CO2氣保焊在承壓設(shè)備制造中的應(yīng)用

王建才

摘要：在進(jìn)行承壓設(shè)備制造過(guò)程中，需要采用先進(jìn)的保護(hù)焊技術(shù)，才能避免承壓設(shè)備出現(xiàn)裂紋，而一旦承壓設(shè)備出現(xiàn)裂紋，致使承壓設(shè)備的密封性以及塑性等性能降低，影響到承壓設(shè)備正常使用。為提升承壓設(shè)備的綜合性能，本文圍繞CO氣體保護(hù)焊在承壓設(shè)備制造中的應(yīng)用效果展開(kāi)討論，同時(shí)借助RT+UT檢測(cè)技術(shù)對(duì)焊接位置出現(xiàn)的裂紋進(jìn)行檢測(cè)，以此為承壓設(shè)備應(yīng)用CO氣體保護(hù)焊技術(shù)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氣保焊;彎曲試驗(yàn);裂紋;焊接缺陷

前言

根據(jù)《承壓設(shè)備用焊接材料訂貨技術(shù)條件》NB/T47018-2011標(biāo)準(zhǔn)，在承壓設(shè)備焊接過(guò)程中，盡管經(jīng)常采用實(shí)心氣保護(hù)焊絲技術(shù)，但是該技術(shù)由于力學(xué)性能以及彎曲性能，致使承壓設(shè)備焊接時(shí)容易出現(xiàn)裂紋等質(zhì)量問(wèn)題。目前，CO氣體保護(hù)焊技術(shù)成為承壓設(shè)備焊接操作廣泛應(yīng)用的技術(shù)，可有效避免焊接時(shí)出現(xiàn)的裂紋的等缺陷問(wèn)題。

1焊接試驗(yàn)方案

1.1試驗(yàn)設(shè)備、母材及焊材

進(jìn)入到焊接試驗(yàn)的準(zhǔn)備階段，使用某公司型號(hào)為NBC-500的焊機(jī)，焊絲型號(hào)為ER50-6，該型號(hào)焊絲直徑為1.2mm。此外，選用的母材為低合金鋼，型號(hào)為Q345R，按照試驗(yàn)要求使用三種厚度材料，分為6mm、14mm以及28mm，在焊接過(guò)程中選用CO保護(hù)氣體，其中CO含量占20%，Ar含量占80%。

1.2焊接試件編排方案

進(jìn)入到焊接試件的編排方案環(huán)節(jié)，根據(jù)編排方案要求，挑選焊接操作熟練的工人進(jìn)行焊接。使用V型底層焊道技術(shù)，需要將主要焊道的焊接速度控制在每分鐘30公分，同時(shí)電壓為24V、電流為180A。其它焊道焊接速度相同，但是電壓為30V、電流為250A。

2焊接試驗(yàn)結(jié)果和分析

2.1焊縫外觀

使用CO氣體保護(hù)焊技術(shù)對(duì)承壓設(shè)備進(jìn)行焊接操作，在CO氣體與Ar氣體混合過(guò)程中，將CO氣體原有的物理性質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，此時(shí)在焊接過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)較小的飛濺情況，同時(shí)還能有效控制焊接形狀。采用RT檢測(cè)技術(shù)對(duì)焊接外觀進(jìn)行檢測(cè)，得出焊接效果和質(zhì)量符合RT-Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2拉伸及沖擊試驗(yàn)

對(duì)承壓設(shè)備焊接位置進(jìn)行拉伸和沖擊試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，在檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫存在的斷裂問(wèn)題，通常是由少數(shù)的母材引發(fā)的。在焊接過(guò)程中將CO氣體與Ar氣體混合，形成的新的焊接環(huán)境，可有效提升焊接位置的抗拉強(qiáng)度，并符合抗拉強(qiáng)度數(shù)值，同時(shí)型號(hào)為Q345R母材的抗拉強(qiáng)度，均符合抗拉標(biāo)準(zhǔn)。在混合氣體內(nèi)，Ar氣體的物理性質(zhì)，可有效將焊接時(shí)產(chǎn)生的沖擊能量進(jìn)行吸附，以此提升CO氣體的保護(hù)焊效果。根據(jù)試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)可知，產(chǎn)生的沖擊能量最小值為85J，低于標(biāo)準(zhǔn)中34J。

2.3彎曲試驗(yàn)

對(duì)承壓設(shè)備的焊接位置進(jìn)行彎曲試驗(yàn)時(shí)，由于焊接過(guò)程產(chǎn)生的高溫，導(dǎo)致焊接位置出現(xiàn)彎曲裂紋情況。在對(duì)彎曲位置出現(xiàn)的裂紋進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，主要集中在V型坡口單面以及熔合線兩處位置。在對(duì)V型坡口單面裂紋進(jìn)行彎曲試驗(yàn)時(shí)，使用5倍放大鏡，對(duì)裂紋的起始位置以及受彎部位出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行分析，通常在彎曲位置的表面出現(xiàn)較多小型剪切唇，在中部會(huì)出現(xiàn)粗糙的裂紋擴(kuò)展區(qū)，直至最內(nèi)側(cè)出現(xiàn)斷裂情況。

對(duì)焊接位置出現(xiàn)的彎曲情況，通過(guò)RT技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，由于檢測(cè)符合RT-Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但是焊接位置仍存在較為明顯的圓形缺陷情況，而對(duì)熔合線位置焊接情況進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，借助RT技術(shù)無(wú)法檢測(cè)到缺陷，隨后對(duì)檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行分析可知，由于RT技術(shù)使用的投照角度以及林敏度等因素影響，未能在RT底片上檢測(cè)出缺陷。在對(duì)兩組彎曲試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比可知，V型斷口出現(xiàn)典型的韌性開(kāi)裂情況，證明該焊接位置存在大量的氣孔，但是表面較為光滑。而在熔合線位置，由于雜質(zhì)較多，受到焊接位置不同物質(zhì)組成密度發(fā)生變化的影響，導(dǎo)致焊接位置出現(xiàn)氣孔。

2.4避免氣保焊產(chǎn)生缺陷的措施

在進(jìn)行承壓設(shè)備焊接時(shí)，使用CO氣體保護(hù)焊技術(shù)，不僅需要對(duì)焊接位置出現(xiàn)的彎曲情況進(jìn)行檢測(cè)，以便避免在焊接時(shí)出現(xiàn)缺陷，還應(yīng)要求焊接人員嚴(yán)格的操作，保證焊接任務(wù)順利完成。工作人員在焊接過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)操作要求，防止由于操作失誤導(dǎo)致焊接位置存在缺陷。工作人員應(yīng)對(duì)以下兩方面操作進(jìn)行嚴(yán)格的控制：一，應(yīng)保證焊接時(shí)焊縫的熔深、焊道等性質(zhì)，根據(jù)焊接質(zhì)量要求，以及焊縫工藝參數(shù)，將焊接電流、電壓以及焊接速度等，控制在有效的范圍內(nèi)。此外，工作人員應(yīng)根據(jù)承壓設(shè)備性能，將焊接工藝參數(shù)確定在最佳狀態(tài)，并在焊接時(shí)保證焊接質(zhì)量和強(qiáng)度符合檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn);二，在CO氣體保護(hù)焊技術(shù)中，使用規(guī)格較細(xì)的焊絲，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的電流密度，同時(shí)焊接時(shí)焊條和設(shè)備材料較快的進(jìn)入到融化狀態(tài)，導(dǎo)致焊接位置極易出現(xiàn)未熔合等情況，并且在地層焊道位置，還會(huì)出現(xiàn)燒穿等問(wèn)題。為保證獲得良好的焊接效果，工作人員應(yīng)采用左、右焊接操作方法，將焊接過(guò)程中擺動(dòng)幅度控制在合理的范圍內(nèi)，通常情況下將擺動(dòng)幅度與噴嘴內(nèi)徑保持在1.5倍的關(guān)系。在完成焊接操作后，工作人員應(yīng)對(duì)焊接位置進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，待符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)后，才能承壓設(shè)備投入使用。

結(jié)論

綜上所述，在承壓設(shè)備制造過(guò)程中，采用CO氣體保護(hù)焊技術(shù)，可有效提升焊接強(qiáng)度等質(zhì)量性能的同時(shí)，避免焊接位置存質(zhì)量缺陷。此外，根據(jù)CO氣體保護(hù)焊技術(shù)操作要求，工作人員應(yīng)做好焊接準(zhǔn)備工作，選用合適的母材、焊絲等材料，并根據(jù)檢測(cè)要求，使用RT檢測(cè)技術(shù)，對(duì)焊接位置可能存在的缺陷進(jìn)行有效的檢測(cè)，以此提升承壓設(shè)備焊接位置的抗壓性能。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 李隆駿，古朋贊，洪君華.CO2氣保焊在承壓設(shè)備制造中的應(yīng)用[J].電焊機(jī)（7）.

（作者單位：中油管道機(jī)械制造有限責(zé)任公司焊接技術(shù)研究所）