鎳合金復(fù)合管道懸臂自動焊打底焊接操作工藝

■ 張之萬，唐元生，劉立永，路濱，劉永華

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本工藝在傳統(tǒng)的手工鎢極氬弧焊的基礎(chǔ)加以改進(jìn)實現(xiàn)自動焊接。利用傳統(tǒng)手工鎢極氬弧電源將其固定于懸臂自動焊，焊接電流、送絲速度及熱絲電流通過鎢極氬弧電源進(jìn)行調(diào)節(jié)。電弧掌控需在懸臂自動焊中進(jìn)行調(diào)節(jié)，它在提高焊接效率和焊接自動化水平，降低工人勞動強(qiáng)度，保證焊接質(zhì)量方面效果良好。

1. 熱絲TIG焊

熱絲TIG焊與傳統(tǒng)TIG 焊的區(qū)別主要在于將填充焊絲送入焊接熔池之前有獨(dú)立的電源電阻加熱到接近填充焊絲的熔化溫度，這樣大大加快了填充焊絲熔化速度，提高了熔敷率，同時調(diào)整了焊接熔池的熱輸入量，降低了母材的稀釋率，擴(kuò)大了焊接工藝方法的適應(yīng)率和范圍。

2. 焊接工藝要求

（1）焊接工藝 管道材質(zhì)為Q245R+N08825，壁厚為（32+3）mm，規(guī)格φ711mm。管材化學(xué)成分如表1、表2所示。

（2）焊接設(shè)備與焊接材料 如設(shè)備采用山東奧太型號為WSM—400的焊機(jī)，熱絲電源型號為HW—200。焊接方法采用脈沖鎢極氬弧焊（熱絲TIG），焊接位置為1G，電源種類為DC、電源極性為EN。焊絲牌號INCONEL625（φ1.14mm）。保護(hù)氣體采用純度為99.999%的氬。 焊接設(shè)備如圖1所示。

（3）坡口加工 采用分層式坡口，坡口采用機(jī)械加工，坡口角度為60°（見圖2）。復(fù)層與基層之間剝離5～6mm坡口表面平滑。 坡口加工后經(jīng)機(jī)械打磨及丙酮清洗外觀檢查合格后方可組對，機(jī)械鉸刀打磨。組對之前用丙酮嚴(yán)格清洗表面污垢。

（4）組對及定位焊 組對時以管線內(nèi)壁的復(fù)層鎳合金鋼板為基準(zhǔn)對齊，嚴(yán)禁強(qiáng)力組對和大錘敲擊。定位焊使用正式焊接用焊絲INCONEL625（φ2.4mm）進(jìn)行定位焊。焊縫長度20～30 mm，間距400mm，正式焊接前將定位焊縫用機(jī)械打磨出斜坡以利于接頭質(zhì)量。

圖1 焊接設(shè)備

表1 UNS N08825化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表2 Q245R化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

圖2 坡口剝離

（5）焊接 焊前我們用白鋼鐵皮、鋼絲等自制大口徑管道充氬罩裝置，充氬罩裝置易制作，具有便捷、效果好、可重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)。焊接過程中層道間溫度采用紅外線測溫儀進(jìn)行控制。

焊接前需對（熱絲TIG）焊槍進(jìn)行調(diào)節(jié)，焊槍角度90°，呈垂直狀。焊絲角度45°，呈斜下狀。必須保證焊絲離焊槍鎢極端部2mm，當(dāng)焊絲離焊槍鎢極端部＞2mm時，將會導(dǎo)致焊絲無法送進(jìn)鎢極電弧端部區(qū)域。當(dāng)焊絲無法送進(jìn)熔池時，電弧只能在母材上形成熔池，將會導(dǎo)致燒穿、焊瘤等缺陷。當(dāng)焊絲離焊槍鎢極端部＜2mm時，將會導(dǎo)致焊絲與鎢極接觸燒損，嚴(yán)重時焊絲和鎢極將會熔合在一起。噴嘴直徑采用10mm為宜。當(dāng)噴嘴直徑過大時，會使觀察位置縮小，不利于觀察熔池。由于坡口角度小、噴嘴直徑過大，會導(dǎo)致焊槍無法伸至焊縫根部及焊接時噴嘴外徑會觸碰到母材兩側(cè)。當(dāng)噴嘴直徑過小時，會出現(xiàn)氣體保護(hù)不良。熱絲TIG焊槍與鎢極調(diào)節(jié)如圖3所示。

將焊絲與鎢極調(diào)節(jié)好后，將焊槍伸至11點(diǎn)位（11點(diǎn)位屬于偏倒流位置）。熱絲TIG無間隙焊接是電弧形成熔池后，下榻的過程中結(jié)合變位器速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，形成背面焊縫，焊槍角度位置如圖4所示。

圖3 焊絲與鎢極調(diào)節(jié)

焊接時將變位器速度調(diào)節(jié)開關(guān)現(xiàn)打開，變位器轉(zhuǎn)向為順時針，再將電弧起弧器打開，避免起弧時形成焊縫表面焊瘤。正常焊接時注意觀察電弧高度及電弧是否在焊縫中心。電弧過高時會出現(xiàn)未焊透，過低時會燒損鎢極。電弧高度保持在3～4mm。電弧偏焊縫中心兩側(cè)時，焊縫將會出現(xiàn)未焊透及焊縫背面焊道焊偏至母材剝離層。注意觀察焊縫成形情況，焊縫正面呈現(xiàn)凹狀或平狀，焊縫背面成形自然良好。焊縫正面呈現(xiàn)凸?fàn)顣r，焊縫背面會出現(xiàn)未焊透缺陷。

圖4 焊槍角度位置

懸臂自動焊熱絲TIG打底焊接操作順序：①焊接電流、熱絲電流、送絲速度、變位器速度設(shè)定。②焊絲與鎢極距離調(diào)節(jié)，焊槍位置及鎢極高度設(shè)定。③將變位器開關(guān)打開。④將焊機(jī)電弧起弧器打開。⑤焊接時注意觀察電弧及調(diào)節(jié)。⑥焊接完畢時，關(guān)閉電弧起弧器，關(guān)閉變位器開關(guān)。焊接參數(shù)如表3所示。

3. 結(jié)語

根據(jù)設(shè)計文件及相關(guān)規(guī)范的要求，項目開工前須對新使用的鎳合金復(fù)合管道進(jìn)行焊接工藝評定技術(shù)研發(fā)，成果用于指導(dǎo)焊材采購、焊工培訓(xùn)、施工準(zhǔn)備等后續(xù)工作。本次焊接工藝評定研發(fā)包括：焊接工藝開發(fā)試驗15組；焊接工藝開發(fā)驗證試驗22組；鋼管丁字焊縫熱處理補(bǔ)充驗證試驗6組。經(jīng)驗證的焊接工藝評定，質(zhì)量得到保證，可以在項目施工中推廣應(yīng)用。

表3 焊接參數(shù)