HXN5型機車不銹鋼總風(fēng)管接頭焊接技巧

張廷旺 巢 杰

(常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇 常州 213011)

1 奧氏體不銹鋼焊接的特點

奧氏體不銹鋼在焊接過程中，須嚴(yán)格控制熱輸入。當(dāng)焊縫溫度在 650 ℃時停留十幾秒，就有產(chǎn)生晶間腐蝕的傾向，使鋼質(zhì)變脆，加上奧氏體不銹鋼線膨脹系數(shù)大導(dǎo)熱系數(shù)小，焊縫局部加熱后，冷卻過程中會產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，容易出現(xiàn)熱裂紋[1]。因此焊接時需要注意：采用小規(guī)范參數(shù)焊接，通常電流比普通碳鋼、低合金鋼小10%～20%，同時需要采取冷卻措施，控制層間和焊后溫度。

在焊接現(xiàn)車管路接頭時(見圖1)，由于受結(jié)構(gòu)、位置以及視線的影響(在狹小的方箱坑槽內(nèi)，可供操作空間500 mm×500 mm左右)，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境受空間視線影響，圖上方有擋板遮擋，焊接時只能始終站立下方左側(cè)位置，左手從左上方空隙處伸入底部進行焊接，需設(shè)計合理的焊接順序。

圖1 現(xiàn)場作業(yè)圖

2 焊接方法簡介

奧氏體不銹鋼管最常用的焊接方法有焊條電弧焊和氬弧焊。焊接質(zhì)量好，但焊接速度慢，生產(chǎn)率低，而且易產(chǎn)生晶間腐蝕(見圖2)(在焊接過程中，必須將焊件保持較低的層間溫度，最好不超過150 ℃)。不銹鋼藥芯焊絲焊接時，具有良好的焊接工藝性能，焊縫成形美觀，采用氣渣聯(lián)合保護，成形良好[2]。穩(wěn)弧劑的加入使電弧穩(wěn)定，熔滴均勻過渡；良好的化學(xué)冶金性能，使熔敷金屬力學(xué)性能高，抗氣孔、抗裂紋能力強。

圖2 晶間腐蝕圖

3 主要工序和操作方法

不銹鋼焊接過程中液態(tài)金屬的流動性不好，易產(chǎn)生晶間腐蝕和熱裂紋等焊接缺陷，而焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，焊接溫度控制不當(dāng)，焊縫未作嚴(yán)格清理，都容易導(dǎo)致焊縫成形不良。

3.1 焊前清理

焊前的清理，是保證焊接質(zhì)量重要工序之一。焊前應(yīng)嚴(yán)格清理待焊部位的油污、水分等雜質(zhì)。

3.2 焊接材料

母材：0Cr18Ni9Ti,其管徑規(guī)格為?60×4 mm；

焊絲：TFW—308L，?1.2 mm；

CO2：純度須在99.98%以上；氣體流量應(yīng)保持在20 L/min以上。

3.3 不銹鋼藥芯焊絲TFW-308L性能

不銹鋼藥芯焊絲TFW-308L各項性能如表1、表2所示。

表1 不銹鋼藥芯焊絲TFW-308L化學(xué)成分/(wt%)

表2 不銹鋼藥芯焊絲TFW-308L機械性質(zhì)

3.4 焊接注意事項

(1)保護氣體通常為二氧化碳氣體，氣體流量以20～25 L/min較適宜。

(2)焊絲伸出長度15 mm左右時焊接電流為250 A以下，伸出長度20～25 mm時焊接電流一般在250 A以上較為合適。

(3)焊接時采用直流反極性。

4 操作難點和要點

(1)管路的焊接位置狹小，右手無法單獨完成，需左右手交替操作。正常管對接施焊應(yīng)分2個半圈進行(見圖3)?，F(xiàn)場HXN5型機車不銹鋼總風(fēng)管接頭焊接作業(yè)中，左手伸入底部從6點處起焊，引燃電弧焊槍快速左右擺動，壓低電弧，形成熔池后，快速滅弧，焊槍慢慢向上移動，直至焊完前半圈，在水平位置12點處收弧。再用左手以同樣的焊接操作完成6點到3點的焊接，3點到12點部分，可用右手從上方焊接，通過兩手配合操作，完成360°環(huán)縫焊接，才能有效解決這一作業(yè)難題(見圖4)。焊接過程中須嚴(yán)格控制好焊接頻率和落點位置，防止出現(xiàn)焊縫脫節(jié)、超高、咬邊等缺陷，操作手法稍作微量橫向擺動，使之充分熔合。整個焊接過程，焊槍角度隨管子弧度不斷改變來控制焊縫溫度和成形。

圖3 正常管子焊接順序

圖4 現(xiàn)場HXN5型機車不銹鋼總風(fēng)管接頭焊接順序

(2)底部接頭時視線、角度不好，容易出現(xiàn)未熔合焊瘤。應(yīng)在起焊處反復(fù)引弧—滅弧，頻率要快，電弧燃燒時間要短，目的是通過不斷熱輸入保證焊縫充分熔合，利用不銹鋼藥芯焊絲電流密度高，熔深大的特點，來消除未熔合。

(3)不銹鋼焊接時容易產(chǎn)生晶間腐蝕和焊接熱裂紋，焊接時應(yīng)盡可能縮短在高溫區(qū)的停留時間(增加熔池的冷卻時間)，在保證完全焊透、全熔合的情況下盡量選用小電流、低電壓(短弧焊)焊接，以減少熱輸入量,改善焊接接頭性能。

(4)由于在焊接過程中，焊接電流不能任意調(diào)節(jié)，只能靠焊接技巧，通過滅弧的頻率和焊槍的擺動來控制熱量，同時滅弧的時間不能太長，不然容易產(chǎn)生收縮孔和弧坑裂紋。

5 結(jié)束語

此方法在中車戚墅堰機車有限公司HXN5型機車管路生產(chǎn)中得到了運用，在正常的焊接無法操作的情況下，使用左、右手焊接，解決了受視線、位置制約的生產(chǎn)中的難題，降低了返工量，節(jié)約人工、能源，避免造成不必要的浪費，縮短生產(chǎn)周期，提高了HXN5型機車中管路焊接的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。焊接工藝操作簡便，優(yōu)越性明顯，值得推廣。