15CrMo鋼管鎢極脈沖氬弧焊焊接工藝的應(yīng)用

陳文軍

雙鴨山礦業(yè)集團弘燁供熱供水有限責(zé)任公司，黑龍江雙鴨山 155100

雙鴨山礦業(yè)集團弘燁供熱供水有限責(zé)任公司在虹焱熱電公司準備承接一臺JG40/3.82-M型鍋爐的修理任務(wù)，過熱器管子規(guī)格為Φ42×3.5的15CrMo鋼管。施工前我們進行了產(chǎn)品試件的焊接工藝評定試驗。經(jīng)驗證后制定了15CrMo鋼管的焊接工藝，現(xiàn)介紹如下：

1 焊前準備

1.1 焊接材料

焊絲：牌號H13CrMoA；規(guī)格：φ2.5；氬氣純度不小于99.99%。

1.2 坡口尺寸

應(yīng)嚴格把間隙控制在1.5mm～2.5mm之間。

1.3 設(shè)備

國產(chǎn)WSM-400氬弧焊機，直流正接。

1.4 鎢極

國產(chǎn)WCe-20鎢極，規(guī)格φ2.0。

1.5 噴嘴

國產(chǎn)圓柱形陶瓷噴咀，內(nèi)徑φ10mm。

1.6 打磨與清理

2 施焊環(huán)境

2.1 環(huán)境溫度

環(huán)境溫度低于0℃時禁止施焊。

2.2 風(fēng)速

故風(fēng)速大于2m/s時，不采取擋風(fēng)措施禁止施焊。

3 工藝參數(shù)

3.1 焊接電流

選擇脈沖電流焊接的原因是脈沖電流電弧線能量低，便于精確控制電弧能量及分布，易獲得均勻的熔深及焊縫根部均勻熔透，更適于垂直位置小管（φ42×3.5）的單面焊雙面成形打底焊接，便于氣體逸出，減少氣孔缺陷，15CrMo鋼材的碳當量在0.45%～0.58%之間，淬硬性較大，脈沖電流時要熔池金屬的高溫停留時間短，所以金屬組織細密，可減少產(chǎn)生裂紋的影響，確保產(chǎn)品的可靠性。15CrMo鋼及H13CrMoA焊絲的合金元素含量稍高，所以，與含碳量相同或相近的同規(guī)格碳素鋼鋼管比較15CrMo鋼管需要較大的焊接電流。焊接時采用的電流范圍如下：

峰值電流（A）：140～160；低值電流（A）：40～30；脈寬比：50%；頻率：1Hz～1.25Hz

3.2 鎢極相關(guān)參數(shù)

鎢極端部形狀及鎢極伸出量(指噴嘴外露出的長度)對焊接過程影響很大。伸出量太小時易燒損噴嘴，影響操作視線，看不清熔池情況，伸出量太大時易混入空氣產(chǎn)生氣孔，選定的鎢極相關(guān)參數(shù)如下：

直徑：2mm；伸出量：5mm～8mm；錐度：30°～40°；端部直徑：0.3～0.6。

3.3 氣流量

手工鎢極氬弧焊氣流量的大小將直接影響焊縫的質(zhì)量。根據(jù)接頭坡口型式、尺寸、噴嘴規(guī)格和電流大小，選定的氣流量為Q=7～10L/min。

對于“主體性”的概念中國哲學(xué)中并沒有明確的指出，反而恰恰是在西方人類理性崛起和進一步樹立的時代都有很多的表述。古希臘時期的普羅泰戈拉提出“人是萬物的尺度”，蘇格拉底提出“認識你自己”；在西方黑暗的中世紀過后，文藝復(fù)興、啟蒙運動讓人類的理性大放異彩，帕斯卡爾說“人是一支有思想的蘆葦”，黑格爾說“實體即主體”；到了叔本華的時代更是大聲的說出“世界是我的表象”。

4 點固

焊縫接頭往往是不易保證質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)，對于氬弧焊來講，焊縫接頭處尤其易出現(xiàn)氣孔，因此，焊工除注意提高接頭操作技能外，應(yīng)盡量減少焊縫接頭的數(shù)量，所以對于φ42×3.5的管對接接頭，打底焊時我們設(shè)置一處點固焊縫，其長10mm～15mm，厚2mm～3mm。點固焊縫要保證質(zhì)量，不允許出現(xiàn)未熔合、未焊透、氣孔和裂紋等缺陷。發(fā)現(xiàn)有上述缺陷，需馬上打磨掉重新焊接，若錯邊量超過0.3mm，不得強力矯正，需打磨掉重新組裝焊接。前半圓焊完后應(yīng)將點固焊縫徹底磨去。點固焊縫與正常焊縫施焊規(guī)范相同。

5 施焊

在工藝評定過程中，我們制作了模擬產(chǎn)品工位的障礙架，其左右、上下障礙尺寸與產(chǎn)品完全相同。點固焊縫設(shè)在a點，從離開C點處約5mm～8mm的b點引弧焊接，施焊過程中，注意氬氣保護及送絲頻率，焊到d點左側(cè)5mm～8mm的e點收弧。與手工電弧焊相比，手工鎢極氬弧焊的操作視線范圍有限、考慮到視線范圍、氣體等因素的影響，e-g點內(nèi)焊縫施焊方向選定為g-e點，從距f點5mm～8mm處的g點引弧，在e點接頭收弧。此焊過程中，需要焊工左手控制焊槍，而用右手送焊絲。管子的后半圈（g-a-b）與前半圈（b-d-g）焊接基本相同。

5.1 引弧

在坡口內(nèi)引弧，正常焊接過程中電弧長度應(yīng)控制在2.5mm～4.0mm之間。

5.2 收弧

收弧時要多添加焊絲，防止產(chǎn)生縮孔和裂紋。?；r，先用拇指按一下焊炬上上的微動開關(guān)，待電流衰減電弧熄滅后，繼續(xù)保護高溫熔池10s以上，防止焊縫金屬氧化，延時斷氣后再移開焊炬。若收弧處產(chǎn)生缺陷，需打磨掉再行焊接，一般情況下，禁止采用電弧熱消除缺陷的方法。

5.3 接頭

無論起弧接頭還是收弧接頭，其熔孔均應(yīng)比坡口間隙每側(cè)增寬0.5mm～1.0mm左右，形成熔孔后填加焊絲。特別注意收弧接頭處不要發(fā)生未熔合、未焊透等缺陷。蓋面層接頭處要注意外觀質(zhì)量。

5.4 送絲

在峰值電流(即脈沖電流)作用時填加焊絲。焊絲沿焊縫間隙送入熔池前端，不能直接送入根部，從而使熔滴自然過渡到熔池，以有效控制背面成形及余高。送絲要有節(jié)奏、干凈、利落。動作要穩(wěn)，以免破壞保護效果；焊絲端部時刻保持一定的形狀，尤其不能形成“固瘤”。焊絲端部形狀不好或氧化太厲害時就應(yīng)?；〔讯瞬考羧ピ俸?；焊絲不能與高溫下的鎢極相碰。否則鎢極端部會突然變粗而導(dǎo)致電弧不穩(wěn)。

5.5 蓋面焊

蓋面時焊絲和焊炬均需上下輕微擺動，以使上下熔合良好，蓋面層要與打底層接頭要盡量錯開，填絲、擺動注意節(jié)奏，在保證焊縫內(nèi)部質(zhì)量前提下，充分利用脈沖氬弧焊的特點，焊出均勻、細致美觀的管接頭焊接。

6 焊縫質(zhì)量標準及工藝評定檢查結(jié)果

產(chǎn)品施焊前為了驗證工藝參數(shù)的正確性以及工藝措施是否合適，我們依據(jù)《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》做了模擬產(chǎn)品試件的焊接工藝評定，評定結(jié)果如下：

外觀：按《蒸規(guī)》檢驗合格；

X射線：按JB4710檢驗合格；

機械性能：按《蒸規(guī)》檢驗合格；

金相：按《蒸規(guī)》檢驗合格；

硬度：按GB4340檢驗合格。

7 結(jié)論

1）我公司有能力焊接符合《蒸規(guī)》及產(chǎn)品技術(shù)條件所要求的15CrMo鋼管接頭，所制定的焊接工藝指導(dǎo)書是合適的；2)手工鎢極氬弧焊采用脈沖電流更易保證焊縫質(zhì)量；3)氬弧焊是鍋爐壓力容器關(guān)鍵部位接頭焊接的一種較理想，可靠的焊接方法。

[1]《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》勞部發(fā)[1996]276號.

[2]中國機械工程學(xué)會設(shè)備與維修工程分會編.工業(yè)鍋爐維修與改造問答.