在制高壓容器埋弧帶極堆焊未熔合缺陷成因分析及處理對策

胡娟娟

（合肥市金塑特種設(shè)備技術(shù)服務(wù)有限公司，安徽合肥230601）

一臺在制高壓容器，筒體的材質(zhì)15CrMoR，設(shè)計要求在其內(nèi)壁埋弧帶極堆焊6 mm不銹鋼S32168堆焊層。制造過程中，檢測人員對一個組對筒節(jié)的堆焊層耐飾層表面進(jìn)行滲透檢測時，發(fā)現(xiàn)每個焊道收弧處出現(xiàn)明顯紅色滲透顯像（圖1），再將焊道收弧處打磨平齊后進(jìn)行滲透檢測，焊道收弧處存在線性顯示（圖2），打磨1mm深后仍有未熔合線性顯示（圖3），對其進(jìn)行打磨解剖目視檢查確認(rèn)為未熔合缺陷。發(fā)現(xiàn)問題后，中止了焊接工作，立即對未熔合缺陷進(jìn)行成因分析，制定處理對策，保證了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。

圖1 秦皇島某項目樁位圖

圖2 秦皇島某項目巖土勘探報告

圖3 打磨1mm深后未熔合線性顯示

1 實際焊接工藝情況

組對筒體的材質(zhì)15CrMoR，厚度50mm，內(nèi)壁要求埋弧帶極堆焊6 mm不銹鋼S32168堆焊層。堆焊前對母材被堆焊面進(jìn)行100%磁粉檢測，確認(rèn)無裂紋缺陷，并把被堆焊面對接焊縫磨平，經(jīng)100%射線檢測合格后，在母材表面進(jìn)行雙層堆焊，即過渡層堆焊（焊帶為E309L-16，焊劑為EQ-309(B)）和表面耐飾層堆焊（焊帶為E347-16，焊劑為EQ-347)）。通過帶極堆焊方法將焊帶堆焊在母材上，使焊帶與母材兩種材料混合凝固在一起，最終獲得性能均勻與母材有良好結(jié)合的堆焊層。

該設(shè)備制造前已進(jìn)行焊接工藝評定，焊接工藝評定試件的檢驗項目均符合要求，其主要焊接參數(shù)入下：

①電流極性: 直流反接（DCEP）；②帶極尺寸：0.5×60mm；③焊接電流：550A；④焊接電壓：28V；⑤焊接速度15cm·min-1；⑥焊道重疊度6mm；⑦帶極伸出長度35mm。

2 缺陷原因分析

因為確認(rèn)線性顯示為未熔合缺陷，通過以下焊接工藝參數(shù)方面來分析未熔合缺陷產(chǎn)生原因。

（1）焊接電流：帶極堆焊采用直流反接（DCEP）時，如果要得到合適的熔深及堆焊層厚度，要求電流密度數(shù)值區(qū)間應(yīng)在20～25A/mm2。對于60mm帶寬焊帶，極限電流約為2000A，極限電流密度約為67A/mm2。當(dāng)焊接電流550A時，折算出電流密度為18.43A/mm2，低于上述電流密度數(shù)值區(qū)間最小值20A/mm2，焊接電流確實過低，所以按此焊接電流焊接會產(chǎn)生未熔合缺陷；

（2）焊接電壓：因焊接表面的飛濺比較少，不符合過高電壓有劇烈飛濺的特征。因焊接時未發(fā)生焊帶連接母材的情況可排除過低電壓可能性；

（3）堆焊速度：焊接速度為15～25cm·min-1為范圍值，焊接速度過低時很難再搭接處保證良好的熔合且難脫渣【文獻(xiàn)1】。焊道兩側(cè)確實存在難以清除的焊渣，焊工曾打磨清除，仍有殘留；

（4）焊接位置：焊接位置選擇時，允許最大不超過坡度為3°的向上和向下堆焊，水平是最佳的焊接位置。因焊縫表面無凸起可以排除存在焊接位置存在問題情況。

綜上所述：焊接電流過低導(dǎo)致未熔合缺陷主要因素，焊接速度偏低是次要因素。

3 處理對策

打磨清除已焊筒節(jié)焊道收弧處未熔合缺陷，并使用滲透檢測方法進(jìn)行確認(rèn)缺陷清除情況，再使用焊條電弧焊進(jìn)行補焊，補焊后滲透檢測。

查閱相關(guān)工具書，重新進(jìn)行焊接工藝評定，確定焊接參數(shù)：①電流極性: 直流反接（DCEP）；②帶極尺寸：0.5×60mm；③焊接電流：700A，④焊接電壓：28V，⑤焊接速度16cm·min-1,⑥焊道重疊度6mm；⑦帶極伸出長度35mm。

將焊接電流折算成電流密度，焊接電流700A的電流密度為23.45A/mm2，符合電流密度數(shù)值區(qū)間應(yīng)在20～25A/mm2范圍內(nèi)的要求。

按照新確定的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行組對筒節(jié)堆焊，堆焊后對焊道收弧處進(jìn)行打磨，并做滲透檢測，未見未熔合缺陷顯示。

4 結(jié)語

焊接電流過低和焊接速度偏低會導(dǎo)致埋弧帶極堆焊產(chǎn)生未熔合缺陷。

對堆焊層表面進(jìn)行滲透檢測時，應(yīng)將發(fā)現(xiàn)焊道收弧處未熔合缺陷檢查重點。

埋弧帶極堆焊進(jìn)行焊接工藝評定時，宜參考相關(guān)工具書中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)來擬定焊接工藝參數(shù)，焊接電流計算成電流密度來確定是否在合適電流密度數(shù)值區(qū)間，焊接電壓、焊接速度和焊接位置等焊接工藝參數(shù)也應(yīng)嚴(yán)格控制；避免盲目制定焊接工藝評定而導(dǎo)致實際焊接生產(chǎn)中易產(chǎn)生焊接缺陷的情況。