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    材料16Mo3的焊接工藝

    2015-10-21 18:31:45陳紅霞陳華陳杰
    科技與企業(yè) 2015年18期
    關鍵詞:電解鋁焊絲部件

    陳紅霞 陳華 陳杰

    1.前言

    電解鋁槽槽殼是工業(yè)鋁提煉的電解熔槽,本項目電解鋁槽槽殼主體面板材料為16Mo3,搖籃架及散熱片等附件材料為Q235B。在對電解鋁槽槽殼制作項目中存在的技術難點進行分析的基礎上,制定了材料16Mo3的焊接工藝及現(xiàn)場施焊過程中的質(zhì)量控制措施,解決了焊接難題,保證了整體焊接質(zhì)量。

    2.焊接難點分析

    16Mo3材料屬Cr-Mo系列的低合金耐熱鋼,是應用于高溫條件下的重要材料,主要用于制造工作溫度高于500℃的高溫環(huán)境下,具有很好的抗氧化性、抗腐蝕性,高溫強度的鍋爐、壓力容器等。其化學性能如表1所示,機械性能如表2所示:

    分析電解鋁槽槽殼焊接過程,存在以下幾方面的技術難點:①材料16Mo3的碳當量(CEV)按CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15計算得0.52%,鋼材淬硬傾向大,其冷作、焊接難度相當大,容易發(fā)生冷裂紋,出現(xiàn)近縫區(qū)硬化、熱影響區(qū)軟化,這是需解決的難題之一。②此外存在焊縫密集,焊接變形大,控制焊接變形,提高整體焊接工效是本項目施工過程的另一難題。

    3.制作工藝

    3.1切割工藝

    16MO3是低合金鋼,切割過程中可能出現(xiàn)淬硬裂紋,為防止火焰割邊緣開裂,采取以以下措施加以控制:(1)采用半自動切割機或數(shù)控切割機下料,清除切口附近30-50mm的氧化皮等,控制氧氣純度不低于99.5%,否則切割速度明顯降低,切割面粗糙,下緣粘附熔渣。(2)切割前對割縫預熱,要求確保氧氣、乙炔壓力充足,采用集中供氣是最佳方法,如果采用瓶裝氧氣,則可將多瓶氧氣串聯(lián)使用。(3)火焰切割后,切割面表面會形成硬化層,不利于焊接,因而下料及坡口切割后必須通過打磨的方法消除硬化層。

    3.2拼裝工藝

    電解鋁槽槽殼外形尺寸較大,呈無蓋的盒狀,側板總成、端板總成上均布較多的散熱片,搖籃架包圍與底板、側板總成外側焊接,所有焊縫全部為連續(xù)焊接,焊縫密集,焊接變形大。為了減少焊接變形,將整體拼裝焊接工藝,改為“先部件后總成”的組焊工藝,是指將各部件及總成先單獨組焊成部件,校正后,再總裝焊接。按此工藝,分成部件拼裝焊接,易于獲得較好的焊接位置,保證焊接質(zhì)量,提高工效。部件前期已焊接并校正完成,后續(xù)整體焊接工作量控制在最少范圍內(nèi),能最大限度地減少焊接變形。

    3.3焊接工藝

    3.3.1焊接方法

    根據(jù)本項目結構特點及材料分析,選定CO2氣體保護焊的方法,焊絲直徑為1.2mm,16MO3焊接選用焊絲ER80S-G,16MO3與Q235B選用焊絲ER70S-G。

    3.3.2焊前準備

    (1)定位焊:需局部火焰預熱,預熱溫度大于150℃,點焊焊點長約10mm,間隔約400mm,電流可比正常焊接時約大15%。(2)焊縫不準朝向風口,風速大于10m/s時,焊前必須有防風措施。

    3.3.3焊接預熱及后熱處理

    16MO3材料焊接時若冷卻速度過快,易產(chǎn)生淬硬組織,層間脆性增大,會導致裂紋的產(chǎn)生。為了減慢焊接冷卻速度,降低淬硬組織的產(chǎn)生和裂紋的出現(xiàn),必須進行焊前預熱和焊接后熱處理。(1)焊接預熱:16MO3材料焊前應預熱,預熱溫度選為150~200℃,預熱的加熱區(qū)域應在焊道兩側,寬度應為施焊處焊件厚度的1.5倍以上,且不小于100mm。(2)焊接后熱:焊后立即進行后熱處理,方法是在焊縫兩側100mm范圍內(nèi)加熱至250∽300℃,然后用50mm的保溫棉覆蓋,緩慢冷卻至常溫,保溫時間不低于2小時。

    3.3.4焊接參數(shù)及工工藝要求

    (1)16MO3材料焊接參數(shù)選用見表3所示。

    (2)16MO3鋼在焊接工程中不允許中斷熱循環(huán),保持焊接過程中的層間溫度不得低于預熱溫度。(3)焊接過程應安排兩名焊工同時對稱焊接,保持同時、同速、同參數(shù)焊接,以有利于減少焊接變形。(4)采用多層多道焊接工藝,焊接過程應用砂輪、鑿子及鋼絲刷等工具清理焊道或焊層間的焊渣、夾渣、氧化物等。所有焊接接頭的起、收弧都不能在拐角處進行;所有焊縫接頭需錯位50mm以上。

    4.項目制作效果

    采用上述拼裝及焊接方法進行電解鋁槽槽殼的制作及焊接,對接焊縫UT檢測,一次合格率達到97.2%,焊縫經(jīng)PT檢測,未發(fā)現(xiàn)焊縫表面裂紋、未熔合等缺陷,槽殼尺寸及焊縫質(zhì)量一次通過業(yè)主的檢查,滿足項目制作的質(zhì)量要求。

    5.結論

    16MO3材料雖然焊接難度較大,但通過采取嚴格的焊前預熱,焊中控制道間溫度,焊接后熱等焊接工藝及相關的質(zhì)量控制措施,能夠有效保證焊縫質(zhì)量,提高工效。

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