第十五章 常用金屬材料的焊條電弧焊工藝與操作技巧(二)(2 / 3)

(4)當采用φ3.2mm焊條時,焊接電流為110~130A,電弧電壓為23~25V,采用φ4.0mm焊條時,焊接電流為130~150A,電弧電壓為23~25V。

(5)每焊完一根或兩根焊條,可對焊縫進行錘擊,以消除內應力,改善焊縫的機械性能,錘擊力量不應過大。

(6)焊完以後要及時進行高溫回火處理。加熱溫度為750~770℃,保溫1.5h。

第四節 低溫鋼的焊接工藝與技巧

一、焊接特點

(1)鐵素體類低溫鋼由於碳的含量和合金元素含量均較低,其淬硬傾向和冷裂傾向小,具有良好的焊接性,關鍵問題是如何從焊接工藝上保證焊接接頭具有與母材相近的低溫性能,首先要選用低溫鋼焊條,再者,焊接的熱輸入不能過大,避免過熱區產生粗大晶粒,降低接頭塑性和韌性。

(2)馬氏體低溫鋼焊接時的主要問題是焊接熱裂紋問題,包括焊縫的結晶裂紋問題和熱影響區的液化裂紋問題,因此應嚴格控製焊縫中硫、磷雜質的含量,同時在工藝上進行控製。此外,含鎳的低、中合金鋼還易產生第一類回火脆性。

(3)奧氏體低溫鋼焊接時不需預熱,無冷裂紋問題,但有輕微熱裂紋傾向。還容易在焊縫或熔合線處產生針狀氣孔,因此操作時要特別注意。

二、焊接工藝技巧

(1)焊接材料。焊接鐵素體低溫鋼時,為保證焊縫具有良好的低溫韌性,選用含鎳量為0.5%~1.5%的低鎳焊條。在保證焊縫具有足夠韌性的前提下還要與母材等強度,焊接材料中除了含有含鎳量為1%~3%以外,一般還有含鎳量為0.2%~0.5%,有時含有鉻。

低鎳低溫鋼焊接時,焊接材料的含鎳量應與母材相同或高於母材,同時對錳、矽加以限製,應盡量降低焊縫中含碳量和硫、磷雜質含量。

焊接9Ni鋼時,一般采用含鎳量在60%以上的Inel型的Ni-Cr-Mo係合金、含鎳量約40%的Fe-Ni-Cr係合金、含13Ni-16-W的奧氏體不鏽鋼等三類奧氏體焊接材料。

(2)為防止在焊縫和近縫區產生能導致接頭低溫脆化的粗大的鐵素體或上貝氏體和M-A組元,應采用偏小的焊接熱輸入和小直徑焊條或焊絲。

(3)采用無擺動的快速多層焊工藝,從而減小焊道過熱和利用後一焊道對前一焊道的熱作用,得到細化晶粒的作用。

(4)由於低溫鋼一般都具有良好的焊接性,焊前通常都不需要預熱,但是如果焊件剛性比較大,也需要采取預熱措施,但溫度不能太高,一般應控製在100~150℃。

(5)層間溫度不大於300℃,不得連續施焊。氬弧焊時,不填絲後再將焊縫表麵重熔一下,即焊道退火,改善焊縫韌性。

(6)對於鐵素體類低溫鋼,當焊件板厚大於15mm時,焊後多采用消除應力熱處理。但是對於具有回火脆性的含鎳低溫鋼,應注意回避回火脆化溫度。而9Ni鋼當板厚小於50mm時,焊後可不進行消除應力熱處理。

三、操作實例

1.低溫壓力容器(09MnNiDR)的焊接

某機械廠生產低溫壓力容器,其材質為09MnNiDR,交貨狀態為正火,板厚18mm,采用焊條電弧焊的單麵焊雙麵成形工藝進行焊接。

焊接工藝如下。

(1)焊條采用低溫焊條W707Ni,規格分別為φ3.2mm或φ4mm。

(2)為了避免焊縫金屬和熱影響區形成粗晶組織而降低低溫韌性,采用小的焊接熱輸入,焊接時盡量采用快速多道焊以減少過熱,並可通過多層焊的重熱作用細化晶粒。

(3)由於W707Ni焊條焊縫熔敷金屬黏度大,凝固較快,當保護不當或操作手法不對時,熔敷金屬中的氣體往往來不及逸出,在引弧處和接頭處極容易產生密集氣孔。為此焊接時,焊條應嚴格烘幹,烘幹溫度為360~380℃,恒溫1~2h,焊條應隨用隨取,視周圍環境的濕度,每次取用量一般不超過1~2h。

(4)嚴格控製層間溫度,盡可能不連續施焊。層溫度應控製在100~200℃。

(5)適當加大坡口角度,以增加焊道數目。

(6)為控製焊道厚度,應嚴格控製焊材的規格,焊接時盡量選用細直徑(φ3.2mm)的焊條進行焊接。

(7)當焊條為φ3.2mm時,焊接電流為100~110A,電弧電壓20~22V;當焊條為φ4mm時,焊接電流為160~170A,電弧電壓22~24V。

(8)因低溫鋼對缺陷和應力集中的敏感性大,故應避免產生缺陷(如弧坑、咬邊、未焊透及焊縫成形不良等)。

(9)焊後進行560~600℃消除應力熱處理,以提高焊接接頭的低溫韌性。

2.乙烯蒸餾塔(09Mn2VR)的焊接

乙烯蒸餾塔采用低溫分離工藝,是化工生產中的典型分離裝置。某廠擴建需製造一台乙烯蒸餾塔,其內徑900mm,總高度37m,工作溫度-70℃,整個塔身由6、10、12、14、16mm厚的09Mn2VR按厚度分五段焊接而成。

焊接工藝如下。

(1)焊接材料選用W707A焊條,焊前嚴格按要求烘幹。

(2)焊條電弧焊縱縫和環縫采用雙麵焊,內麵開60°V形坡口,焊前坡口15mm範圍內清理幹淨。

(3)內麵開坡口後先焊,焊完後,外麵用碳弧氣刨清根開出坡口後再進行焊接。

(4)打底焊采用φ3.2mm直徑的焊條,焊接電流為90~120A,其餘用φ4mm直徑的焊條,焊接電流為140~180A。