薄板不锈钢氩弧焊技术.doc

氩弧焊技术在薄不锈钢板焊接中的应用摘要：应用氩弧焊技术焊接不锈钢板，考虑到操作的难易程度和变形量的控制，以及材料的焊接操作和工艺要求的特殊性，通常板材厚度不低于1.0mm。本文介绍了一个在采取了合理的焊接工艺和防变形后的焊接实例，成功地将薄不锈钢板的连续氩弧焊所用板厚降至0.8mm，在保证焊接质量和满足业主生产工艺需要的前提下大大降低了工程成本。1工程概况：2002年8月，我公司承接了杭州立昂电子有限公司的洁净空调工程，该工程的工艺有机排风和普通热排风的风管由不锈钢板制作，其断面尺寸为800320mm，按设计要求用1.2mm厚TP304不锈钢板材连续焊接，焊接后的风管变形量及气密性试验应符合通风与空调工程施工质量验收规范“GB502432002”有关要求。由于该工程造价为包干制，为降低工程成本，根据规范要求（见表1），风管边长尺寸大于2000mm时用到1.2mm厚度的板材，而工程中风管尺寸最大规格为800320mm，用0.75mm板厚即可满足规范要求。表1 高、中、低压系统风管板材（mm）风管直径或长边尺寸b不锈钢板厚度b5000.5500b11200.751120b20001.02000b40001.2公司专业工程师刘希奎同志经由设计单位同意后，将原设计板厚1.2mm改为0.8mm。因而给焊接施工增加了很大难度，为了能保证在工程计划期工作量的完成，及早进行焊接工艺的试验及确定工作。2施工方案的确定：2.1焊接工艺试验我公司作为机电建筑安装单位，对于大型设备、管道的安装有一定施工经验，对于采用氩弧焊技术焊接0.8mm厚不锈钢薄板，没有成熟的工艺方案及实例借鉴。为保证焊接质量符合规范要求，决定先进行焊接工艺试验。 2.1.1工程材料1）母材材质：TP304；2）试件规格：40020020000.8mm；3）焊丝牌号及规格：H0Cr20Ni10、1.6mm；4）焊接设备：WSM200逆变直流氩弧焊机；5）保护气体：Ar、纯度99.994。2.1.2工艺参数见表2表2 工艺参数 焊接层次焊接电流（A）焊接电压（V）焊接速度（cm/min）气体流量（L/min）喷嘴直径（mm）钨极直径（mm）加焊丝一遍657012141520882.52.1.3焊接过程以40020020000.8mm规格的风管试焊，风管局部断面的焊接部位见图1。在2000毫米长焊缝上每隔100mm进行点固焊，而后以设定的焊接参数进行焊接，并加续焊丝，焊接顺序如图2所示。 图1 焊接部位示意图 图2 焊接顺序示意图2.1.4焊接检验焊后对焊缝及风管进行检测，检验结果如下： 1）焊缝质量：为保证焊接质量，让业主满意，避免工程投入使用后出现质量问题，特制定了焊缝外观质量技术要求见表3；风管平整度和垂直度检查仍按GB502432002标准执行。焊缝外观质量检验结果见表3，由此可见，焊接试验成品存在质量缺陷，焊缝外观质量差，穿透缩孔及未熔合将影响风管的系统测试项目。表3 焊缝外观检测技术要求及检测结果项目要求检测情况判定结果表面气孔不允许有穿透缩孔不合格咬肉不允许稍有不合格未熔合不允许稍有不合格焊缝高低差01mm背面有塌陷11.5mm不合格焊缝颜色红色、白色、金黄色灰、黑（氧化）不合格风管平整度检测结果为：在距焊缝10mm处用2米靠尺进行直线度检测，直线度偏差3mm；在距焊缝200mm处检测，直线度偏差6mm。根据规范第37页次6.3.3条规定“明装风管水平安装，水平度的允许偏差为3/1000，明装风管垂直安装，垂直度的允许偏差为2/1000，”，风管平整度偏差很大显然不符合要求。说明焊接变形没有控制好，焊接质量不合格。2.1.5质量分析及工艺改进2.1.5.1检测结果表明，风管变形量超标、氧化严重是质量检验中发现的主要问题，其原因如下：1）焊焊点间距过大，又没有卡具，造成板材热膨胀后缝隙变大；2）接速度过于缓慢，焊缝熔池温度过高，使背面氧化严重，焊缝表面无金属光泽；严重时造成熔池塌陷、背面产生焊瘤、表面出现缩孔；3）焊丝熔化需要足够的热量，造成焊接热输入过大；4）没有采取合理的散热措施；5）焊缝处板材搭接位置不合理。2.1.5.2根据以上分析，对焊接工艺措施调整如下：1)取消填加焊丝，采用氩弧熔焊；2)使用卡具，一是防止焊接变形，再则增加焊缝处的散热量（卡具见图3）；3)针对咬肉现象，适当调整焊缝处的搭接位置；4)增加点固焊焊点密度，沿焊缝长度每隔50mm进行点固焊；5)焊接时将风管适当倾斜一定角度，由高向低焊接可加快焊接速度；6)调整焊接顺序，分三次进行间隔分段退焊，焊接顺序见图4；7)改进焊接工艺参数（见表4）： 表4。 焊接工艺参数焊接层次焊接电流（A）焊接电压（V）焊接速度（cm/min）气体流量（L/min）喷嘴直径（mm）钨极直径（mm）熔焊 1遍556010122025882.5 图3 焊接卡具装配示意图 图4 调整后焊接顺序示意图 2.1.5.3根据以上技术措施，仍以40020020000.8mm规格的风管试焊，焊后对焊缝及风管进行检测，检测结果如下：1）焊缝质量：经外观检查，焊缝外侧熔合充分，表面平滑有均匀细腻的波纹，焊缝颜色为红铜色或金黄色；焊缝内侧无氧化现象、无焊瘤；焊缝外观质量良好，经无损着色检验未见缺陷。2）风管平整度：在距焊缝10mm处用2米靠尺进行直线度检测，直线度偏差1mm；在距焊缝200mm处检测，直线度偏差2mm，平整度符合要求。2.2批量实验按以上所述工艺参数连续焊接了四件40020020000.8mm的风管，因技术操作逐步娴熟，焊接质量更加稳定；又对80032020000.8mm的风管用同样工艺及参数进行焊接，然后对其进行检验，在距焊缝400mm处进行平整度检测，偏差3mm，说明焊接变形符合要求。 经业主和监理单位技术人员进行评定，对焊接质量和风管成型质量表示满意，同意按此焊接工艺施工。 该工程工艺有机排风和普通排风的500M2风管全部按此工艺焊接施工，最终顺利通过全面验收。3经济分析1) 以0.8mm代替了1.2的不锈钢板，节省板材1/3。2) 通过焊接工艺的改进，不仅保证了焊接质量，节约了焊接材料及辅材，且加快了焊接速度，缩短了焊接施工工期。4总结 此次薄钢板焊接工艺的成功得益于如下几条原则：1) 采用了合理的防变形措施。点固焊密度的加大，卡具的应用及焊接顺序的调整有效克制了焊接变形。2) 控制焊接过程中的热输入量。采用氩弧熔焊，焊接电流相对较小，并采用倾斜放置由高向低焊接方式加快了焊接速度；同时卡具中的角钢有效地带走了部分热量，减轻了钢板的变形。3) 为适应薄板使用小规范焊接的需