電鍍槽焊接工藝設(shè)計(jì)
未知, 2020-11-30 14:01, 次瀏覽
電鍍槽焊接工藝設(shè)計(jì)
具有塑性韌性***、耐腐蝕、焊接性***和易于成形等***性,在化學(xué)工業(yè)***域得到廣泛應(yīng)用。
1 電鍍槽焊接的質(zhì)量要求
電鍍槽主要用于盛放電解液,其質(zhì)量應(yīng)符合以下要求:
(1)符合GBl50—1998《鋼制壓力容器》制造驗(yàn)收條件;
(2)對(duì)接焊縫無損檢測(cè)及合格標(biāo)準(zhǔn):按JB4730—94,100%焊縫長(zhǎng)度x射線探傷,II級(jí)合格;
(3)水壓試驗(yàn)壓力:容器臥置,以lO.5 MPa的壓力進(jìn)行水壓試驗(yàn),無滲漏;
(4)接頭形式及焊縫質(zhì)量要求:接頭形式主要有對(duì)接接頭、角接接頭和T形接頭。焊縫與母材應(yīng)圓滑過渡、焊縫及熱影響區(qū)表面不得有裂紋、未熔合、氣孔、夾渣等缺陷;
(5)焊后處理:焊后一般需要進(jìn)行消應(yīng)力退火熱處理,并清除脆化氧化層。
2鈦的焊接***性與影響焊縫質(zhì)量的因素
鈦是一種化學(xué)活性金屬,常溫下能與氧生成致密的氧化膜而保持高的穩(wěn)定性和耐腐蝕性。在400℃以上高溫下,鈦與氮、氧、氫反應(yīng)速度快,在空氣中的氧化過程很容易進(jìn)行。
(1)氧與氮的影響。氧與氮以間隙形式固溶于β-Ti、β-Ti中,使鈦晶格畸變,變形抗力增加,強(qiáng)度和硬度增加,塑性和韌性降低,使工件的冷彎性能降低,若不能有效保護(hù)焊縫及其高溫區(qū)域,導(dǎo)致焊縫脆化,在焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣孔和裂紋。保護(hù)氣體氬氣中的氧與氮的雜質(zhì)含量增加,雖然能使焊縫硬度增加,但對(duì)焊縫質(zhì)量的保證是不利的,應(yīng)設(shè)法避免。
(2)氫的影響。鈦中氫的含量增加,使得焊縫金屬的脆化轉(zhuǎn)變溫度升高,焊縫金屬?zèng)_擊韌性急劇降低,影響了焊縫和焊接接頭的力學(xué)性能,易產(chǎn)生冷裂紋。
(3)碳的影響。碳以間隙形式固溶于a-Ti中,使強(qiáng)度提高,塑性下降。碳含量超出溶解度時(shí),生成網(wǎng)狀分布的TiC,易引起裂紋。焊接時(shí),工件及焊絲上的油污能使焊縫增碳。
(4)冷卻速度的影響。鈦金屬的熔化溫度較高(1725℃),導(dǎo)熱系數(shù)小,在焊接熱循環(huán)作用下,使得高溫口相晶粒長(zhǎng)***,致使焊縫塑性下降;當(dāng)冷卻速度較快時(shí),又易形成不穩(wěn)定的鈦馬氏體a′相,使焊縫變脆。因此,要嚴(yán)格控制冷卻速度,使焊縫的強(qiáng)度和塑性達(dá)到使用要求。
(5)熱變形的影響。由于鈦的彈性模量小,約為碳鋼的一半,導(dǎo)熱系數(shù)比碳鋼小,線脹系數(shù)隨溫度升高而增加,在焊接中焊縫收縮與膨脹變形比鋼***。所以在鈦板焊接中要密切關(guān)注熱變形的防止與控制。
3.焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)
由于4 mm鈦板焊接屬于新試驗(yàn),考慮到產(chǎn)品的焊縫形式,按照J(rèn)B/T4708—2000《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》要求,進(jìn)行對(duì)接焊縫接頭和T形角焊縫接頭的工藝評(píng)定。
3。1焊接材料選擇
試件材料選用與電鍍槽材質(zhì)相同的TAl純鈦,規(guī)格為300 mm×125 mln×4.O mm,共4塊,其中2塊用于對(duì)接接頭,2塊用于T形角接頭。對(duì)于4 mln的鈦板焊接,若開坡口,增加焊縫面積,變形增***。制作試件時(shí),采用了不留間隙雙面焊的方法。HG焊的焊絲選用與母材同牌號(hào)的TAl4直徑為1.5 mm的鈦絲;保護(hù)氣體選用氬氣,成分要求為:Ar≥99。9%、N≤O.01%、O≤O.005%、H2O≤O.07%;焊接時(shí),對(duì)于對(duì)接接頭,不加填充焊絲,對(duì)于T形接頭,則雙面都加填充焊絲。
3.2試件的焊接工藝參數(shù)設(shè)計(jì)
焊接設(shè)備選用WS5—400TIG焊機(jī),其焊接工藝參數(shù)見表l。
3.3檢驗(yàn)項(xiàng)目及實(shí)測(cè)結(jié)果
焊接工藝評(píng)定主要檢驗(yàn)項(xiàng)目為,對(duì)對(duì)接接頭焊縫進(jìn)行外觀檢查、X射線探傷檢驗(yàn)、力學(xué)性能試驗(yàn)(拉力試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)),各項(xiàng)檢驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)測(cè)結(jié)果見表2;對(duì)T形接頭焊縫進(jìn)行外觀檢查、金相宏觀檢查等,各項(xiàng)檢驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)測(cè)結(jié)果見表3。
按照焊接工藝評(píng)定要求,進(jìn)行上述試件焊接、試樣檢驗(yàn)、性能測(cè)定,試驗(yàn)結(jié)果符合JB/T4708—2000《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》要求,工藝評(píng)定合格。
4焊接工藝
4.1 焊前處理
為保證焊縫質(zhì)量,必須進(jìn)行焊前處理,其目的是去除氧化膜和油污等。
(1)焊絲的處理:用砂布去除焊絲表面的氧化膜,并用丙酮清洗后立即焊接。
(2)坡口的處理:用銼刀、砂布去除坡口處的氧化膜,用鋼絲刷刷去接縫區(qū)20 mm范圍內(nèi)的氧化膜,用丙酮進(jìn)行***次清洗,鈦板對(duì)接后,為防止組裝時(shí)的油污或其它油漬留在接頭縫隙中,以防增碳導(dǎo)致裂紋,需用丙酮進(jìn)行再次清洗。
4.2氣體保護(hù)
鈦板焊接的關(guān)鍵是400℃以上區(qū)域的保護(hù),因?yàn)殁佋?00℃以上即會(huì)與空氣中氧、氮等反應(yīng),影響焊接質(zhì)量。影響氣體保護(hù)的因素有氣體純度、流量、噴嘴結(jié)構(gòu)與尺寸、噴嘴到工件表面的距離以及附加保護(hù)裝置等,著重解決兩個(gè)主要問題。
(1)氣體流量和噴嘴尺寸選擇:流量太小或噴嘴太***時(shí),保護(hù)氣體不足,保護(hù)效果較差;但流量太***或噴嘴太小也不行,它會(huì)使噴嘴前的氣體層流破壞,影響焊縫質(zhì)量。因此,選擇噴嘴尺寸和流量與焊接的板材厚度有關(guān),選擇的原則是,在氣體保護(hù)區(qū)域面足夠覆蓋住高溫區(qū)域的情況下選用小尺寸噴嘴。通過對(duì)4 mm鈦板的焊接試驗(yàn),選用Φ16 mm的噴嘴,氣體流量為8~10 L/min,正面拖罩的氣體流量為10~12 T/min,反面拖罩的氣體流量為16-18 L/min。
(2)保護(hù)拖罩的改進(jìn):鈦板焊接時(shí),不僅要對(duì)熔化過程進(jìn)行氣體保護(hù),而且還要對(duì)尚處于高溫狀態(tài)的焊縫區(qū)進(jìn)行氣體保護(hù)。由于鈦在400℃以上高溫下,即會(huì)與空氣中的氧、氮等快速反應(yīng)發(fā)生氧化過程,影響焊接質(zhì)量,故不但要對(duì)焊縫正面進(jìn)行保護(hù),而且也要對(duì)焊縫背面進(jìn)行保護(hù)。
在工作中,為節(jié)約氬氣,確保保護(hù)效果,保證焊縫質(zhì)量,在拖罩使用中采取了兩項(xiàng)改進(jìn)措施:一是實(shí)行拖罩與焊槍分離,改變拖罩與焊槍一起拖動(dòng)的一般做法,避免了因操作抖動(dòng)而影響低保護(hù)的可靠性。二是背面拖罩采用磁力吸緊、增加氣密性。
4.3焊接操作工藝
(1)采用直線運(yùn)絲法焊接,不作擺動(dòng),以保證焊縫寬窄高低一致。對(duì)于角焊縫,焊絲與水平板的夾角為40°-50°,指向接頭的夾角處,可避免產(chǎn)生咬邊、焊瘤和焊縫下垂等缺陷。
(2)為了減小焊接變形和鎢極燒損,盡可能采用小的熱輸入,嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)。除上述工藝評(píng)定試驗(yàn)選定的參數(shù)外,鎢極直徑為2.5 mm,頭部磨成錐形,鎢極伸出長(zhǎng)度為3~4 mm,噴嘴直徑為16 mm。
(3)長(zhǎng)焊縫焊接時(shí),為了減小變形,可采用分段退焊或分段跳焊法焊接,以減小熱量集中輸入,減小焊接變形。
(4)確保氣體保護(hù)效果,焊前提前送氣,焊后延時(shí)關(guān)氣是必不可少的。施焊前,打開送氣閥門,在焊接區(qū)正、背面拖罩內(nèi)充滿保護(hù)氣體;焊接完成后,焊炬噴嘴中的氬氣在滅弧后10~15 s后關(guān)閉,正、背面拖罩內(nèi)氬氣在滅弧后40~45 s后才能關(guān)閉。
(5)在***面積平板焊接時(shí),可用自動(dòng)氬弧焊機(jī),以提高工效。
5 結(jié)論
通過對(duì)4 mm鈦板的焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)和純鈦電鍍槽的焊接,得出以下結(jié)論:
(1)4 mm厚鈦板的對(duì)接接頭可不開坡口進(jìn)行無間隙雙面不填加焊絲焊接。
(2)通過改進(jìn)拖罩結(jié)構(gòu),利用磁力吸緊,使背面拖罩貼緊鈦板,增加氣密性,焊接***件時(shí)省氣、省力、提高焊縫質(zhì)量。
(3)防止焊縫脆化,控制氧、氮、氫的雜質(zhì)影響,氣體保護(hù)是關(guān)鍵,焊前處理不可少。
(4)焊接方法和合理選擇焊接工藝參數(shù)是控制焊接變形的主要工藝措施。應(yīng)盡可能選用熱輸入小的工藝方案。