陶瓷襯墊在集裝箱焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用

孫廣齊　于華楠

0 引 言

由于原材料價(jià)格的持續(xù)上漲，不銹鋼產(chǎn)品的制造面臨很大的成本壓力。為了有效解決這一問(wèn)題，提出對(duì)近海罐柜不銹鋼罐體的支撐裙座采用不銹鋼（0Cr18Ni9）加碳鋼(Q345D)的連接方式，并針對(duì)該產(chǎn)品焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出采用自動(dòng)熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW）、背面粘貼焊接陶瓷襯墊的方式，在滿足焊接質(zhì)量要求的同時(shí)，提高焊接生產(chǎn)效率。

1 原材料的化學(xué)成分及力學(xué)性能

在這種焊接方式中使用的原材料的化學(xué)成分及力學(xué)性能見表1—3。

表1 焊絲ER309（AWSSFA5.9）的化學(xué)成分及力學(xué)性能

注：抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值≥550 MPa，實(shí)測(cè)值為621 MPa；延伸率標(biāo)準(zhǔn)值≥30%，實(shí)測(cè)值為37%。

表2 Q345D（GB/T 1591—1994）的化學(xué)成分及力學(xué)性能

注：抗拉強(qiáng)度和延伸率的標(biāo)準(zhǔn)值分別為516 MPa和28%， 20℃下的沖擊功為72J，86J和94J。

表3 0Cr18Ni9（GB/T 4237—1992）的化學(xué)成分及力學(xué)性能

注：抗拉強(qiáng)度和延伸率的標(biāo)準(zhǔn)值分別為695 MPa和54.5%。

2 焊接工藝

清除待焊試板坡口周圍范圍內(nèi)的油污和銹蝕，按要求組對(duì)點(diǎn)焊。剝?nèi)ヒr墊兩側(cè)的防粘紙條，將其正面或背面的中心線對(duì)準(zhǔn)焊縫間隙中心，捋壓襯墊塊兩側(cè)的鋁箔膠帶，使襯墊塊緊密地貼在焊件接頭的鋼板上。裝貼襯墊前，應(yīng)清除待焊接頭兩側(cè)貼襯墊區(qū)域的銹跡、污物和水汽等，確保粘貼牢固。然后進(jìn)行自動(dòng)GMAW焊接，焊后清除飛濺物并清理襯墊。

具體焊接參數(shù)如下：（1）母材：304不銹鋼（0Cr18Ni9）和碳鋼（Q345D）， =；（2）焊材：不銹鋼焊絲（ER309）， ＝；（3）焊接襯墊：陶瓷（MY211）；（4）焊接電流：160~；（5）焊接電壓：20~；（6）極性：DCEP；（7）保護(hù)氣體：Ar占97.5%，CO2占2.5%；（8）氣體流量：15~20 l/min；（9）過(guò)渡方式：短路過(guò)渡和噴射過(guò)渡；（10）焊接位置：水平固定；（11）焊前預(yù)熱：無(wú)；（12）焊后熱處理（PWHT）：無(wú)；（13）焊接設(shè)備：TPS 5000/TS 5000（Fronius數(shù)字化MIG/MAG焊機(jī)）。

3 檢測(cè)結(jié)果

按照表4所示的檢測(cè)要求，對(duì)焊接接頭進(jìn)行橫向拉伸、彎曲和低溫沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5—7。

表4 焊接接頭檢測(cè)要求

表5 焊接接頭橫向拉伸試驗(yàn)結(jié)果（QW-150）

表6 焊接接頭彎曲試驗(yàn)結(jié)果（QW-160）

表7 焊接接頭低溫沖擊試驗(yàn)結(jié)果（QW-170）

從橫向拉伸、彎曲和低溫沖擊試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，焊接接頭的性能完全滿足產(chǎn)品要求。

4 工藝分析

（1）GMAW（MAG）焊接工藝特點(diǎn) 加入氧化性氣體，可有效提高電弧燃燒和熔滴過(guò)渡的穩(wěn)定性，降低飛濺，減少焊接缺陷，焊接效率高，焊接成本低。

（2）異種鋼焊接工藝特點(diǎn) 主要是控制線能量，采用小電流快速焊等措施有效降低焊縫的稀釋率。

（3）焊接用陶瓷襯墊的特點(diǎn) 焊接用陶瓷襯墊適用于船舶、石油、化工、機(jī)械和橋梁建筑等行業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)焊接建造，可實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成型，從而大大提高生產(chǎn)效率，其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：焊縫根部省去氣刨、打磨、封底焊及焊件翻身等工序，可節(jié)約大量熔敷焊接材料；焊縫坡口易于加工；對(duì)焊縫裝配精度的適應(yīng)性較好；重量輕，安裝方便，柔性較好，可在全位狀態(tài)下粘貼；可按所需長(zhǎng)度折斷使用，避免浪費(fèi)；抗潮濕性能強(qiáng)，為焊縫熔化金屬提供低氫環(huán)境，焊接熔池清澈，背面成型圓滑飽滿；電弧燃燒穩(wěn)定，飛濺較少，焊縫成型表面光潔，焊腳整齊。

（4）Fronius數(shù)字化MIG/MAG焊機(jī) 與其他焊接設(shè)備不同的是，F(xiàn)ronius數(shù)字化MIG/MAG焊機(jī)采用添加2.5% CO2氣體的專家系統(tǒng)，焊接質(zhì)量遠(yuǎn)優(yōu)于添加2% O2混合氣體的焊接設(shè)備。

（編輯：張 敏 收稿日期：2009-05-08）