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焊接方案

纖維素焊條立向下焊的工藝特點(diǎn)

發(fā)布日期:2013-10-16

 

                                 纖維素焊條立向下焊的工藝特點(diǎn)

近年來(lái),隨著石油管道鋪設(shè)工程的發(fā)展,大口徑管道的焊接工藝不斷推新發(fā)展,由過(guò)去單一的焊條電弧焊(酸性、堿性焊條),發(fā)展到管道自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊工藝。焊條電弧焊也由結(jié)507焊條單一品種全位置施焊發(fā)展為纖維素焊條立向下焊等高效焊接施工工藝。改變了普通焊條立向上焊的傳統(tǒng)工藝方法,將原水平固定管狀對(duì)接全位置運(yùn)條操作法,改變?yōu)轭愃破胶高\(yùn)條法的下向焊,即由12點(diǎn)位置起弧焊至管口下部6點(diǎn)位置結(jié)束,提高熔數(shù)效率1~3倍,深受管道施工單位的好評(píng)。西氣東輸工程中大口徑管道(Φ1016)根部打底焊和部分管道的多層焊接均采用纖維素焊條施焊。

纖維素焊條立向下焊,電弧具有熔深大,穿透力強(qiáng),根部打底焊單面焊雙面成形好,氣孔敏感性小,操作難度低,焊縫內(nèi)外質(zhì)量高,焊工易掌握,培訓(xùn)周期短等工藝特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于石油化工、天然氣、電力、民用行業(yè)的輸油、輸氣、輸水大口徑管道安裝鋪設(shè)施工中。

1、纖維素焊條藥皮成分和工藝特性

1.1 纖維素焊條藥皮的主要成分:

25~40%纖維素(木粉、淀粉、酚醛樹(shù)脂粉、微量纖維、麥粉等);

8~16%碳酸鹽(碳酸鉀、鈣等);

8~20%鐵合金(SiO2TiO2、MnO、FeO、MgO、Al2O3等);

10~15%金屬氧化物;

20%其它成分。

1.2 藥皮中大量有機(jī)物分解,形成大量氣體(CO、CO2、H2H2O等),對(duì)焊縫有很強(qiáng)的保護(hù)效果,并且電弧吹力大,熔滴過(guò)渡呈噴射狀。

1.3 在直流弧焊機(jī)電源正接和反接時(shí),其熔滴過(guò)渡的形態(tài)不同。

a. 直流正接時(shí),焊條端部形成的熔融金屬體積小,電弧吹力大,氣流足以使焊條端頭熔化金屬飛離,實(shí)現(xiàn)小顆粒過(guò)渡。電弧穩(wěn)定性強(qiáng),焊縫熔深大,一般適用于根部打底焊,單面焊雙面成形背面成形好。由于正接電弧的飛濺大,熔深大,不易獲得滿意的表面成形,在熱焊、填充焊和蓋面焊不常使用。

      b. 直流反接時(shí),焊條端部熔融金屬幾乎完全是塊狀的熔化金屬,表面吹力大,雖有這么大的造氣劑也很難將熔滴吹成小顆粒過(guò)渡形態(tài)。因此,直流反接時(shí),其熔滴過(guò)渡為接觸式短路過(guò)渡。每次短路過(guò)渡后,由于焊條端部熔融金屬體積變小,在藥皮套筒和氣流的影響下,又出現(xiàn)顆粒過(guò)渡形態(tài)。所以,纖維素焊條直流反接時(shí)是短路過(guò)渡伴隨顆粒過(guò)渡的混合過(guò)渡形態(tài)。這是不同于其它焊條過(guò)渡形態(tài)的特殊形式,直流反接一般適用于熱焊、填充焊、蓋面焊層的施焊。

2、纖維素焊條弧焊電源的工藝特點(diǎn)

2.1 一般普通直流焊條電弧焊電源,在用于纖維素焊條時(shí),會(huì)出現(xiàn)斷弧、熄弧、“喘息”滅弧,粘條、電弧不穩(wěn)定、過(guò)渡顆粒粗大等不良工藝現(xiàn)象。因此纖維素焊條的電弧電壓高于普通焊條8~12V(如E6010U =26~35V)。電弧拉長(zhǎng)時(shí),電弧電壓高過(guò)電源外特性的恒流段,找不到穩(wěn)定的工作點(diǎn),必然熄弧。而電弧電壓低時(shí),電弧電壓偏低,直流反接時(shí),熔滴短路過(guò)渡,熔融金屬體積大,很容易粘條,尤其是小電流(I =50--70A)。下向焊時(shí),粘條傾向嚴(yán)重,妨礙正常焊接,且焊層接頭多,內(nèi)部凹陷,氣孔、夾渣等缺陷嚴(yán)重。

22 纖維素焊條專用焊機(jī)增設(shè)了推力電流,在電弧較短、電弧電壓低時(shí),在原焊接電流值上瞬時(shí)加上50~80A的推力電流。因此,藥皮發(fā)氣量與電流平方成正比關(guān)系,電弧力也是以電流的平方成正比猛增,瞬時(shí)將短路熔滴吹開(kāi),增加小顆粒過(guò)渡的次數(shù),有效地防止了焊條與熔池粘接的現(xiàn)象發(fā)生。

23  纖維素焊條專用焊機(jī)在二次輸出回路中串接大容量輸出電抗器,減緩短路電流的上升速度,解決了小電流時(shí)電弧連續(xù)穩(wěn)定的動(dòng)特性問(wèn)題,有效地解決了熄弧、滅弧、粘條現(xiàn)象。Φ3.2纖維素焊條(E6010)在直流正接時(shí),最小電流If=30A。直流反接If=40A時(shí),電弧仍然十分穩(wěn)定,這是其它直流弧焊機(jī)難于實(shí)現(xiàn)的工藝參數(shù)。

24 由于纖維素焊條專用焊機(jī)上以輸出電感和控制電路上不同于普通焊條弧焊機(jī)的電源特性,所以在纖維素焊條輸出特性上,燒焊堿性焊條(如E5015)電弧穩(wěn)定性降低,又帶來(lái)了堿性焊條的熄弧、粘條等不良工藝問(wèn)題。為了兼容兩類焊條的熔化特性,直流弧焊機(jī)電源設(shè)計(jì)上應(yīng)該考慮兩種最佳特性共存的弧焊電源,即滿足于纖維素焊條的熔化特性,又適合于普通堿性焊條的熔化特性,即在這種弧焊電源上各類型焊條的工藝特性均達(dá)到最佳效果。

據(jù)上述思路,時(shí)代公司研制開(kāi)發(fā)了多款纖維素焊條和普通焊條工藝性能兼容的直流逆變弧焊機(jī)。該焊機(jī)設(shè)有三個(gè)輸出端子,一是纖維素焊條,二是普通焊條,三是母材工件。正反接轉(zhuǎn)換由快插接頭迅速調(diào)整。焊接電流、推力電流調(diào)節(jié),焊接電流適用范圍大(20~400A),并設(shè)有防觸電功能和保護(hù)電路。幾年來(lái),經(jīng)廣大用戶的使用,性能穩(wěn)定,可靠性高,適用各類焊條電弧焊工藝,尤其是纖維素焊條的管道下向焊工藝。

3、纖維素焊條的工藝參數(shù)

31 常用纖維素焊條有:

    E6010(相當(dāng)于E4310、J425G)適用于打底焊、熱焊、填充焊;

    E8010(相當(dāng)于E5511、J555)適用于熱焊、填充焊、蓋面焊層,一般用低氫下向焊條;

    E7048(相當(dāng)于J506X)焊縫外形整潔、美觀。

32 常用焊接工藝規(guī)范參數(shù)

a)        試件裝配尺寸

坡口角度(a

對(duì)口間隙(c

鈍邊尺寸(p

60°

2-2.5

0.5-1.0

b、焊接工藝規(guī)范參數(shù)

焊接

層次

焊條

直徑

電源

極性

焊接電流

A

電弧電壓

V

焊接速度

cm/min

運(yùn)條

方法

打底焊

Φ3.2

正接

50-70

22-24

12-15

直拉

 

Φ4.0

反接

90-95

26-28

15-18

直拉

擺動(dòng)

填充焊

Φ4.0

反接

130-150

28-30

12-15

蓋面焊

Φ4.0

反接

130-150

28-30

14-18