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换热器管-板自动焊焊接工艺及其评定
蒋孙建 李发林
(江西江联能源环保有限公司,江西南昌330001)
摘要:该文对20#钢与16MnR异种材质管-板自动氩弧焊焊接工艺评定的分析,根据GB151-1999标准选择合理的焊接坡口与换热管伸出长度,结合实际生产情况,经过不断试验,制定合理的焊接规范。
关键词:20#钢;16MnR焊接工艺评定;H08Mn2SiA
中图分类号:TG441文献标识码:B文章编号:1005-7676(2008)02-0024-02
前言
在换热器的生产过程中,经常遇到换热管材质为20#碳素钢管需要与16MnR低合金钢管板进行焊接的情况。某产品,管程压力为1.03/FVMPa,换热管规格为Φ19×2,管板厚度为20mm,由于其介质为极度危害介质,在焊接方面要求较高,手工钨极氩弧焊很难达到标准要求,因此拟采用自动氩弧焊焊接。此焊接方法在江联公司以往制造的换热器上从未使用过。根据GB151标准,焊缝的焊角高度必须不小于1.4倍的管壁厚,即为2.8mm。但是在实际生产中,如果在装配和焊接过程中出现偏差,焊接时很容易产生缺陷,影响产品质量。因为在公司是第一次采用此焊接方法,根据JB4708-2000要求,必须制作焊接工艺评定以检验其焊接性。
1·焊接工艺分析
由于异种钢焊接接头的化学成分不均匀性及由此引起的组织和力学性能、界面组织的不稳定性以及应力变形的复杂性等。只有在掌握异种钢的焊接特点和规律的基础上,才能制定正确的焊接工艺,保证焊接质量。而20与16MnR形成焊缝的化学成分、物理性能与母材均有不同,焊接时必须采取一定的焊接工艺才能获得满足要求的焊接接头。在制定焊接工艺时,要根据实际生产条件选择焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数并采取相应措施。
1.1焊接方法
江联公司以往生产的换热器,由于各种原因,仍然采用传统的手工钨极氩弧焊,这种焊接方法对焊工的技术要求很严,稍有操作不当将严重引影响焊接质量。为了保证该产品的焊接质量,提高工作效率,技术组决定采用公司最新引进了一种先进的焊接方法———自动钨极氩弧焊。
1.2焊接材料的选择
异种钢焊接时,宜选用与合金含量较低一侧的母材相匹配的焊接材料,并要保证力学性能,其接头抗拉强度不低于两种母材标准规定值的较低者。根据以往的生产经验和两种母材按照异种钢母材的化学成分、性能、接头形式和使用要求正确选择焊接材料。基于20与16MnR这两种异种钢及所用焊丝的化学成分的比较(如表一所示),选择型号为H08Mn2SiA的自动焊丝还是很适宜的。
1.3坡口形式
考虑到管板坡口形式与换热管伸出长度对焊接质量的影响,根据GB151-1999换热管与管板的焊接工艺评定,选择比较合理的管板坡口形式与换热管伸出长度(如图1所示)。
2·焊接工艺试验
根据GB151-1999换热管与管板的焊接工艺评定规定,选取两组换热管与产品同材质、规格的试件。换热管规格为Φ19×2,管板厚度为20mm,管板加工试样如图2所示:
选取其中一组做焊接工艺试验,因为是第一次使用该设备,而且换热管壁厚为2mm,施焊一层不一定能保证焊角高度,所以试验时施焊两层,第一层采用自熔的焊接方法,不加丝。第二层采用加丝的焊接方法。具体焊接参数与试验数据如表二所示:(其中T01表示预送气时间,T02表示滞后气时间,T12表示峰值时间,T13表示基值时间,I12表示峰值电流,I13表示基值电流,I11表示预熔电流,V21表示机头旋转速度,V31表示送丝量。)
焊接完毕后,对10个焊接接头进行着色检查,剖开并打磨其中的八个剖切面,打磨光滑后进行金相检查,均未发现裂纹、未熔合等焊接缺陷(图3为其中的两个剖切面)。
试样八个剖切面在试验时的焊角高度数值见下表3所示:
以上数据完全符合GB151-1999.B3.2-a.b中的要求。
3·结论
(1)采用自动氩弧焊焊接,不仅焊缝成型美观,而且焊接质量好。焊接时一般施焊两道,第一道采用自熔焊接,第二道采用加丝焊接。
(2)经过水压试验后,所有管接头全部合格,无一漏水。
(3)采用自动氩弧焊焊接,坡口加工与换热管的伸出长度一定要符合标准要求,而且施焊之前一定要将待焊接表面清理干净。
参考文献:
[1]周振丰,张文钺.焊接冶金及金属焊接性[M].北京:机械工业出版社,1998
[2]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册[M].(第二版).北京:机械工业出版社,2001
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