衬垫的管道气动内对口器具有施工速度快、焊接质量高等特点.在研制完成φ1 219 mm带铜衬垫的管道气动内对口器基础上,结合目前我国长距离输油气管道建设中,制约施工速度和焊缝质量的关键是根焊难的技术瓶颈.重点研究了带焊接村垫的管道气动内对口器所用衬垫材料筛选、村垫焊接试验及衬垫材料的确定.研究结果表明:铬锆铜和在普通紫铜表层喷涂镍铬陶瓷复合层这二种材料更适合作为管道内对口器的焊接衬垫;采用此种方法进行管道环焊缝根焊,可以实现单面焊双面成形.     

窄间隙埋弧焊熔渣清理装置设计

目前窄间隙埋弧焊是厚板焊接的一项先进技术。由于焊缝深而窄,熔渣难于清理,对焊缝质量造成影响。基于上述问题,设计了一种窄间隙埋弧焊熔渣清理装置,对焊缝中熔渣进行清理。     

舟山桃夭门大桥钢箱梁大间隙焊缝陶质衬垫单面焊接

针对舟山桃夭门大桥架设过程中出现的大间隙焊缝(30mm),配合超宽陶质衬垫,采用CO2气体保护焊结合埋弧自动焊的焊接工艺进行了焊接工艺试验,确定了合理的焊接工艺参数。经焊缝缺陷、硬度和力学性能等方面的检测表明,对于大间隙焊缝,配合超宽陶质衬垫,采用CO2气体保护焊进行打底焊、埋弧自动焊进行盖面焊接的单面焊接工艺完全可获得性能优良的焊接接头。     

渣金间辅助外电场提高焊接工艺稳定性分析

为探索焊接过程实现高稳定性工艺的潜在途径,最大限度地减少重要钢结构制造中焊缝咬边及成形缺陷带来的焊后返修工作,提出并试验了一种利用埋弧焊渣金间随焊施加辅助外电场对渣金电导载流进行导流,进而提高焊接工艺稳定性的方法,并应用焊接电信号分析仪对弧压信号进行了采集统计分析.结果表明,以钨电极作阴极利用电场在渣金熔体内部形成稳定的电导载流,可使熔渣电导性能得以改善,并引导电子进入电弧阴极中心以增强电弧的集聚程度.同时外电场作用也使渣金内部的带电粒子形成有序运动并在界面结合成低表面能的活性氧化物,又可改善液态熔渣在焊缝金属表面的润湿铺展性能.实施辅助电场引入的这些有益作用使焊缝形状、表面光洁度、尤其是焊缝边缘平直均匀性得到较好地改观,焊接过程工艺稳定性得以进一步提高.     

双面一次成型埋弧自动焊试验及其在低压锅炉制造中的应用

双面一次成型埋弧自动焊,是一种生产效率高、具有发展前途的先进焊接技术。一般采用埋弧自动焊来焊接对接钢板时,需要进行二次单面单道焊接才能完成,而采用这种工艺只需要进行一次单面单道焊接便能完成两面焊缝的成型。就其实质来分析,双面一次成型埋弧自动焊,是利用了它的强大的电弧热能所产生的热量,在焊剂保护下熔化焊缝边缘金属,并在特殊的托垫上,使焊缝两面全部焊透,同时形成双面成型焊缝。衬垫的选择一般焊缝的反面是利用特殊的托垫来完成的,托垫的主要形式有:焊剂垫、铜衬垫、铜衬垫加焊剂三种。通过试验证明,铜衬垫加焊剂的结构形式比较好,这样可使反面焊缝既能强迫成型,又能有充分的焊剂保护,防止熔化金属流散,可获得比较理想的焊缝。一般在铜衬垫上加入焊剂,只要把铜衬垫上的凹槽填满即可,填入的焊剂过多,反而会影响反面焊     

渣金间辅助外电场提高焊接工艺稳定性分析

为探索焊接过程实现高稳定性工艺的潜在途径,最大限度地减少重要钢结构制造中焊缝咬边及成形缺陷带来的焊后返修工作,提出并试验了一种利用埋弧焊渣金间随焊施加辅助外电场对渣金电导载流进行导流,进而提高焊接工艺稳定性的方法,并应用焊接电信号分析仪对弧压信号进行了采集统计分析.结果表明,以钨电极作阴极利用电场在渣金熔体内部形成稳定的电导载流,可使熔渣电导性能得以改善,并引导电子进入电弧阴极中心以增强电弧的集聚程度.同时外电场作用也使渣金内部的带电粒子形成有序运动并在界面结合成低表面能的活性氧化物,又可改善液态熔渣在焊缝金属表面的润湿铺展性能.实施辅助电场引入的这些有益作用使焊缝形状、表面光洁度、尤其是焊缝边缘平直均匀性得到较好地改观,焊接过程工艺稳定性得以进一步提高.     

带陶瓷衬垫薄板埋弧焊工艺研究

对薄板埋弧焊焊接过程中易出现的焊接缺陷及产生原因进行了探讨,通过带陶瓷衬垫薄板埋弧焊和未加陶瓷衬垫普通埋弧焊对比选取较优的工艺方案,并对宏观形貌、力学性能等进行研究分析。结果表明,带陶瓷衬垫薄板埋弧焊工艺焊接时电弧稳定,单面焊双面成形,焊缝成形饱满、整齐、美观,焊缝与母材圆滑过渡,焊缝无气孔、裂纹、未熔合、夹渣等缺陷,力学性能合格,焊缝质量稳定优良;该工艺适用于薄板、狭小空间、密闭容器槽罐的焊接,并且具有节能环保、质量优良、提高焊接效率、降低成本等优点。     

陶瓷衬垫CO2焊与埋弧焊在长直缝焊接中的应用

长直焊缝在高层建筑钢结构对接焊中大量存在,采用陶瓷衬垫CO2焊打底 埋弧焊填充、盖面的焊接工艺,省去碳弧气刨背面清根,焊接效率高,焊缝成形美观.通过对焊接接头的力学性能检验、微观组织观察和分析,证明了该焊接工艺的可行性.     

管道环焊缝采用铜衬垫根焊及焊缝渗铜研究

针对采用带铜衬垫的管道气动内对口器进行管道环焊缝根焊(打底焊接)时,对带铜衬垫根焊的焊缝不同位置铜含量进行了测量.为了精确分析渗铜对焊缝力学性能的影响,选用荧光光谱测定仪对焊接试验的焊缝不同位置铜含量进行了精确测量,并通过相关的材料性能试验定性评价了渗铜对焊缝金属力学性能的影响.结果表明,由于受焊接高温影响,铜原子的扩散造成焊缝根焊层铜含量有微量增加.为了评价铜含量增加对焊缝力学性能的影响,还对带铜衬垫的焊缝试件进行了拉伸、冲击和硬度等力学性能试验.结果证明铜含量在一定范围内,并不影响焊缝金属的强度和韧性等力学性能.     

弯管焊接用镶嵌型可拆衬垫

钨极氩弧焊焊接铝合金、不锈钢导管,在单面焊双面成形条件下,通常采用芯棒型可拆衬垫,可获得熔透及背面余高适当的焊缝。但对弯管接头来说,芯棒型衬垫存在焊后无法拆除的问题。本文介绍适用于较大直径的弯管焊接用的镶嵌型可拆衬垫。     

双曲面钢箱梁焊接工艺参数的选择

针对沈阳二环快速路改造工程桥梁钢箱梁桥体具有超大面积、箱体结构复杂以及焊接量大等制作难点,重点介绍了单元、节段拼装焊接顺序,以及针对结构、母材特点选用CO2气体保护焊焊接方法,采用陶瓷衬垫进行单面焊双面成形焊接,并对该工艺参数进行了评定。结果表明:CO2气体保护焊陶瓷衬垫单面焊双面成形工艺焊接的钢箱梁桥体焊缝表面成形美观,焊接接头质量符合国家相关标准规定,在沈阳二环快速路改造工程桥梁工程中得到广泛应用。     

不等厚板MAG单面焊双面成形工艺研究

储油罐罐体的横焊缝主要由不等厚板对接而成,焊接工作量大,焊接要求高.针对这种特点,采用集成组装的自动焊接系统进行单面焊双面成形工艺试验,研究不同衬垫槽型尺寸、焊接层数和保护气体的混合比例对焊接质量的影响.实验结果表明,采用50%Ar 50%CO2保护气体、对称槽型衬垫、2层3道焊得到的焊缝外观和质量良好.最后对焊缝进行了工艺评定,各项性能均达到使用要求.     

气电横焊工艺技术改进

为了解决船舶横位置对接焊缝中存在的焊接效率低、质量可靠性差等问题,开展了针对船舶对接焊缝的气电横焊技术研究。通过对水冷铜滑块、陶瓷衬垫等关键条件的设计优化,将气电焊技术扩展至船舶建造横位置对接焊缝的焊接。随后对坡口形式、焊枪位置、摆动幅度等关键焊接工艺参数进行了合理的设计,结合船舶结构特点及工艺覆盖的要求,进行了3组不同板厚的横位置对接焊试验,测量了不同板厚的抗拉强度、硬度及冲击吸收能量,以验证工艺的可行性。结果表明,由于焊缝表面采用水冷铜滑块强制成形及焊缝根部采用陶瓷衬垫成形的影响,得到的焊缝成形美观,避免了焊后打磨处理,大大减轻了劳动强度;各个板厚的抗拉强度、硬度及冲击吸收能量等试验数据均满足船级社规范要求,并具有较大的工艺裕量;热输入最高可达93 kJ/cm,焊接效率相较于常规FCAW横焊提高了8倍左右。 创新点： (1)对陶瓷衬垫以及水冷铜滑块设计优化,有效解决了船舶横位置对接焊缝中根部焊缝的熔合问题。(2)将气电横焊技术用于船舶横位置对接焊缝的焊接,提高了横位置对接焊缝的焊接效率。     

机车总风缸筒体纵缝焊接工艺

利用铜衬垫技术,采用富氩气体保护焊和直缝焊接工装对机车总风缸纵缝进行焊接.通过反复调试,得出了铜衬垫的形状尺寸及焊接工艺参数.结果表明:采用匹配的焊接参数,合理的铜衬垫形状尺寸,能够获得内在和外观质量都很好的焊缝     

装配焊接夹具

为了装配和焊接薄板材料制成的圆柱形、圆锥形和球形容器的环缝,研制了装有衬垫装置(图1)的装配焊接夹具。衬垫由焊有主体6的基座1组成。在基座上开有给送保护气体(氩、氦)的槽3,通气以保护焊缝根部。槽3通过孔4同焊缝成形沟的孔穴5相通。衬垫主体上距焊缝成形沟的两面为圆柱形表面。     

CO2气体保护焊在锅壳式锅炉对接焊缝中的应用

在锅炉受压部件对接焊缝中采用CO2气体保护焊，采用背衬陶瓷衬垫强制焊缝背面成形的方法，实现单面焊双面成形；通过采用适当的工艺措施和工艺操作方法，解决CO2焊对接焊缝中常见的接头缩孔、层间缝缘夹渣及人字气孔等焊接缺陷问题。CO2气体保护焊具有优质、高效、节能等特点，在锅炉制造中正逐步取代焊条电弧焊而成为主要的焊接方法之一。     

问与答

1.埋弧自动焊采用哪些衬垫法实现单面焊双面成形,这些衬垫法的背面成形原理和优、缺点是什么? 答:埋弧自动焊实现单面焊双面成形,一般采用铜衬垫法、焊剂衬垫法、焊剂加铜衬垫法。其坡口型式和衬垫位置如下图: (1) 铜衬垫法的背面成型原理:熔融金属进入铜衬垫槽内而形成焊缝。优点:①焊接规范可根据板厚自由选择,可焊接超厚板;②坡口加工精度要求不高;③不受定位焊的影响。缺点: ①需按背面的错位准备不同的铜垫板;②要求坡口中心线与衬垫槽中心线对准;③     

X65级海管环缝无衬垫封底全自动焊工艺及焊缝性能研究

在一些国外海洋油气田开发项目中，输送含有酸性腐蚀介质的海底管道环缝焊接强制要求采用无铜衬垫封底焊接技术，确保焊缝在硫化氢（Hydrogen Sulfide,H2S）酸性腐蚀服役过程中不会出现硫致应力开裂（Sulfide Stress crack,SSC）。为解决铜衬垫在封底焊接过程中铜原子受热扩散进入焊缝金属并对其性能产生破坏性影响的问题，采用表面张力过渡（Surface Tension Transfer,STT）封底焊接和熔化极气体保护焊接（Gas Metal Arc Welding,GMAW）填充盖面焊接技术，开发了一种适用于海管S型铺设的无衬垫封底全自动焊工艺并对焊缝性能进行测试研究。结果表明，横向拉伸、全焊缝拉伸、侧弯、冲击、宏观硬度及H2S腐蚀试验等均满足项目焊接规格书及DNV OS F101(2013)标准要求；焊接接头试样均通过了NACE 0177标准下的硫致应力开裂试验，可应用于含H2S酸性环境下X65级碳钢海管的焊接施工。STT表面张力过渡封底焊接属于单面焊双面成形技术，焊接热输入小，飞溅极少，焊缝成形好，是无衬垫封底焊接技术的一种可靠选择。     

双细丝埋弧焊+陶瓷衬垫焊接工艺

双细丝埋弧焊+陶瓷衬垫可用于无间隙装配、坡口内定位焊、背面应用陶瓷衬垫+正面大能量输入的双细丝单面埋弧焊焊接,焊缝正反面一次成形.双细丝埋弧焊是利用单电源单送丝机送出两条具有一定距离的并联细丝,在保持大能量输入同时,把焊接电流进行分流,从而降低电弧能量过多集中于中坡口根部的问题.由于细焊丝干伸长度电阻热增加,焊丝熔化速度加快;电极之间电弧辐射热相互作用,能量利用率高,熔滴过渡更细,焊接过程更平稳,焊缝成形更美观;对于板厚12～18 mm,可大幅度提高焊接效率10倍以上,焊接质量稳定,应用前景良好.