1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。doc 磁極線圈銅排鎢極氬弧焊焊接工藝改進標簽:標題磁極線圈銅排鎢極氬弧焊焊接工藝改進We1dingTechno1oV01.39No.6Jun.2010?工藝與新技術(shù)?39文章編號:1002025X(2010)06003903磁極線圈銅排鎢極氬弧焊焊接工藝改進肖凌(東芝水電設備(杭州)有限公司,浙江杭州311504)摘要:通過對1,2純銅進行焊接性分析,對厚截面磁極線圈T2銅排的rig焊X-r-藝進行合理的改進.通過改進,實現(xiàn)了厚截面T2銅排不需高溫預熱就可進行TIG焊接.并經(jīng)外觀檢查,滲透探傷及力學性

2、能檢驗,各項指標均合格,達到標準要求.關(guān)鍵詞:T2銅排;TIG焊接:工藝改進中圖分類號:TG444.74文獻標志碼:BT2銅排連接在發(fā)電設備及冶金裝置中被大量應用,其主要連接方式有螺栓緊固連接,焊接等.目前發(fā)電設備中I2銅排的連接方法主要以焊接為主.T2銅排的焊接操作方法主要有火焰釬焊,碳弧焊,埋弧焊,鎢極氬弧焊及中頻電阻焊等.但對于厚截面q2銅排的焊接,目前較適合并且應用比較廣泛的焊接方法是鎢極氬弧焊,其焊接時均需高溫預熱300以上,故導致焊工操作環(huán)境惡劣,生產(chǎn)效率低,生產(chǎn)過程能耗加大.為此,筆者詳細介紹了通過焊接工藝條件的優(yōu)化及改進,實現(xiàn)了采用非預熱方式對T2銅排進行鎢極氬弧焊的工藝方法.

3、1T2純銅焊接性分析工業(yè)純銅rr2的化學成分及物理性能見文獻1.由于銅和鐵的物理性能有較大的差別,因而焊接性較差,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:收稿日期:20100114(1)散熱快,難熔合工業(yè)純銅rr2在20c【=時其熱導率是碳鋼的7倍,因此焊接時熱量散失大,焊接區(qū)母材與填充金屬很難熔合.極易造成未熔合及未熔透缺陷,這在導電用銅排焊縫中是不允許存在的.為此,焊前在母材焊接區(qū)域部位預熱要充分.還需采用較大功率的熱源.(2)裂紋傾向嚴重焊接時,銅能與其中的雜質(zhì)生成熔點為270oC的(Cu+Bi)及熔點為326oC的(Cu+Pb)多種低熔點共晶.它們在結(jié)晶過程中都分布在晶界間或晶界處,表現(xiàn)出明顯的熱脆性

4、.在焊接應力的作用下易造成熱裂紋缺陷.針對這些特點.在制定焊接工藝時宜采用單層單道焊,避免焊縫多次受熱,提高焊接成功率2.(3)氣孑L傾向在銅焊接過程中,氣孑L是最易產(chǎn)生的焊接缺陷之一.氣體一方面來源于焊接過程中的冶金化學反應,還有少量是在焊接氣氛中卷入氣體;另一方面,在熔池冷卻和凝固過程中氣體溶解度下降,因銅的導熱性良好,熔池冷卻速度較快,極易產(chǎn)這些都是獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的前提和保證.6結(jié)論通過選擇適當?shù)暮附硬牧?焊接設備,確定合理的焊接工藝參數(shù),并對其進行分析,改進和研究.摸索出了某電池殼體新的焊接工藝.在使用新焊接工藝焊接的電池殼體中抽測了14只電池,分別進行了沖擊,振動,高低溫,交變濕熱,離

5、心和低氣壓等環(huán)境試驗,所有抽測電池在激活過程中均未出現(xiàn)焊縫開裂現(xiàn)象,說明焊接工藝改進后,完全滿足了電池殼體的強度要求.參考文獻:1張振友.自動氬弧焊單面焊雙面成形技術(shù)與工裝J.航天制造技術(shù),2002,20(5):3537.2吳濤.手工氬弧焊打底,手工電弧焊蓋面的焊接方法在管道對接焊中的應用J.石油化工應用,2006,25(2):5153.40?工藝與新技術(shù)?焊接技術(shù)第39卷第6期2010年6月從上述4組焊接試驗結(jié)果可知:第1組試驗合格試樣9件;第2組試驗合格試樣2件;第3組試驗合格試樣4件;第4組試驗合格試樣6件:所有試板上裂紋產(chǎn)生位置均為焊縫中心.通過第1組與第2組試驗結(jié)果可以看出,采用小的

6、焊接電流情況下即1.2層焊接電流300A時,預熱300進行焊接,可以得到合格的焊縫,而不進行高溫預熱則無法得到合格的焊縫.同時通過第3組與第4組試驗結(jié)果可以看出.在不進行高溫預熱的條件下進行焊接時,采用增大第1層焊縫的焊接電流即增大第1層焊縫的焊接熱輸入時,可以提高焊件焊接時的溫度,從而降低冷卻速度,減小結(jié)晶熱裂紋產(chǎn)生的幾率,可以改善焊縫的焊接效果.而第2層焊縫仍采用較大的焊接電流焊接時,由于焊縫產(chǎn)生的附加焊接應力過大,焊縫結(jié)晶過程仍會增加焊接熱裂紋產(chǎn)生傾向.從以上4組對比試驗可以得出,通過增大第1層焊縫的焊接電流即增加第1層的熱輸人,可以實現(xiàn)厚截面rI2銅排的非高溫預熱條件下的焊接,并可防止

7、第2層焊縫的焊接應力過高;第2層焊縫的電流要低于第1層焊接電流.通過試驗可知合理的焊接參數(shù)應為:第1層焊接電流380A,第2層焊接電流300A.2.2焊接坡口形式對比試驗通過改變焊接電流,可以達到非預熱條件下112銅排的焊接,但合格率僅60%,影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì).經(jīng)筆者分析可知試焊件的坡口角度均為6O.由于焊接坡口過小時,焊接過程中產(chǎn)生的夾渣和結(jié)晶物不宜析出,會聚集在焊縫的中心處.在焊接應力的作用下,會產(chǎn)生熱裂紋缺陷.而通過試焊的結(jié)果也可以看出,所有產(chǎn)生的裂紋缺陷分布位置均集中在焊縫中心,表明焊接坡口對焊接效果有直接影響.故在相同焊接工藝參數(shù)下,應對焊接坡口進行改進.筆者通過增大坡口角度,

8、驗證是否達到在非預熱焊接條件下焊接裂紋可消除.本次試驗共進行4組,每組試板10件,T2銅板的厚度為8mm,規(guī)格為150mm200mm.焊接坡口角度分別為60.,70.,80.,90.第1層焊接電流為380A,第2層焊接電流300A,采用單層,單道焊接,共焊接2層.具體坡口形式如圖2所示.焊后對每組試板按ZBJ04005-1987標準進行探傷.生氣孔,所以焊接時應降低熔池冷卻速度.2焊接工藝改進試驗為實現(xiàn)非高溫預熱的條件下T2銅排的焊接.需對原銅排的焊接電流,電弧電壓等工藝參數(shù)進行優(yōu)化,針對12銅排焊接特點制定焊接工藝改進試驗方案,進行TIG對比焊接試驗.焊接試驗用焊絲ERCu規(guī)格為.0mm,其

9、化學成分見表1,保護氣體為氬氣,氣體流量為15L/min.表1ERCu焊絲化學成分(質(zhì)量分數(shù))(%)2.1焊接參數(shù)對比試驗焊接參數(shù)對比試驗,板材采用板厚為8mm的1,2銅板,規(guī)格為150mm200mm.焊接接頭坡口角度為60.,鈍邊為2mm,其坡口形式如圖1所示.焊接時采用單層,單道焊縫,共焊接2層.筆者進行了4組參數(shù)對比試驗,通過試驗驗證是否通過增大熱輸入即增大焊接電流,降低冷卻速度的方法可以實現(xiàn)不進行高溫預熱進行焊接.具體工藝參數(shù)及試驗結(jié)果見表2.每組參數(shù)下各焊1O塊試板.焊前打磨清理焊接坡口,采用左向焊法,焊槍與焊縫中心線呈85o90.夾角,保持焊槍中心線和焊縫中心線重合,不進行擺動.第

10、1層焊接完成后,采用鋼絲刷清理1次.以防止氧化物(CuO:)聚集產(chǎn)生夾渣等缺陷,焊后按ZBJ040051987標準進行PT探傷.圖1焊接坡口形式殛尺寸表2不同焊接電流試焊結(jié)果試板試板試板試板試板試板試板試板試板試板組號工藝參數(shù)12345678910第1層:300A1第2層:300A合格合格合格裂紋合格合格合格合格合格合格焊前預熱300第1層:300A2裂紋裂紋裂紋裂紋合格裂紋合格裂紋裂紋裂紋第2層:300A第1層:380A3合格裂紋合格裂紋合格裂紋合格裂紋裂紋裂紋第2層:380A第1層:380A4合格裂紋合格裂紋合格合格裂紋合格裂紋合格第2層:300AWeldingTechnology?工藝與

11、新技術(shù)?4l一一圖2焊接坡口形式示意圖在相同工藝條件下,改變坡口角度的焊接試驗結(jié)果見表3.表3不同坡口角度焊接試驗結(jié)果坡口角度試板試板試板試板試板試板試板試板試板試板組號/(.)12345678910l60裂紋合格合格裂紋合格合格裂紋合格合格合格270合格裂紋合格合格合格裂紋合格裂紋合格合格380裂紋合格合格合格合格裂紋合格合格合格合格490合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格從表3試驗結(jié)果可以看出,在相同工藝參數(shù)條件下,隨著坡口角度的增大.焊縫的合格率隨之提高,在坡El角度達到90.時,焊縫合格率達到100%.增大焊接坡口角度可以減少T2焊接時發(fā)生熱裂紋的傾向.通過以上焊接試驗可以得出,

12、鎢極氬弧焊焊接T2銅排時,采用第1層焊接電流380A,第2層焊接電流300A,焊接坡口角度90.,可以不需高溫預熱.并且焊縫探傷合格率可達100%3焊接接頭力學性能試驗按以上焊接試驗得到的合理工藝參數(shù).對焊件進行焊接,并且焊后按鍋爐及壓力容器規(guī)范ASMEIX進行焊接力學性能評定.3.1焊縫探傷檢查焊后對焊縫按ZBJ04005-1987I級標準進行滲透探傷,經(jīng)檢查焊縫質(zhì)量合格,無裂紋,氣孑L等超標缺陷,焊縫質(zhì)量優(yōu)良3.2拉伸試驗焊接接頭拉伸試驗結(jié)果見表4.表4焊接接頭拉伸試驗結(jié)果試樣極限總載荷抗拉強度/MPaI斷裂位置【1340225I母材2344226【母材由表4可以看出,按筆者所選的焊接工藝

13、參數(shù),不進行高溫預熱焊接的T2銅排,2個試樣的斷裂位置均為母材,表明焊接接頭抗拉強度高于母材,并達到標準205MPa的使用要求.3.3彎曲試驗焊接接頭彎曲試驗結(jié)果見表5.表5焊接接頭彎曲試驗結(jié)果彎曲類型試驗結(jié)果面彎彎曲角度180.無裂紋面彎彎曲角度180.無裂紋背彎彎曲角度180o.無裂紋背彎彎曲角度180.無裂紋由表5可以看出.面彎及背彎試樣各2件均達到彎曲180.,并全部無裂紋,因此采用改進后的焊接工藝焊接的厚截面T2銅排,焊接接頭的塑性良好.焊縫根部結(jié)合性能良好,焊接接頭使用性能也能達到要求.4結(jié)語通過對厚截面T2銅排焊接工藝改進效果及焊接接頭力學性能測定結(jié)果可以得出,采用第1層焊接電流380A,第2層焊接電流300A,焊接坡口為90.的工藝,可實現(xiàn)厚截面T2銅排在非高溫預熱條件下進行的鎢極氬弧焊焊接.應用此方法進行了后續(xù)機組產(chǎn)品的制作,焊接后產(chǎn)品經(jīng)檢驗均無裂紋缺陷.通過批量產(chǎn)品的制作驗證,改進后的工藝是可行的.改善了操作作業(yè)環(huán)境,降低了生產(chǎn)成本及能耗.參考文獻:1中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊(第2卷)M.北京:機械工業(yè)出版社.2001.2陳祝年.焊