厚板钢制压力容器焊接工艺要素分析

?必威动态 ????|???? ?2019-08-01 13:07


  研究与应用bookmark0厚板钢制压力容器焊接工艺要素分析烟台工程职业技术学院于彬王尧杰量控制,解决厚板埋弧焊出的冱量殓铨起到了晷嫔性的作用。分气缸也叫分汽包,它是 蒸汽锅炉的主要配套设备,广泛用于发电、石油化工、钢铁、水泥、建筑等行业。
  厚板钢制压力容器在中、高压压力容器制造业中有着广泛的应用,而压力容器厚板结构的焊接主要以埋弧焊为主。埋弧焊是在焊条电弧焊的基础上发展起来的一种高效率的自动焊接方法,这种方法利用机械装置自动控制送丝和移动电弧。电弧在焊剂层下燃烧,焊接过程是通过操作控制盘上的按钮开关来实现自动控制的。在焊接过程中,工件被焊处覆盖一层30~50mm厚的粒状焊剂,连续送进的焊丝在焊剂层下与焊件间产生电弧,电弧的热量使焊丝、工件和焊剂熔化,形成金属熔池,使它们与空气隔绝。随着焊机自动向前移动,电弧不断熔化前方的焊件金属、焊丝及焊剂,而熔池后方的边缘开始冷却凝固形成焊缝,液态熔渣随后也冷凝形成坚硬的渣壳。
  由于埋弧焊具有生产效率(efficiency)高、劳动条件好以及焊接质量好的优点,适于批量较大、较厚、较长的直线及较大直径的环形焊缝的焊接。但在厚板钢制结构的埋弧焊过程中,却常常出现焊缝成形不良、气孔超标和质量不稳定等质量问题。例如,在为某压力容器制造企业解决厚板钢制压力容器埋弧焊质量问题的过程中,通过对焊接工艺要素进行系统的综合性分析,找出了影响质量问题的关键性工艺要素。在此基础上对其进行严格控制、合理匹配,使产品质量(Quality)问题得到了有效控制,焊接质量稳步提高,满足了厚板钢制压力容器的焊接质量要求。
  一、厚板埋弧焊主要质量问题埋弧焊时由于焊接电流很大,尤其是对厚板进行焊接时,焊接电流为数百安培,熔化速度快,熔化的金属量多,造成焊缝成形不良,严重影响焊接质量。
  m%“霉22期焊合与切割舍表>工热加工埋弧焊由于熔池较深,对气孔敏感性大,特别是在厚板的焊接和筒体环缝的焊接过程中,经常会出现气孔超标,甚至出现贯穿性气孔,影响焊接质量,给生产带来了很多麻烦。
  埋弧焊时利用焊剂-熔渣所构成的渣膜紧紧地将焊合区包住,隔开外界空气,使空气不易侵人焊接区。分析碳钢埋弧焊焊接缝金属中的含氮量可知,焊缝金属中的含氮量仅为焊条电弧焊焊缝金属中含氮量的0.0290.039.由此可见,埋弧焊时一般不会产生氮气孔,生产中产生的气孔主要是氢气孔。
  厚板埋弧焊时,由于影响因素较多,过程较为复杂,经常出现整体质量不稳定问题,如焊缝局部超宽、超高以及焊缝表面粗糙不平等。不锈钢储罐密封性好;密封式设计彻底杜绝了空气飘尘中有害物质和蚊虫入侵罐内,确保水质不受外界污染和滋生红虫。
  二、厚板埋弧焊工艺要素分析在厚板钢制压力容器埋弧焊的过程中,影响焊接质量的因素是多方面的。本文在对厚板埋弧焊工艺要素进行系统分析的过程中,将埋弧焊的工艺要素按照整个工艺过程分为焊前、焊接过程中和整体焊接三个阶段进行了分析。
  焊前工艺要素主要是指在进行埋弧焊之前的焊前准备,包括下料、坡口加工、装配、定位、焊材的选择及烘干等工艺过程。主要工艺要素有:母材的平整度、边沿的直线度、坡口角度、装配间隙、定位尺寸、焊丝与焊剂的匹配及焊剂的烘干温度等。
  研究与应用在其他条件相同时,坡口形状不同直接影响焊缝成形。分气缸锅炉的主要配套设备,用于把锅炉运行时所产生的蒸汽分配到各路管道中去,分汽缸系承压设备,属压力容器,其承压能力,容量应与配套锅炉相对应。分汽缸主要受压元件为:封头,壳体材料等。增加坡口深度和宽度时,熔深略有增加,熔宽略有减少,增高和焊缝熔合比显著减小。因此,开坡口通常是控制增高和焊缝熔合比最好的方法。
  焊件的厚度和散热条件也对焊缝成形产生一定的影响。在对薄板进行埋弧焊时,由于熔深较小,板厚及其散热情况的影响可以略去不计。但对厚板进行埋弧焊时,由于厚度较大,熔深可因熔池底部散热条件的变化而发生明显变化。
  焊材、焊剂的选择直接影响焊缝的力学性能,同时焊材的表面质量和焊剂的烘干条件对焊缝的内在及外观质量都有重要影响。
  2.焊接过程中工艺要素(key point)焊接过程中的工艺要素主要是指焊接参数,主要包括焊接电流、电弧电压、焊接速度的控制与匹配、焊丝干伸长度以及焊丝角度的选择等。
  其他条件不变时,增加焊接电流,焊缝熔深增加,而熔宽则几乎保持不变。此时,由于焊接电流增加,电弧的热功率和电弧力增加,因此熔池体积和弧坑深度都随之增加。试验证明,在焊丝直径、保护条件和熔滴过渡(transition)形式确定后,正常的埋弧焊条件下,熔深与焊接电流成正比。
  在其他条件不变时,电弧电压增大,焊缝熔宽显著增加而熔深略有减小。电弧电压的增加意味着电弧长度增加,从而使电弧斑点飘动范围扩大导致熔宽增加。从能量角度来看,电弧电压增加所带来的电弧功率提高主要用于熔宽增加和弧柱的热量散失,电弧对熔池作用力因熔宽的增加而分散了,从而导致熔深略有减小。
  焊速对熔深和熔宽均有明显影响(influence)。焊速较小时熔深随焊速增加略有增加,熔宽减小。但焊速达到一定数值以后,熔深和熔宽都随焊速的增大而明显减小。焊速的这种影响一方面是由于焊速较小时,电弧力的作用方向是垂直向下的。随着焊速增大,弧柱后倾有利于熔池液体金属在电弧力的作用下向尾部流动,使熔池底部暴露,因而有利于熔深的增加;另一方面在焊速增加时,从焊缝的热输人和热传导角度来看,焊缝的熔深和熔宽都要减小。以上两方面因素综合作用的结果:低焊速时前者起主导作用,熔深随焊速增加而略有增加;当焊速超过一定值时,后者起主导作用,熔深就随焊速的增加而减小。熔宽则总是随焊速的增加而减小。
  其他条件不变时,减小焊丝直径不仅使电弧截面减小,电流和功率密度提高,而且减小了电弧斑点飘移范围,因此熔深增加而熔宽减小。
  焊丝干伸长度对焊缝成形,特别是焊缝增高有很大影响。焊丝干伸长度增加时,电阻热增加使焊丝熔化加快、熔合比减小,而熔深略有下降。焊丝直径越小或材料电阻率越大时这种影响越明显,同时焊丝干伸长度对保护效果也会产生影响。
  焊丝角度对焊缝成形有重要影响,尤其是对容器外环缝进行焊接时,焊丝角度的选择和控制是保证外观质量的关键。
  在埋弧焊过程中,电流种类和极性要严格依据焊接工艺规程进行选择,与焊接母材和焊剂进行合理匹配。
  埋弧焊整个焊接过程包括多个参数(parameter),本文所说整体焊接工艺要素是指对众多的焊接工艺要素进行协调与匹配。针对不同的结构,对影响质量的重要因素进行优化。
  综上所述,厚板埋弧焊的工艺要素很多,在进行综合分析之后,结合多次工艺性能、力学性能的试验,最后确定了影响厚板质量控制的关键要素:坡口角度、装配间隙、焊丝与焊剂的匹配、焊剂的烘干温度、焊接电流、电弧电压、焊接速度的控制与匹配、焊丝干伸长度以及焊丝角度等。以此作为解决厚板钢制压力容器质量控制的突破口,对解决厚板埋弧焊时出现的质量问题起到了关键性的作用,使厚板钢制压力容器的焊接质量问题得到了圆满的解决。NIW焊接后刀体经检验,最大径向跳动误差工热加工