[doc]磁极线圈铜排钨极氩弧焊焊接工艺改进

1、doc磁极线圈铜排钩极氮弧 焊焊接工艺改进磁极线圈铜排钩极氮弧焊焊接工艺改进艺与新技术?39文章编号:1002025X(2010)06003903 磁极线圈铜排钩极氨弧焊焊接工艺改进 肖凌 （东芝水电设备（杭州）有限公司，浙江杭州311504）T2铜排摘要:通过对1,2纯铜进行焊接性分析，对厚截面磁极线 的Fg焊X,艺进行合理的改进通过改进,实现了厚截面T2铜排不需高温预热就可进行TIG焊接并经外观检查，渗透探伤及力学性 能检验，各项指标均合格，达到标准要求.关键词:T2铜排;TIG焊接:工艺改进中图分类号:TG444.74文献标志码:BT2铜排连接在发电设备及冶金装置中被大量应用，其主要连接

2、方式有螺栓紧固连接，焊接等.目前 发电设备中12铜排的连接方法主要以焊接为主T2 铜排的焊接操作方法主要有火焰钎焊,碳弧焊，埋弧 焊,鸽极氮弧焊及中频电阻焊等但对于厚截面q?2 铜排的焊接,目前较适合并且应用比较广泛的焊接方法是铸极氨弧焊，其焊接时均需高温预热300C以上，故导致焊工操作环境恶劣，生产效率低，生产过 程能耗加大为此，笔者详细介绍了通过焊接工艺条 件的优化及改进，实现了采用非预热方式对T2铜排 进行鹄极氮弧焊的工艺方法.1T2纯铜焊接性分析工业纯铜rr2的化学成分及物理性能见文献1 由于铜和铁的物理性能有较大的差别,因而焊接性较 差,主要体现在以下几个方面：收稿日期：201001

3、14(1) 散热快，难熔合工业纯铜rr2在20c【二时其热导率是碳钢的7倍，因此焊接时热量散失大，焊接 区母材与填充金属很难熔合极易造成未熔合及未熔 透缺陷，这在导电用铜排焊缝中是不允许存在的为 此，焊前在母材焊接区域部位预热要充分还需釆用 较大功率的热源.(2) 裂纹倾向严重焊接时，铜能与其中的杂质生成熔点为270oC的(Cu+Bi)及熔点为326oC的 (Cu+Pb)多种低熔点共晶它们在结晶过程中都分 布在晶界间或晶界处，表现出明显的热脆性在焊接 应力的作用下易造成热裂纹缺陷针对这些特点在 制定焊接工艺时宜采用单层单道焊，避免焊缝多次受 热，提高焊接成功率2气孑L倾向在铜焊接过程中，气孑L

4、是最易产生的焊接缺陷之一气体一方面来源于焊接过程中的冶金化学反应，还有少量是在焊接气氛中卷入气体；另一方面，在熔池冷却和凝固过程中气体溶解度下降，因铜的导热性良好，熔池冷却速度较快，极易产这些都是获得优质焊缝的前提和保证.6结论通过选择适当的焊接材料，焊接设备，确定合理的焊接工艺参数，并对其进行分析，改进和研究摸索出了某电池壳体新的焊接工艺在使用新焊接工艺焊接的电池壳体中抽测了 14只电池扮别进行了冲击，振动，高低温，交变湿热,离心和低气压等环境试验，所有抽测电池在激活过程中均未出现焊缝开裂现象,说明焊接工艺改进后，完全满足了电池壳体的强度要求.参考文献：1 张振友自动氮弧焊单面焊双面成形技术

5、与工装J 航天制造技术,2002,20(5):35372 吴涛手工氮弧焊打底，手工电弧焊盖面的焊接方法在管道对 接焊中的应用J石油化工应用2006,25(2):5153.40?工艺与新技术?焊接技术第39卷第6期2010年6月从上述4组焊接试验结果可知:第1组试验合格试样9件;第2组试验合格试样2件;第3组试验合 格试样4件;第4组试验合格试样6件:所有试板上 裂纹产生位置均为焊缝中心通过第1组与第2组试 验结果可以看出採用小的焊接电流情况下即12 层焊接电流300A时，预热30(TC进行焊接,可以得 到合格的焊缝，而不进行高温预热则无法得到合格的 焊缝同时通过第3组与第4组试验结果可以看出.

6、 在不进行高温预热的条件下进行焊接时，釆用增大第 1层焊缝的焊接电流即增大第1层焊缝的焊接热输入 时,可以提高焊件焊接时的温度，从而降低冷却速 度,减小结晶热裂纹产生的几率，可以改善焊缝的焊 接效果而第2层焊缝仍采用较大的焊接电流焊接 时,由于焊缝产生的附加焊接应力过大，焊缝结晶过 程仍会增加焊接热裂纹产生倾向从以上4组对比试 验可以得出，通过增大第1层焊缝的焊接电流即增加 第1层的热输人，可以实现厚截面1F2铜排的非高温 预热条件下的焊接，并可防止第2层焊缝的焊接应力 过高;第2层焊缝的电流要低于第1层焊接电流通 过试验可知合理的焊接参数应为:第1层焊接电流380A,第2层焊接电流300A.

7、2.2焊接坡口形式对比试验通过改变焊接电流，可以达到非预热条件下112铜排的焊接，但合格率仅60%,影响生产效率和产 品品质经笔者分析可知试焊件的坡口角度均为60 由于焊接坡口过小时，焊接过程中产生的夹渣 和结晶物不宜析出，会聚集在焊缝的中心处在焊接 应力的作用下，会产生热裂纹缺陷而通过试焊的结 果也可以看出，所有产生的裂纹缺陷分布位置均集中 在焊缝中心，表明焊接坡口对焊接效果有直接影响. 故在相同焊接工艺参数下，应对焊接坡口进行改进. 笔者通过增大坡口角度,验证是否达到在非预热焊接 条件下焊接裂纹可消除.本次试验共进行4组，每组试板10件,T2铜板 的厚度为8mm,规格为150mm200mm

8、焊接坡口 角度分别为60.,70.,80.,90.第1层焊接电流为 380A,第2层焊接电流300A,釆用单层,单道焊 接,共焊接2层具体坡口形式如图2所示焊后对 每组试板按ZBJ04005-1987标准进行探伤. 生气孔，所以焊接时应降低熔池冷却速度.2焊接工艺改进试验为实现非高温预热的条件下T2铜排的焊接需 对原铜排的焊接电流，电弧电压等工艺参数进行优 化，针对V2铜排焊接特点制定焊接工艺改进试验方 案，进行TIG对比焊接试验焊接试验用焊丝ERCu 规格为0mm,其化学成分见表1,保护气体为氮气，气体流量为15L/min表lERCu焊丝化学成分（质量分数）（）2.1焊接参数对比试验焊接参数

9、对比试验，板材采用板厚为8mm的1,2铜板,规格为150mm200mm焊接接头坡口角度为60,钝边为2mm,其坡口形式如图1所示焊接时采用单层，单道焊缝,共焊接2层笔者进行了4组参数对比试验，通过试验验证是否通过增大热输入即增大焊接电流，降低冷却速度的方法可以实现不进行高温预热进行焊接具体工艺参数及试验结果见表2每组参数下各焊1O块试板焊前打磨清理焊接坡口，釆用左向焊法,焊枪与焊缝中心线呈85。90 夹角，保持焊枪中心线和焊缝中心线重合，不进行摆动第1层焊接完成后，采用钢丝刷清理1次.以防止氧化物（CuO:）聚集产生夹渣等缺陷，焊后按ZBJ040051987标准进行PT探伤.图1焊接坡口形式殛

10、尺寸表2不同焊接电流试焊结果试板试板试板试板试板试板试板试板试板试板组号工艺参数第1层:300A1第2层：300A合格合格合格裂纹合格合格合格合格合格合格焊前预热3o(rc第1层：300A2裂纹裂纹裂纹裂纹合格裂纹合格裂纹裂纹裂纹第2层:300A第1层:380A3合格裂纹合格裂纹合格裂纹合格裂纹裂纹裂纹第2层:380A第1层：380A4合格裂纹合格裂纹合格合格裂纹合格裂纹合格第2层:300AWeldingTechnology?工艺与新技术?41图2焊接坡口形式示意图在相同工艺条件下,改变坡口角度的焊接试验结果见表3.表3不同坡口角度焊接试验结果坡口角度试板试板试板试板试板试板试板试板试板试板组

11、号160裂纹合格合格裂纹合格合格裂纹合格合格合格270合格裂纹合格合格合格裂纹合格裂纹合格合格380裂纹合格合格合格合格裂纹合格合格合格合格490合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格从表3试验结果可以看出,在相同工艺参数条件下,随着坡口角度的增大焊缝的合格率随之提高，在坡E1角度达到90时，焊缝合格率达到100%增大 焊接坡口角度可以减少T2焊接时发生热裂纹的倾向. 通过以上焊接试验可以得出，鸽极氮弧焊焊接T2铜排时，釆用第1层焊接电流380A,第2层焊接 电流300A,焊接坡口角度90,可以不需高温预热. 并且焊缝探伤合格率可达100%3焊接接头力学性能试验按以上焊接试验得到的合理工艺参

12、数对焊件进 行焊接，并且焊后按锅炉及压力容器规范ASMEIX 进行焊接力学性能评定.3.1焊缝探伤检查焊后对焊缝按ZBJ04005-1987I级标准进行渗透探伤，经检查焊缝质量合格,无裂纹，气孑L等超标 缺陷,焊缝质量优良3.2拉伸试验焊接接头拉伸试验结果见表4.表4焊接接头拉伸试验结果 试样极限总载荷抗拉强度/MPal断裂位置【13402251母材2344226【母材由表4可以看出，按笔者所选的焊接工艺参数，不进行高温预热焊接的T2铜排,2个试样的断裂位置均为母材，表明焊接接头抗拉强度高于母材，并达 到标准205MPa的使用要求.33弯曲试验焊接接头弯曲试验结果见表5表5焊接接头弯曲试验结果

13、 弯曲类型试验结果面弯弯曲角度180 无裂纹面弯弯曲角度180无裂纹背弯弯曲角度180o 无裂纹背弯弯曲角度180无裂纹 由表5可以看出面弯及背弯试样各2件均达到 弯曲180 ，并全部无裂纹，因此釆用改进后的焊接 工艺焊接的厚截面T2铜排，焊接接头的塑性良好.焊缝根部结合性能良好,焊接接头使用性能也能达到 要求.4结语通过对厚截面T2铜排焊接工艺改进效果及焊接 接头力学性能测定结果可以得出,釆用第1层焊接电 流380A,第2层焊接电流300A,焊接坡口为90的 工艺,可实现厚截面T2铜排在非高温预热条件下进 行的鹄极氮弧焊焊接应用此方法进行了后续机组产 品的制作，焊接后产品经检验均无裂纹缺陷通过批 量产品的制作验证，改进后的工艺是可行的改善了 操作作业环境，降低了生产成本及能耗.参考文献:1中国机械工程学会焊接学会焊接手册(第2卷)M北京:机械工业出版社.2001 陈祝年焊接