[发明专利]壳法兰窄间隙埋弧焊焊接工艺

摘要

本发明涉及一种壳法兰窄间隙埋弧焊焊接工艺，按照窄间隙坡口形式机加工坡口，将壳法兰组装成整体，将壳法兰放置在防轴向窜动滚轮架上调平，按照合理的工艺规范进行窄间隙埋弧焊接。本发明是类似屏蔽电机机壳法兰在焊接方法及工艺上的巨大突破，实现了机动化埋弧焊接，节约熔化金属重量1/2，缩短生产周期70%，大幅度提高焊接质量及降低焊接返修率。

主权项

一种壳法兰窄间隙埋弧焊焊接工艺，其特征是：1）建立窄间隙埋弧工作站，采用质量稳定可靠的埋弧焊电源、行走机构以及配套设施是保证焊接稳定的前提，保证壳法兰在防窜动滚轮架上的平衡量为±0.20mm；采用具有缓降外特性的埋弧焊电源，以取得更加快捷的电流调节（△I）和自身调节灵敏度，以保证送丝的稳定性；2）设计合理的坡口角度及型式，将壁厚140mm的壳法兰设计成通过止口定位，单侧坡口角度4°的筒型合缝坡口；3）进行焊接工艺评定，选择合理的匹配性焊接材料，并对焊接接头进行拉伸、弯曲和冲击等机械力学性能试验，验证焊缝的可靠性和可适用性，通过焊丝和焊剂的匹配性试验，选择合理的埋弧焊组合焊材，对于壳法兰的碳钢段，由于母材采用美国机械工程师学会标准的材料（ASME SA516Gr.70），因此选择美国焊接协会的焊材（Φ2.4mm的EH11K焊丝）和美国林肯公司生产的（Lincoln 880M）焊剂；而对于不锈钢段的焊缝，选择按照美国焊接协会标准生产的不锈钢焊丝（Φ1.6mm的ER309焊丝）和专门用于不锈钢焊接苏德克公司的焊剂（Soudakay IND24）；4）寻求匹配的电流、电压以及焊接速度参数，由于热输入在此案例中为重要变素，因此按照以下公式：热输入=电流（I）×电压（U）×60/焊接速度在焊接工艺评定允许的热输入范围内寻求能够电弧燃烧稳定，焊道成型良好的参数匹配；具体的焊接参数为碳钢部分：电流380～400A电压33～34V焊接速度420mm/min不锈钢部分：电流280～300A电压32～33V焊接速度350mm/min5）对窄间隙坡口的焊道布置、压道量以及焊丝距离侧壁的距离均应严格要求，如焊道布置或压道量不合理，容易产生裂纹、气孔等缺陷；而如焊丝距离侧壁的尺寸控制不当，则易产生未熔合的缺陷；因此对于窄间隙坡口埋弧焊，第一层应在接头的中间焊接一道熔敷金属，以后每层两道，焊丝与坡口壁间距保持3.2‑4.0mm，在接头的顶部，根据距离情况可每层熔敷两道以上；6）对起弧电流、焊丝伸出长度、环形焊缝搭接、焊剂堆高等技术环节细化，起弧电流设置为90A，保证正常的起弧和良好的焊道端部成形；焊丝伸出长度27～29mm，确保电弧燃烧稳定，并不易沾丝；电极角度8～10°，以便电弧吹力使焊道成型美观，鱼鳞纹更加 均匀；环形焊道搭接量为30mm，对起弧部分薄弱区域重新熔化，保证焊接质量；电流极性采用直流反接（DCEP），获得较大的熔深和稳定的熔池，7）对温度的控制，由于埋弧焊属于热输入比较大的焊接方法，对于预热温度及层间温度要严格控制，对于碳钢部分，预热温度最小66°，层间温度最大230°对于不锈钢部分，预热温度最小15°，层间温度最大176°通过控制温度，避免由于热输入过大而产生的热裂纹。