簡(jiǎn)析鎢極氬弧焊在長(zhǎng)輸管道打底焊中的應(yīng)用
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論文導(dǎo)讀：隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，手工鎢極氬弧焊已廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)制造、原子能、石油等行業(yè)中。
關(guān)鍵詞：鎢極氬弧焊，過(guò)程控制，注意事項(xiàng)
隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，手工鎢極氬弧焊已廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)制造、原子能、石油等行業(yè)中。在小型壓力容器及承壓管道的焊接中，因手工鎢極氬弧焊電弧熱量集中、電弧電壓低、燃燒穩(wěn)定，焊槍使用靈活方便，使用焊絲焊接時(shí)可隨意地配合電弧控制焊縫根部的熔孔大小和形狀，容易保證根部熔合及背面成型良好的要求。同時(shí)，由于氬氣的保護(hù)，根部焊道無(wú)渣、無(wú)飛濺，免去了清渣、清飛濺的工序，且使清掃管路系統(tǒng)的工作強(qiáng)度減輕，但鎢極載流能力有限，焊接速度低。因此常采用手工鎢極氬弧焊打底，手弧焊填充、蓋面的焊接方法。
現(xiàn)介紹一下手工鎢極氬弧焊在勝利油田河口采油廠輸油管線施工中的應(yīng)用。輸油管道材質(zhì)為Q235-A鋼，規(guī)格為φ159×6 mm，，采用鎢極氬弧焊打底，手弧焊蓋面的聯(lián)合焊接方法進(jìn)行焊接，打底焊絲采用H08Mn2SiA，蓋面焊采用E4303焊條。
1.焊前準(zhǔn)備
1.1現(xiàn)場(chǎng)施工分兩組、分段進(jìn)行對(duì)焊
每組應(yīng)準(zhǔn)備2臺(tái)逆變電焊機(jī)，配備簡(jiǎn)易手工鎢極氬弧焊設(shè)備。防風(fēng)蓬2個(gè)，通管器2個(gè)。焊條保溫筒1個(gè)，以及角向磨光機(jī)、砂輪片、鋼絲刷、砂布等打磨除銹工具。論文參考。
1.2用機(jī)加工方法制備管線坡口。
采用V型坡口，坡口面角度為30°±2.5°，鈍邊厚度0.5-1.5 mm。對(duì)坡口及坡口內(nèi)外壁20 mm范圍內(nèi)及所用焊絲利用機(jī)械清理方法如角向磨光機(jī)，鋼絲刷、砂布等嚴(yán)格清理干凈，露出金屬光澤，不得有油、銹等污物。
1.3氬氣純度應(yīng)大于99.70%，噴嘴采用孔徑為φ8-10 mm的圓柱形陶瓷噴嘴，為了便于操作和觀察，也可采用收斂形噴嘴；選用φ2.5 mm的鈰鎢機(jī)，端頭磨削形狀、尺寸(如圖１)，將φ3.2 mm的E4303焊條進(jìn)行150 ℃烘干，保溫1 h，放入保溫筒備用。
圖1 鎢極磨削形狀、尺寸
2.組對(duì)及定位焊
將清理干凈的管線組裝定位，組對(duì)間隙為2.5-3 mm，錯(cuò)邊量不大于1 mm，分別在鐘表12點(diǎn)、4點(diǎn)、8點(diǎn)處進(jìn)行定位焊接，為防止產(chǎn)生裂紋及焊接過(guò)程中收縮變形量過(guò)大，每段定位焊縫的長(zhǎng)度應(yīng)大于20 mm，焊縫厚度2.5-3.5 mm，根部定位焊縫是焊縫的一部分，工藝要求與正式焊接時(shí)相同。定位焊后仔細(xì)檢查定位焊縫，如發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷，應(yīng)用角向磨光機(jī)將定位焊縫清除干凈，重新進(jìn)行定位焊接。定位焊縫檢查合格后，用角向磨光機(jī)將焊縫兩端打磨成斜坡狀，以便于焊接時(shí)的接頭。
3.打底焊的操作
3.1持槍動(dòng)作及操作角度
焊接操作時(shí)一般左手握焊絲，右手握焊槍，食指與拇指勾住焊槍身部，其余三指觸及管壁作支點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)弧操作。電弧長(zhǎng)度應(yīng)保持在2-4 mm之間，噴嘴與焊件應(yīng)盡量垂直，一般在不影響焊工視線的前提下，保持在70°- 85°之間，而焊絲與焊件的夾角一般為10°-15°，(如圖２)。
3.2 起弧、收弧、接頭
起弧前預(yù)送氬氣3-5 s，將起焊處的空氣及灰塵吹除干凈，采用短路接觸法引弧，鎢極輕劃焊接處的坡口引燃電弧，起弧動(dòng)作要快，防止碰斷鎢極端頭，使焊縫產(chǎn)生夾鎢。起弧后將電弧拉向待焊部位，將母材加熱，等形成熔孔后，立即填加焊絲。收弧時(shí)因沒有電流衰減裝置，應(yīng)將焊接速度適當(dāng)放慢，將熔池填滿，并將電弧拉向坡口一邊，滴一滴鐵水再熄弧，避免產(chǎn)生弧坑和裂紋，熄弧后應(yīng)繼續(xù)將噴嘴對(duì)準(zhǔn)焊熔池部位輸送氬氣5-8 s，待鎢極和熔合區(qū)冷卻后再移開焊槍，防止熔池高溫金屬被氧化和產(chǎn)生氣孔等缺陷。為保證質(zhì)量應(yīng)盡量避免在焊接過(guò)程中停弧，減少冷接頭次數(shù)。當(dāng)改變焊絲握法、調(diào)整焊絲角度時(shí)，應(yīng)采用不�；〉臒峤宇^方法，完成這一動(dòng)作后將電弧立即恢復(fù)到原位，繼續(xù)焊接。
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圖２：管道鎢極氬弧焊時(shí)焊槍與焊絲的位置角度。（1.噴嘴 2.鎢極 3.焊絲 4.溶池 5.焊縫）
3.3送絲
送絲采用連續(xù)送絲法，送絲動(dòng)作要輕，不得攪動(dòng)氬氣保護(hù)層，防止空氣侵入，注意填充焊絲與焊件表面夾角應(yīng)盡可能的小，一般10°-15°為宜，且填充焊絲的送入不能直接侵入熔池，以免焊絲碰上鎢極棒造成打棒以及在根部焊道背面出現(xiàn)焊絲短節(jié)或毛刺影響背面成型。
3.4焊接
焊接操作采用兩半圈分別自下向上進(jìn)行，前半圈的焊接應(yīng)在鐘表6點(diǎn)位置前方5-10 mm處開始，前半圈焊完后，使用角向磨光機(jī)將底接頭打磨成斜坡狀，便于接頭。然后再焊后半圈。為保證根部焊縫焊透及背面成型良好，關(guān)鍵在于調(diào)整合適的焊接速度及注意擺弧與送絲配合，以控制熔池溫度和熔孔大小。底部搭橋時(shí)，用電弧對(duì)兩側(cè)根部均勻加熱，出現(xiàn)熔孔后向兩側(cè)各填充一滴熔滴，焊槍橫向擺動(dòng)，使熔滴與母材完全熔合，仰焊下爬坡部位的打底焊接由于重力的作用容易使鐵水下墜，使根部背面出現(xiàn)內(nèi)凹、未熔合，未焊透等缺陷，為防止產(chǎn)生缺陷，應(yīng)注意運(yùn)弧與送絲的配合。在上爬坡及平焊部位易出現(xiàn)背面焊瘤、氣孔等缺陷，此部位的操作除了注意輕微擺弧，向熔池兩邊續(xù)絲外，還要特別注意電弧的前進(jìn)速度不能過(guò)慢，造成金屬堆積而使熔化金屬過(guò)流，焊接時(shí)應(yīng)仔細(xì)觀察熔池的變化情況，發(fā)現(xiàn)熔池溫度過(guò)高應(yīng)將電弧稍向前帶，使熔池降溫，然后再將電弧拉向原處繼續(xù)焊接。論文參考。焊絲不斷送進(jìn)時(shí)，如果熔池不向前移動(dòng)，熔池金屬也不加厚，說(shuō)明背面已出現(xiàn)過(guò)流甚至產(chǎn)生焊瘤，應(yīng)停止焊接將過(guò)流處打磨干凈后再進(jìn)行焊接。與定位焊縫接頭時(shí)，要在距定位焊縫3-5 mm處，焊槍劃個(gè)圈，把定位焊縫根部熔化，填充2-3滴鐵水，焊縫封閉后繼續(xù)運(yùn)弧，但不填充焊絲，運(yùn)弧速度應(yīng)稍快，避免接頭溫度過(guò)高使背面焊縫氧化或產(chǎn)生過(guò)流等缺陷。
4.蓋面層的焊接
將打底焊道清理干凈后進(jìn)行蓋面層的焊接。焊接時(shí)，采用鋸齒形運(yùn)條法，焊條傾角隨焊接部位的變化而變化，焊條擺動(dòng)節(jié)奏要適當(dāng)，兩邊稍作停留，防止產(chǎn)生咬邊缺陷。論文參考。仰焊部位焊接時(shí)，兩邊要多作停留，前進(jìn)步伐稍大，防止產(chǎn)生焊瘤，咬邊等缺陷，立焊部位要注意控制熔池形狀呈橢圓形，防止焊縫超高，平焊部位要注意控制熔池溫度，防止根部焊道塌陷。焊縫寬度以坡口兩邊各熔化1-2 mm，余高控制在0-3 mm之間。
5.注意事項(xiàng)
1）管線使用前必須用通管器進(jìn)行預(yù)通，對(duì)預(yù)通不能通過(guò)及管口失圓嚴(yán)重的管件必須進(jìn)行矯正，矯正合格后才能使用。每道焊口打底焊結(jié)束后都應(yīng)用通管器試通，不能通過(guò)的應(yīng)割開重焊。
2）焊件、焊絲應(yīng)嚴(yán)格清理，保證焊件坡口及其附近定位焊前不得有任何雜質(zhì)、污物，定位焊后應(yīng)立即進(jìn)行打底焊接。
3）注意防風(fēng)，正確使用防風(fēng)蓬，同時(shí)管線施工方向一端管口要用硬紙板或棉紗堵嚴(yán)，打底焊結(jié)束時(shí)取出，而另一端管口應(yīng)用盲板盲死，以防管內(nèi)產(chǎn)生過(guò)堂風(fēng)，產(chǎn)生氣孔和惡化背面成型。防風(fēng)效果不佳時(shí)嚴(yán)禁施焊。
4）打底焊接過(guò)程中如鎢極棒打棒斷頭或與熔池接觸尖頭被熔掉，應(yīng)立即停止焊接，更換鎢極棒并用角向磨光機(jī)打磨防止產(chǎn)生夾鎢缺陷。
5）打底焊結(jié)束后仔細(xì)檢查焊縫有無(wú)缺陷，如有缺陷應(yīng)徹底鏟除后修復(fù)，不能用重復(fù)熔化的方法消除缺陷，檢驗(yàn)合格后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行蓋面焊。
6）背面焊縫余高應(yīng)控制在0-1mm之間，并不得有焊瘤等缺陷，防止通球時(shí)卡球或?qū)⑼ㄇ蚱鲊?yán)重劃傷。
此工程焊縫外觀檢驗(yàn)合格，抽查部分焊口進(jìn)行X射線探傷合格，試壓30 kg，穩(wěn)壓30 min無(wú)滲漏，試壓一次成功。由此可見，雖然氬弧焊對(duì)焊件、焊絲清理要求嚴(yán)格，受環(huán)境因素的制約，但只要能遵守焊接工藝規(guī)程，掌握正確的操作方法，就能提高焊口的合格率，提高生產(chǎn)時(shí)率, 使氬弧焊打底在管線施工中得到優(yōu)良的應(yīng)用效果。
