单面焊双面成型工艺简介
在锅炉、压力容器、造船、冶金、管道安装等行业,焊接是必备的工艺,传统上基于工艺、设备的限制,为了保证焊接质量,广泛采用的清根后双面焊的工艺;只有在施焊位置实在无法清根的情况下,才采用单面焊工艺,此时,成型及焊缝质量受坡口形状、施焊位置、焊工技能的限制因素较多,成型质量较差、合格率低,从而也就形成了“能双面焊,
绝不单面焊”的传统观念。
为了解决双面焊存在的问题,提高劳动生产率、降低劳动强度和能源损耗,日本从50年代,已经开始了单面焊工艺的研究,并在80年代,广泛进行了应用,成为一种高效的焊接工艺;其核心是在背面采用衬垫材料,单面焊接,焊缝在背面直接成型,同时确保整个焊缝的外观质量和力学性能。
七五期间,国内的焊接工作者启动了单面焊双面成型工艺及衬垫的研究,武汉理工大学(原武汉水运工程学院、原武汉交通科技大学)焊接教研室承接了交通部高效焊接衬垫的研制,以施雨湘教授、张建强博士、杜学铭副教授等一批专家学者,在90年代初,开发出了国产的烧结型陶瓷衬垫,解决限制我国单面焊工艺使用的衬垫材料问题,并对在不同焊接方法下的使用,进行了持续深入研究,发表了一批论文,证实了采用陶瓷衬垫的单面焊工艺,不但完全可以保证焊接质量,提高焊接效率,节能、减排,而且经济性非常高!
国产的烧结型陶瓷单面焊衬垫,适用于各种焊接位置:直焊缝、角焊缝,不同的焊接方法:手工焊、CO2焊等,目前已经广泛使用与造船等行业;
与传统的双面焊相比,采用陶瓷衬垫的单面焊工艺,完全可以将传统焊接工艺改变为
“能单面焊,绝不双面焊”。
其具有明显的优点:
1. 焊接效率高;无需再进行背面除渣、清根,大大减少了焊材和人工的使用;
2. 焊缝外观成型光滑均匀,充分保证余高和外观质量;
3. 焊缝内部质量稳定,确保100% 达到Ⅰ、Ⅱ类焊缝的要求;
4. 降低工人的劳动强度;
5. 降低对焊工技能的依赖,降低加工成本;
6. 节约电能,如采用CO2单面焊工艺,可以节约电能50%以上;
7. 提高工件的加工效率,缩短在线时间;
8. 无需增加昂贵的焊接设备;手工焊或CO2焊均可;
9. 综合成本(人工、焊材、电费等)节约50% 以上;
以压力锅炉、压力容器的环缝和直缝为例,采用烧结型陶瓷衬垫,简单的工艺过程是:
a) 板材下料;
b) 根据板厚、材料的不同,开坡口;
c) 进行工件形状(如滚圆等)加工;
d) 工件点焊对接、固定;
e) 焊缝背面贴合适的陶瓷衬垫;
f)
CO2焊打底1-2层;
推荐CO2焊是因为相对于手工焊,其更节能、高效,无需除渣,焊接质量更容易控制,对焊工的技能要求更低;
g) 埋弧自动焊盖面或CO2焊盖面;
h) 揭去衬垫;
i) 进行焊接质量检查(外观、无损探伤);
锅炉压力容器材料20g陶瓷衬垫单面焊接工艺要求
1. 焊接设备
1.1 采用CO2半自动或全自动均可,由于半自动焊接操作灵活,
一般情况下优先选用;
1.2 如果焊接规则焊缝,也可选用全自动CO2焊机;
1.3 选用焊机的额定工作电流应该在350A或以上;
2. 焊接材料
2.1 采用Ф1.2mm或Ф1.0mm的焊丝均可;
2.2 考虑到焊接综合效率、焊材经济性等因素,优先选用Ф1.2mm的实芯焊丝;
2.3 保护气体,优先选用CO2 + Ar保护,减少飞溅;
3. 坡口及试板规格要求
3.1 板厚δ=12~14mm的试板,坡口角度为50°左右比较合适,
即,每侧坡口角度为25°左右,且不留钝边;
3.2 板厚δ=16~18mm的试板,坡口角度为55°左右比较合适,
即,每侧坡口角度为27.5°左右,不留钝边;
3.3 板厚在20mm以上的试板,坡口角度为60°左右比较合适,
即,每侧坡口角度为30°左右,不留钝边;
3.4 坡口两侧应去除铁锈、氧化皮及油污等杂质;
3.5 每块试板的宽度应大于100mm、长度大于300mm;
4. 焊接工艺参数设定
4.1 焊接工艺参数应根据板厚来确定,主要调整焊接电流和焊接速度;
4.2 板厚δ=12~14mm的试板,焊接电流控制在200~220A之间;
4.3 板厚δ=16~18mm,焊接电流控制在220~240A之间;
4.4 板厚在20mm以上的试板,焊接电流控制在240~260A之间即可;
4.5 焊接速度应根据坡口熔化情况和焊工的操作来控制;
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