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二氧化碳气体保护焊立焊在泥浆罐上的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-10-19   来源:1-中国石化集团中原石油勘探局培训中心;2-中石化中原石油工   作者:吕少军1 杨超2 李爽1 李志刚3 王丁申4 张贵滨1
随着科技的不断发展进步,CO2气体保护焊得到广泛的推广应用,特别是针对一些厚板材和大型的工件焊接,有着焊接生产效率高、焊接成本低、焊接变形小及熔池可见度好等特点。本文主要介绍在实际工作中采用CO2气体保护焊,焊接泥浆罐时对接立焊的焊接工艺和方法。
前言
    泥浆循环罐是钻井行业必不可少的装备,承载着泥浆储存和循环的作用,在油田使用广泛。采用焊条电弧焊焊接泥浆罐时存在着诸多缺点,如生产效率低、合格率低、变形大等。现改用CO2焊后,提高了生产效率,节约了焊接材料。

1 泥浆罐的用料及焊接位置和技术要求
     泥浆循环罐的罐体采用δ=6mm的Q235普通低碳钢板加工的瓦楞板与型钢组焊而成。在组对过程中要对钢板进行整体点固,点固组对全部完成后再进行整体焊缝焊接。焊接位置在组对焊接中基本上是平、立、横和角焊缝,其中罐体立缝主要为δ=6mm板材对接立焊。要求整体焊缝美观、平整,不得有虚焊、漏焊、焊瘤、夹渣、裂纹等缺陷存在。焊后进行常规力学性能实验。

2 现行手工电弧焊主要存在的问题
     泥浆罐属于薄壁焊接容器,底板和立板为δ=6mm钢板对接焊缝,整个罐体的板厚小、 焊缝多,施工时常会产生较大的焊接变形,焊后还需要清渣打磨等工序。所以在实际生产中用手工电弧焊组对焊接泥浆罐时存在着:生产效率低下、劳动强度大、焊后变形大、焊缝整体成形不好、焊缝接头多等缺点。

3 CO2气体保护焊技术的主要特点
     相较于传统的手工电弧焊工艺方法,CO2气体保护焊生产效率高、 焊接质量好、焊后变形小、能源利用率高、焊接规范参数调节范围大。CO2气体保护焊技术的采用,不仅从多方面解决了手工电弧焊存在的问题和缺点,而且还省去工件翻转,以及翻转后所进行的多道工序,大大缩短了工件的加工时间。对于大型工件来说,减少一次吊装翻转工序,意味着给车间内其他工件的安装调整提供了更多的时间,提高了车间的整体效率。

4 CO2气体保护焊立焊工艺
     针对实际工作中焊接泥浆罐时δ=6mm的Q235普通低碳钢,改用CO2气体保护焊焊接,以提高焊接生产率和焊接质量。

4.1焊前准备
焊前清洁要求:坡口两侧20mm范围内影响焊缝质量的毛刺、油污、水锈脏污、氧化皮必须清除干净。当施工环境温度低于0℃或钢材的碳当量>0.41%,及结构刚性过大,物件较厚时,应采用焊前预热范围为板厚的5倍,但<100mm。在板材的边缘应开切V型坡口,坡口角度60°,钝边0~1mm。焊前应对CO2焊机送丝顺畅情况和气体流量作认真检查,根据不同的焊接工件和焊接位置调节好规范,通常的焊接规范可以用以下公式:U=0.04I+(16±2)(允许误差±1.5V)。

4.2主要焊接参数
4.2.1焊接电流与电弧电压
焊接电流是确定熔深的主要参数,当焊接电流过大时,焊缝背面容易烧穿、出现咬边和焊瘤等缺陷;焊接电流过小时,容易出现未熔合、未焊透、夹渣和成形不良等缺陷。实验表明:当选择Ф1.2mm的焊丝,单面焊双面成形,焊接电流为75~95A较为合适,这时熔滴的过渡方式为短路过渡。短路过渡的电弧电压一般在17~25V之间,短路过渡只有在较低的弧长情况下才能实现,所以电弧电压也是一个非常关键的焊接参数。电弧电压增加、电弧过长、电弧不稳定;电弧电压低时,焊丝易插入熔池。通常焊接电流小,则电弧电压低;电流大,则电弧电压高,它们之间存在着匹配关系。如果不匹配焊接飞溅和噪音较大,焊接质量不易保证。

4.2.2焊接速度
当焊接电流、电弧电压和焊丝的直径为一定值时,熔深、熔宽及余高会随着焊接速度的增大而减小。如果焊接速度过快,容易使气体的保护作用受到破坏,焊缝成形不好;焊接速度过慢,焊缝的宽度显著增大,熔池的热量过分集中,容易产生焊瘤等缺陷。特别在这个新工艺中,焊接速度就显得更为重要。因为新工艺是一次成形,既要保证打底焊缝,又要考虑正面成形,只有合适的焊接速度,才能保证焊缝成形达到要求。

5 焊接操作要点
5.1装配定位焊
焊接前先检查钢板装配间隙及反变形的角度是否合适,并把钢板垂直固定好,间隙小的一端应放在下面。

5.2焊丝角度的选择
采用向上立焊,由下往上焊,一次焊完。焊丝与立板的角度,焊丝指向上方与已焊接方向呈60°~80°。

5.3焊接
采用打底盖面一次成形技术,焊接时焊丝的位置、摆动方法和焊接速度都是影响焊接质量的关键。焊接时,先调好焊接参数,然后在钢板下端引燃电弧,使焊枪在焊缝中心处做月牙形横向摆动,当电弧超过定位焊缝时,产生熔孔,焊接过程中始终保持熔孔边缘比下坡口边缘大0.5~1mm较合适。电弧摆动时,电弧的位置始终低于熔孔最低点0.5~1mm,以月牙的形式进行摆动,摆动超过上坡口边的l~2mm,并注意摆动的速度和适当的停留时间,保证坡口内金属填充饱满。焊接时,由于焊接电弧的位置不准确,或焊枪的角度没有掌握好,焊丝很容易从装配间隙中间穿出,如果在整条焊缝上有少量的焊丝穿出,是允许的;如果穿出的焊丝很多,则是不允许的。为了防止焊丝穿出,焊枪的位置和焊丝的角度是关键,同时焊枪要握平稳,可以用两手同时把握焊枪,右手握住焊枪后部,食指按住启动开关,左手握住焊把鹅颈部分就可以了。这样就能减少穿丝或不穿丝,保证焊接的顺利进行和焊缝的内部质量。焊完停弧时,焊枪不要马上离开弧坑,以防止产生缩孔及气孔。

5.4焊缝接头
焊接时应尽量减少焊接接头,若需要接头时,用砂轮把弧坑部位打磨成缓坡形,打磨时要注意不要破坏坡口的边缘,否则会造成接头间隙局部变宽,给焊接带来困难。接头时,焊丝的顶端对准缓坡顶端缓缓焊接,当电弧燃烧到缓坡的最薄位置时,正常摆动形成熔孔,利用CO2气体保护焊的熔深就可以把接头接上。这一点与手工电弧焊接头方式略有不同。

6 焊缝质量检验
6.1焊缝外观质量
焊缝的外现成形良好、平滑整齐,焊缝外观尺寸符合对接立焊CO2焊焊缝的外观标准要求,焊接缺陷明显少于手工电弧焊单面焊双面成形。

6.2接头组织
焊丝为大桥牌THQ-50C ER50-6型实芯焊丝,CO2气体保护焊的焊接接头组织与传统的工艺相比,金相组织基本相同,主要是铁素体+珠光体。

6.3焊缝内部质量
焊缝经X射线探伤检验表明,一级片合格率明显高于传统工艺焊接的焊缝。

6.4力学性能
经过常规力学性能实验,力学性能与传统工艺焊接的焊接接头的质量基本一样,完全符合要求。

7 结论
在焊制泥浆循环罐立焊缝时,采用CO2气体保护焊焊接,单面焊双面成形工艺的质量可靠。与传统的手工电弧焊相比较,具有焊接质量好、焊接速度快、生产效率高、操作方法容易掌握等特点,在生产中推广应用取得了较好的效果。
 
 
 
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