壳法兰窄间隙埋弧焊焊接工艺

摘要

本发明涉及一种壳法兰窄间隙埋弧焊焊接工艺，按照窄间隙坡口形式机加工坡口，将壳法兰组装成整体，将壳法兰放置在防轴向窜动滚轮架上调平，按照合理的工艺规范进行窄间隙埋弧焊接。本发明是类似屏蔽电机机壳法兰在焊接方法及工艺上的巨大突破，实现了机动化埋弧焊接，节约熔化金属重量1/2，缩短生产周期70%，大幅度提高焊接质量及降低焊接返修率。

主权项

一种壳法兰窄间隙埋弧焊焊接工艺，其特征是：1)建立窄间隙埋弧工作站，采用质量稳定可靠的埋弧焊电源、行走机构以及配套设施是保证焊接稳定的前提，保证壳法兰在防窜动滚轮架上的平衡量为±0.20mm；采用具有缓降外特性的埋弧焊电源，以取得更加快捷的电流调节(△I)和自身调节灵敏度，以保证送丝的稳定性；2)设计坡口角度及型式，将壁厚140mm的壳法兰设计成通过止口定位，单侧坡口角度4°的筒型合缝坡口；3)进行焊接工艺评定，选择匹配性焊接材料，并对焊接接头进行拉伸、弯曲和冲击机械力学性能试验，验证焊缝的可靠性和可适用性，通过焊丝和焊剂的匹配性试验，选择埋弧焊组合焊材，对于壳法兰的碳钢段，由于母材采用美国机械工程师学会标准的材料ASME SA516Gr.70，因此选择美国焊接协会的焊材Φ2.4mm的EH11K焊丝和美国林肯公司生产的Lincoln 880M焊剂；而对于不锈钢段的焊缝，选择按照美国焊接协会标准生产的不锈钢焊丝Φ1.6mm的ER309焊丝和专门用于不锈钢焊接使用的苏德克公司生产的焊剂Soudakay IND24；4)寻求匹配的电流、电压以及焊接速度参数，由于热输入在此案例中为重要变素，因此按照以下公式：热输入＝电流(I)×电压(U)×60/焊接速度，在焊接工艺评定允许的热输入范围内寻求能够电弧燃烧稳定，焊道成型良好的参数匹配；具体的焊接参数为碳钢部分：电流380～400A、电压33～34V、焊接速度420mm/min，不锈钢部分：电流280～300A、电压32～33V、焊接速度350mm/min，5)对窄间隙坡口的焊道布置、压道量以及焊丝距离侧壁的距离均应严格要求，如焊道布置或压道量不合理，容易产生裂纹、气孔缺陷；而如焊丝距离侧壁的尺寸控制不当，则易产生未熔合的缺陷；因此对于窄间隙坡口埋弧焊，第一层应在接头的中间焊接一道熔敷金属，以后每层两道，焊丝与坡口壁间距保持3.2‑4.0mm，在接头的顶部，根据距离情况每层熔敷两道以上；6)对起弧电流、焊丝伸出长度、环形焊缝搭接、焊剂堆高技术环节细化：起弧电流设置为90A，保证正常的起弧和良好的焊道端部成形；焊丝伸出长度27～29mm，确保电弧燃烧稳定，并不易沾丝；电极角度8～10°，以便电弧吹力使焊道成型美观，鱼鳞纹更加均匀；环形焊道搭接量为30mm，对起弧部分薄弱区域重新熔化，保证焊接质量；电流极性采用直流反接(DCEP)，获得较大的熔深和稳定的熔池；7)对温度的控制，由于埋弧焊属于热输入比较大的焊接方法，对于预热温度及层间温度要严格控制，对于碳钢部分，预热温度最小66℃，层间温度最大230℃，对于不锈钢部分，预热温度最小15℃，层间温度最大176℃，通过控制温度，避免由于热输入过大而产生的热裂纹。