薄壁不銹鋼管焊接質(zhì)量要求高,常規手工鎢極氬弧焊很難確保其焊接質(zhì)量,而運用全自動(dòng)氬弧焊技術(shù)對其施焊,可獲得優(yōu)良的焊接接頭,而且成形美觀(guān)。

 一、概述

 氬弧焊技術(shù)在當今焊技領(lǐng)域中居于重要地位,國內外在研究氬弧焊領(lǐng)域中均取得輝煌的成就。但是在研究氬弧焊自動(dòng)化方面,國內相對于西方發(fā)達國家仍有較大的差距,在通常的工程施工中仍以手工氬弧焊為主。隨著(zhù)現代工業(yè)的迅猛發(fā)展,在安裝工程領(lǐng)域中,薄壁不銹鋼管普遍運用于化工、制藥、食品飲料行業(yè)之中,對其焊接質(zhì)量要求越來(lái)越高,其焊接質(zhì)量的優(yōu)劣,不僅體現了施工企業(yè)的焊接實(shí)力,而且直接影響了整個(gè)單位工程質(zhì)量的評優(yōu)。目前在多數安裝工程中對薄壁不銹鋼管焊接采用手工鎢極氬弧焊,此方法生產(chǎn)效率低下,工人勞動(dòng)強度大、生產(chǎn)成本較高、焊接質(zhì)量不易保證。而采用全自動(dòng)氬弧焊技術(shù)對薄壁不銹鋼進(jìn)行施焊是降低勞動(dòng)強度、實(shí)現優(yōu)質(zhì)接頭、保證焊接質(zhì)量的最佳方法。

二、設備簡(jiǎn)介及程控原理

  美國HOBART公司生產(chǎn)的全位置自動(dòng)脈沖氬弧焊機,該設備主要由以下部分組成:電源控制系統、HTC-880程序控制系統、馬達控制系統、電弧引發(fā)系統、氣流控制系統和水流控制系統。該設備采用計算機程序控制,動(dòng)作準確、反應靈敏、性能穩定、有極好的直流輸出特性、并且有自動(dòng)保護功能(水流開(kāi)關(guān)、氣流開(kāi)關(guān)、過(guò)流保護電器等)和屏幕液晶顯示功能。通過(guò)程序控制就能以合理的次序使自動(dòng)氬弧焊機的各個(gè)部件(控制對象)進(jìn)入特定的工作狀態(tài)。這樣,在進(jìn)行環(huán)焊縫施焊過(guò)程中,在平焊、仰焊、垂直上行、下行等不同位置的焊接參數,能夠通過(guò)程序控制系統按照預先編制的焊接程序自動(dòng)進(jìn)行切換,保證焊縫均勻成形尺寸。全自動(dòng)氬弧焊機ORBITIG350程控原理如下:

  保護氣體供氣，接通主電源和高頻電源實(shí)現高頻引弧，接通脈沖電源，對焊縫起始點(diǎn)進(jìn)行預熱。焊機旋轉,焊接開(kāi)始;實(shí)現不同空間位置焊接規范參數的八次轉換,其中包括環(huán)焊縫起點(diǎn)、終點(diǎn)必要的覆蓋長(cháng)度;衰減脈沖和基值電流;熄弧和焊機停止轉動(dòng)，送氣停止,焊機反轉;停止焊機反轉,完成一個(gè)焊接接頭。

三、全位置自動(dòng)脈沖氬弧焊技術(shù)的主要特點(diǎn)

 1. 焊接技術(shù)的先進(jìn)性

  全自動(dòng)氬弧焊技術(shù)主要針對被焊管材規格編制出相應的焊接程序,通過(guò)將程序輸入主機進(jìn)行存儲,并通過(guò)適當的試焊調整得到該規格管材的施焊程序。在實(shí)際焊接過(guò)程中,只需針對所焊管材的規格調出相應的預存程序,直接施焊即可保證薄壁不銹鋼管獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。

 2. 焊接的高效、經(jīng)濟性

  全自動(dòng)焊接由于其自動(dòng)化程度高,充分顯示出高速、高效的特點(diǎn)。同時(shí)由于其焊接速度的提高,大大減少了內部充氬時(shí)間,節省了氬氣的消耗量。

 3. 勞動(dòng)條件的優(yōu)越性

  由于整個(gè)焊接過(guò)程都是機器自動(dòng)完成,操作員可遠離焊接區,有效防止焊接弧光輻射、煙塵等焊接有害物對人體造成傷害。

四、焊接工藝

 1. 焊接程序的編制

  首先按管材對焊接縫環(huán)向定出各焊接區(包括各區的角度及所在位置)。具體形式如圖。

 2. 焊接程序的試驗

  對已編制出的焊接程序進(jìn)行試驗,試件制作必須保證端口平整、無(wú)油污、無(wú)毛刺等。對口間隙必須小于0.15mm(δ:壁厚),對口錯邊量必須小于0.5mm,將制作好的試件放入焊頭,調出已編制好的焊接程序直接進(jìn)行試焊。

 3. 將焊完的試樣進(jìn)行外觀(guān)檢查及內部無(wú)損探傷外觀(guān)尺寸滿(mǎn)足標準: 

    ①. 表面凹陷不得大于0.1δmm。

    ②. 咬邊應≤0.05δmm,且≤0.5mm,且咬邊總長(cháng)不超過(guò)10%的焊縫周長(cháng)。余高≤1+0.15b,且最大為3mm。

   內部缺陷標準:符合GB3323的Ⅱ級標準。

 4. 點(diǎn)固焊參數選取

   作為管口對接點(diǎn)固焊所有規范,電流通常要比正常小,不能焊透,電弧要短。點(diǎn)焊焊縫長(cháng)度不大于5mm,而且在圓周上均勻分布3點(diǎn)即可。

 5. 工藝流程

  管材下料→端口處理→管材組對→點(diǎn)固焊→夾上焊頭→調節鎢極→開(kāi)始焊接→焊縫成形→焊后檢驗。

五、操作要領(lǐng)

  1. 薄壁不銹鋼管切割用專(zhuān)用管道切割機進(jìn)行下料,確保端口質(zhì)量符合全自動(dòng)焊接所要求的標準。通常薄壁不銹鋼管對口間隙必須在0.5mm之內。

  2. 焊機中,鎢極尺寸為1.6mm,鎢極端部離焊縫的長(cháng)度在1.5～2.0mm,鎢極通常選鈰鎢或釷鎢,以保證起弧的可靠性,也可采用進(jìn)口鎢極。對厚度為3mm的不銹鋼管,為保證焊透,對口間隙可稍大一點(diǎn),此時(shí)要適當填充焊絲,焊絲直徑=1mm,由機頭送絲機構按設定的速度自動(dòng)送入焊縫。焊接操作示意如圖3。

  3. 為保證焊縫的內部質(zhì)量,管子內部進(jìn)行充氬保護,為使充氬時(shí)節約氬氣,我們采用了充氬機構,使內部氬氣只需在焊口周?chē)^小區域就可保證好的效果。內部充氬機構如圖4所示。

  4. 焊完的焊縫也應進(jìn)行酸洗、鈍化,使焊縫得到與母材具有類(lèi)似的光澤,同時(shí),產(chǎn)生鈍化膜后,使焊縫處具備了抗氧化的能力。

六、焊接工藝規范

  1. 全自動(dòng)焊焊接規范的確定即為全自動(dòng)焊焊接程序的編制,在編制前,首先要知道管材的規格,按照公式I=δ×1000/25.4定出第一焊區的峰值電流,以后各區電流基本上按95%、97%、98%、93%的比例設置。

  2. 焊接脈沖的選擇通常根據公式:PULSE=2δ/25.4(s)、基值電流為該區峰值電流的40%～60%之間。通過(guò)對基值電流的確定來(lái)合理控制熱輸入。

  3. 焊速一般選擇500mm/分鐘與700mm/分鐘兩種,依管材直徑而定,大管取小,小管取大。通過(guò)合理的焊接速度的選擇來(lái)控制線(xiàn)能量。

  4. 氬氣流量選擇在15L/min至25L/min,起弧電流選擇較小,一般為第一區峰電流的1/5左右,且不超過(guò)20A。上升段時(shí)間依第一區峰值電流而定,通常在5s至10s之間。如第一區峰值電流大,則起弧區上升段時(shí)間稍取大些,以防止電流上升過(guò)快造成電弧不穩。收弧時(shí)間一般較起弧上升段時(shí)間略長(cháng)一些即可。

  5. 為確保收弧處的焊接質(zhì)量,在熄弧后仍必需進(jìn)行持續送氣保護,送氣時(shí)間為5～7秒即可。

七、施焊配備

  薄壁不銹鋼管全自動(dòng)鎢極氬弧焊時(shí),為保證焊接工作的順利開(kāi)展,確保焊接質(zhì)量,在實(shí)際施焊過(guò)程中需用到以下配備: ①. 全自動(dòng)氬弧焊機ORBIT 2IG350 1臺; ②. HOBART全位置焊頭1臺; ③. 氬氣瓶2只; ④. 鎢極(進(jìn)口釷鎢或鈰鎢)1.6mm 2根; ⑤. 純水25kg; ⑥. 逆變式脈沖氬弧焊機(進(jìn)口16Pi)1臺; ⑦. 進(jìn)口管道切割機1臺; ⑧. 操作人員2名; ⑨. 手提式砂輪機1臺。

八、生產(chǎn)運用

 該設備于1997年7月投入運行,在對蘇州工業(yè)園區由新西蘭投資興建的蘇州獅王啤酒股份有限公司一期安裝工程30km薄壁不銹鋼管的焊接情況表明，該設備對薄壁不銹管焊接時(shí),焊縫成形十分美觀(guān)，焊紋細膩致密,焊縫寬窄一致,內表面光亮平滑,收弧質(zhì)量好，通X-Ray無(wú)損探合格率100%,得到業(yè)主的肯定和高度評價(jià)。

九、結束語(yǔ)

  全自動(dòng)氬弧焊技術(shù)目前在國內屬先進(jìn)水平,它不但具有良好的經(jīng)濟效益,而且具有良好的社會(huì )效益,全自動(dòng)氬弧焊在對薄壁不銹鋼管焊接時(shí)充分體現了高速、高效、高質(zhì)量,不但減少了人力投入,改善勞動(dòng)環(huán)境,而且大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)力,從而實(shí)現經(jīng)濟效益的提高。全自動(dòng)氬弧焊實(shí)現了優(yōu)質(zhì)焊接接頭的目標,大大提高企業(yè)的市場(chǎng)競爭力,為開(kāi)拓市場(chǎng)贏(yíng)得了良好的社會(huì )效益。