富氬二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊在制冷承壓設(shè)備焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用

高云

摘要：文章采用Ar+CO2混合氣體保護(hù)焊焊接Q235-A和16MnR鋼，焊接接頭拉伸、冷彎性能均不低于母材，與C02焊接時(shí)相似，而焊縫沖擊韌性卻明顯優(yōu)于C02焊接，尤其是對(duì)于Q235-A鋼，隨著混合氣體中氬氣比例的增加，沖擊韌性明顯提高，但氬氣含量需達(dá)到一定值時(shí)才有效果。按照電弧形態(tài)和熔池形態(tài)實(shí)驗(yàn)研究、分析的結(jié)果，確定的45°～50°。坡口能夠有效地保證焊接接頭的綜合性能（彎曲實(shí)驗(yàn)一次合格率均為100%），同時(shí)也大大降低了熔敷金屬的填充量。焊縫表面成形良好，且飛濺較少，但弧光較大。

關(guān)鍵詞：富氬；承壓；設(shè)備；焊接

CO2焊接成本低，其成本只有埋弧焊、焊條電弧焊的40%～5 0%：生產(chǎn)效率高，其生產(chǎn)率是焊條電弧焊的1～4倍；操作簡(jiǎn)便，明弧，對(duì)工件厚度不限，可進(jìn)行全位置焊接而且可以向下焊接；焊后變形較小。因此，在制冷壓力容器行業(yè)得到了普遍的應(yīng)用，但是一般只作為焊接C、D類焊縫，主由由于CO2焊接方法應(yīng)用于A、B類主焊縫時(shí)，機(jī)械性能一次合格率低，特別是背彎及沖擊。本研究主要分析富氬混合氣體焊接方法在制冷壓力容器主焊縫中的應(yīng)用。富氬混合氣體配比為80 %Ar+20%C02時(shí)稱為富氬混合氣體。用富氬混合氣體作為保護(hù)氣體，無(wú)論是焊接工藝性，還是焊接接頭機(jī)械性能，均不亞于熔化極氬弧焊，但富氬混合氣體中氬氣比例很高，與二氧化碳保護(hù)焊相比，大大提高了焊接成本。

1 制冷壓力容器焊接要求

制冷壓力容器主要是指以液化氣體為制冷劑、設(shè)計(jì)壓力不高于4.0 MPa、設(shè)計(jì)溫度不高于200℃的制冷裝置。

容器主要受壓部分的焊接接頭分為A、B、C、D4類（見(jiàn)圖1）。

焊縫表面不得有裂紋、未熔合、氣孔、弧坑等缺陷和飛濺物。焊縫不得有焊瘤存在，若出現(xiàn)焊瘤時(shí)則必須用砂輪打磨致消除為止。焊縫寬窄差應(yīng)控制在1～2mm。焊縫直線度2.0mm。焊縫凸出或凹陷應(yīng)小于1.5mm，且不低于母材，不高出焊縫允許高度。其他容器焊縫表面的咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊連續(xù)長(zhǎng)度不得大于100mm，焊縫兩側(cè)咬邊的總長(zhǎng)度不得超過(guò)該焊縫長(zhǎng)度的10%。

A、B類接頭焊縫（縱焊縫和環(huán)焊縫）的余高：材料為Q235～B，20R，Q345R，20等焊縫的余高不管采用單面坡口還是雙面坡口，余高都應(yīng)不超過(guò)板厚的15%，并且小于等于4mm，對(duì)于10mm以下鋼板焊縫余高最大可為1.5mm。

C、D類接頭（接頭和接管、管板及附件）要求與母材呈圓滑過(guò)渡。焊腳在圖樣無(wú)規(guī)定時(shí)，取焊件中較薄者之厚度，補(bǔ)強(qiáng)圈的焊腳，當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度不小于8 mm時(shí)，其焊腳等于補(bǔ)強(qiáng)圈厚度的70%，且不小于8mm。

2 實(shí)驗(yàn)方法、設(shè)備

2.1實(shí)驗(yàn)方法

材料：Q345R板材300*350*6。

焊絲：伊薩ER70S-6（Φ1.2）。

2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備

焊機(jī)：山大奧太NBC-500。

3實(shí)驗(yàn)過(guò)程

富氬二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊在實(shí)際焊接過(guò)程中，焊接接頭質(zhì)量受到諸多因素的影響，其中選擇合理的焊接工藝是焊接接頭質(zhì)量得以保證的前提，而在具體焊接實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，坡口型式和焊接參數(shù)對(duì)焊接接頭質(zhì)量影響較大。

3.1母材坡口加工、組對(duì)、焊接

母材Q345R的坡口加工、組對(duì)、焊接如圖2所示。

3.2實(shí)驗(yàn)用焊接工藝參數(shù)

實(shí)驗(yàn)用焊接工藝參數(shù)，如表1所示。

4 實(shí)驗(yàn)分析

采用Ar+CO2混合氣體保護(hù)焊焊接Q235-A和16MnR鋼，焊接接頭拉伸、冷彎性能均不低于木材，與C02焊接時(shí)相似，而焊縫沖擊韌性卻明顯優(yōu)于C02焊接，尤其是對(duì)于Q235-A鋼，隨著混合氣體中氬氣比例的增加，沖擊韌性明顯提高，但氬氣含量需達(dá)到一定值時(shí)才有效果。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）按照電弧形態(tài)和熔池形態(tài)實(shí)驗(yàn)研究、分析的結(jié)果，確定的45°～50°坡口能夠有效地保證焊接接頭的綜合性能（彎曲沖擊實(shí)驗(yàn)一次合格率均為100%）；同時(shí)也大大降低了熔敷金屬的填充量。

（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，采用（79%～80%）A r+（21%～20%） CO2混合氣體保護(hù)焊+實(shí)心焊絲相結(jié)合的焊接工藝，焊縫表面成形良好，且飛濺較少；但弧光較大。

（3）采用上述的焊接工藝參數(shù)所焊的試件，經(jīng)過(guò)焊接工藝評(píng)定，符合壓力容器的相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范要求，表明此工藝方法可以應(yīng)用于壓力容器的焊接生產(chǎn)中。

（4）采用了小坡口（45°～50°）焊縫形式，大大降低了熔敷金屬的填充量；提高了焊接工作效率，縮短了產(chǎn)品焊接生產(chǎn)周期。

（5）有效提高了焊接接頭的無(wú)損檢測(cè)一次合格率，降低了焊接接頭的返修成本。

（6）該批產(chǎn)品的制造質(zhì)量符合《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、GB150-2011《壓力容器》、JB/T4730-2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》及設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定要求。

[參考文獻(xiàn)]

[1]宋光輝.混合氣體保護(hù)焊對(duì)焊縫金屬組織與性能的影響[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2000 （6）：32