厚壁压力容器中窄间隙双丝埋弧焊的应用

　　【摘  要】窄间隙双丝埋弧焊因其优越的性能，被广泛的运用在厚壁压力容器中。本文主要分析了窄间隙双丝埋弧焊的特点，并就厚壁压力容器中窄间隙双丝埋弧焊的应用进行了探讨。 　　【关键词】厚壁压力容器;窄间隙;双丝埋;弧焊 　　随着经济与科学技术的进步，石化装置在规模于运行参数上都得到了很大的提升，越来越多的大型厚壁压力容器被运用，且因为焊接工作量的增加，对焊接的质量要求也日益提高。所以，压力容器生产企业更倾向于寻找一种能提高焊接生产质量与效率、在更大程度上降低焊接缺陷的焊接方法。而传统的提高焊接生产效率的方法，主要是依赖于提高单位时间内填充金属的熔化量和熔敷速度，这样会导致焊接变形，并且可能产生咬边等问题。 　　而双丝窄间隙埋弧自动焊工的开发应用，能在很大程度上防止前面出现的问题，更换的确保焊接质量，有效实现焊接生产效率的提高。而厚壁压力容器的焊接的质量稳定性是我们尤为值得重视的问题。双丝窄间隙埋弧焊技术具有其他技术不能比拟的有点，已经广泛的运用在很多大型规模的压力容器焊接生产当中。 　　1 窄间隙双丝埋弧焊的特点 　　双丝窄间隙埋弧焊是一种高效的焊接方法，已经在厚壁压力容器壳体焊接工艺中得到了普遍的采用。在实际运用中，发现窄间隙双丝埋弧焊机具有独特的优点： 　　第一，当100%暂载率时，焊接电流可以达到1000A，具有较高的焊机性能。 　　第二，可以单独设定每根焊丝的规范参数，这在很大程度上就提升了熔敷效率与焊接速度。 　　第三，在增加熔敷效率时，可以保持较低的热输入，所以焊接的变形率不会很大。 　　第四，采用带有侧壁光电跟踪和自动防偏的焊接转胎，能提供最佳焊接操作和确保产品焊接质量的可靠性。 　　第五，焊缝在成形时比较美观，提高了产品的信誉度。 　　第六，采用窄间隙埋弧可以有效的提高工效，减少焊工的劳动强度，节省较多的焊接材料，并且能节省较多的工作时间，提高生产效率。 　　第七，环缝可以从底部到顶部都进行连续焊接，比较容易保持层间温度，所以，焊接时几乎不用补充加热;本工艺不用进行环缝的中间热处理环节，这就在很大程度上减少了能源消耗，也节省了生产时间。 　　第八，大大提高了焊缝的一次拍片合格率，在很大程度上确保了焊接质量，也有效减少了生产成本。 　　第九，因为窄间隙双丝埋弧焊工艺下的焊缝不但较薄，且比较平滑，后焊的焊缝对于已焊的焊缝能起到很好的回火热处理作用，改善了焊缝金属的组织，大大提高了金属韧性。 　　所以，综上所述，窄间隙双丝埋弧焊是一种消耗少、优质、高效的焊接技术，有效的提高了我厂厚壁压力容器产品的焊接效率和质量，使得我厂的产品得以在激烈的市场竞争中取得一席之地。 　　2 厚壁压力容器中窄间隙双丝埋弧焊的应用 　　2.1 窄间隙双丝埋弧焊坡口形式选择 　　选择何种坡口形式，会直接影响到焊接的质量和效率。在实际选择窄间隙焊的坡口形式时，需要结合焊接结构、设备的特点、板厚以及工厂的实际加工条件来定。我厂在焊接时使用了下图1所示的坡口形式。 　　图1 焊缝坡口形式 　　选择此种坡口形式，在清根后可以有效确保焊缝根部质量，并且相应的坡口背面的焊接工作量不大。在焊接窄间隙双丝埋弧焊焊机时，使用了一层两道的焊接方式，在这种焊接方式下焊丝可以偏离坡口中心线，跟一层一道的焊接方法比较，它在焊接参数上有更多的选择。一层两道的工艺，还你能有效避免出现夹渣，因为熔敷每一道焊道所产生的渣壳不会跨越整个间隙且能自行脱渣。更为重要的是，一层两道的焊接方式更能改善焊缝金属的韧性。从以前一层两道的焊接方式来看，太窄的间隙会给操作带来困难，且容易导致夹渣。为了得到良好的焊丝和侧壁熔合焊缝，最好将坡口间隙宽度控制在20～24mm左右。焊缝都会发生自然收缩，保为了弥补这种情况，确保焊接的正常开展，坡口的侧壁需要设置适当的倾角。 　　2.2 选择窄间隙双丝埋弧焊焊接电源 　　根据我们采用的窄间隙双丝串列埋弧焊的焊接方法和窄间隙坡口形式，我们使用了一台直流电源和一台交流电源。前方焊丝指向焊接前进方向的反向，倾斜并指向侧壁，后方焊丝垂直向下。两条焊丝引起的电弧形成一个熔池，前电弧保证熔深，后电弧调节熔宽，使焊缝具有适当的熔池形状。把适当静、外特性的直流电源和特殊波形的交流电源搭配使用，第一，能提高电弧的自身调节的灵敏度。第二，还能改善电弧的稳定性。第三，可以阻止熔池金属向熔池后流动。第四，能有效的搅拌熔池，容易溢出熔池气体。第五，在调整前，后丝的焊接工艺可使咬边和热裂倾向得到减弱。 　　2.3 对焊剂的要求 　　虽然窄间隙双丝埋弧焊的生产效率高，并且所消耗的能源和焊接材料比较少，但是焊接时会造成大量的熔渣，因为烈丝焊坡口比较狭窄，附着在焊道和坡口内表面的焊渣很难去掉，这就会阻碍该工艺的推广使用。所以，双丝窄间隙焊接所使用的焊剂一定要具备较好的脱渣性，尤其是要注意控制渣的形状和渣侧面、坡口内表面的接触面积，尽量小一些，且渣凝固后的收缩量要大。目前，国内传统的焊剂都采用熔炼型碱性焊剂，其焊缝金属的扩散氢含量高，在多层焊的情况下，容易导致出现裂纹延迟，且渣壳难以脱落。所以，熔炼型碱性焊剂不是双丝窄间隙埋弧自动焊的弹想焊剂。而烧结型焊剂则具有使焊缝金属的扩散氢含量低，焊缝平滑，成形美观，母材无咬边，脱渣性能极好，且价格低等优点，因此在双丝窄间隙埋弧自动焊中得到广泛应用。由于我厂在双丝窄间隙埋弧自动焊方面的经验少，因而采用由日本进口的脱渣性能良好的PF一200焊剂。 　　2.4 坡口内焊接试验 　　由于双丝窄间隙埋弧自动焊的坡口狭窄，若焊接规范选择不当，焊道断面形状则呈梨形，容易产生热裂纹，特别是在坡口底部，母材熔合比较大，更易产难热裂纹。为了避免出现上面提到的情况，在焊接时要尤其注意以下两点：首先是看焊道是否成形良好，且将两坡口壁是否连接起来;其次要看是不是产生了咬边，并且容易脱渣。 　　我们在上述规范的基础上又进一步调整了电弧电压，因为电弧电压对坡口侧壁的熔台和焊缝成形有很大影响。通过多次试验我们基本掌握了双丝窄间隙埋弧自动焊的坡口内焊接规范参数，即采用320～500A电流，35～37V的电压焊接时，焊缝成形最佳。 　　施焊顺序为：先焊接内侧，焊接方法为焊条电弧焊，层次为三层，打底层采用3.2mm焊条，其余两层均采用4mm焊条施焊;然后施外侧焊缝。为防止裂纹产生，第一层采用单丝焊，为保证焊透，采用的热输入量比其余层稍大些，焊接电流一般为475～485A，电压为35～36V，其余层均采用双丝焊。由于从第二层到表面层焊接规范基本相同，且焊接热输入量较低，焊道多而薄，焊缝金属受到热处理的部分大，所以最后得到的韧性比较稳定而且高。 　　通过使用该焊接规范施焊的试板，发现100%X射线探伤均为I级片，由此可知，我们所使用的焊接规范参数可以大范围的推广应用。 　　2.5 接头性能 　　某些厚壁容器在高温高压、临氢和腐蚀介质中运行，要求焊接接头具有合适的化学成分和良好的综合性能。 　　参考文献： 　　[1]陈裕川.厚壁容器窄间隙埋弧焊的研究与应用[J].压力容器，1991 （01）. 　　[2]张良成.等.2.25Cr-1Mo钢交直流焊接性能对比[J].压力容器，2000 （05）. 　　[3]王朋，张富巨.窄间隙焊接技术及其新进展[J].电力建设，1999（08）.