焊接高級技師考評論文異種鋼焊接
焊接技術(shù)論文
焊接高級技師考評論文
SA213-TP347H/12Cr1MoV異種鋼焊接工藝
作者:廣利發(fā)
201*年6月
焊接技術(shù)論文
SA213-TP347H/12Cr1MoV異種鋼焊接工藝
[摘要]本文介紹了某電廠檢修中鍋爐屏式再熱器的更換,對SA213-TP347H/12Cr1MoV異種鋼焊接所遇到的問題以及所采取的改進措施和方法。因為焊接是影響工程質(zhì)量的關(guān)鍵,為提高工程質(zhì)量,創(chuàng)造了良好的社會效益和經(jīng)濟效益,希望能為以后類似工程提供一些很好的借鑒。
[關(guān)鍵詞]薄壁管異種鋼單面焊雙面成型焊接工藝
前言
工程簡介
電廠鍋爐檢修中,對鍋爐原有屏式再熱器進行局部更換成SA213-TP347H材質(zhì)的屏管與集箱連接小管(材質(zhì)為12Gr1MoV)相連接,屏式再熱器管屏一共有54排每排20根管,每排間距300mm,管子間距15mm,焊口位置在穿頂棚管250mm處,規(guī)格為57.5×4.5。在這管子密集焊接空間位置狹窄,每根管間焊口的填充和蓋面都存在焊接‘盲區(qū)’、焊縫背面易過燒及氧化等不利因素增加了焊接施工的難度,對于這種焊接性能相對較差的異種鋼的焊接,要保證質(zhì)量需要有可行的焊接工藝和焊接方法。一、鋼材的焊接性分析
1.SA213-TP347H鋼為奧氏體不銹鋼、12Cr1MoV鋼為珠光體耐熱鋼,其化學(xué)成分和機械性
能如下表一~表二。表一
SA213-TP347H鋼的化學(xué)成分元素含量7SA213-TP347H鋼的機械性能σb(MPa)≥205
2C(%)0.04~0.0Si(%)Mn(%)≤0.75≤2.00Cr(%)17.00~20.00Ni(%)9.00~P(%)≤0.030S(%)≤0.03013.00σs(MPa)≥515δs(%)縱≥焊接技術(shù)論文
表二
12Cr1MoV鋼的化學(xué)成分元素含量0.150.370.701.200.350.3012Cr1MoV鋼的機械性能σb(MPa)≥255
12Cr1MoV鋼和SA213-TP347H鋼都具有優(yōu)良的高溫化學(xué)穩(wěn)定性和足夠的高溫強度,且SA213-TP347H鋼有很強的抗高溫腐蝕能力,由于金相組織和合金成分的不同的異種鋼在焊接時會出現(xiàn)以下問題:
1,由于12Cr1MoV鋼的碳含量高于SA213-TP347H鋼和其它元素含量差異,焊接接頭在高溫條件下會在焊縫的熔合區(qū)中出現(xiàn)碳擴散現(xiàn)象。
2.由于兩種鋼材線膨脹系數(shù)不同,使焊縫和熔合區(qū)附近產(chǎn)生附加拉應(yīng)力,很容易引起焊接裂紋。
3.而SA213-TP347H鋼屬于奧氏體不銹鋼,焊接時存在450~850℃晶間腐蝕傾向。由以上問題會導(dǎo)致焊縫的早期失效,所以需要選擇合理的焊接工藝措施、焊接工藝參數(shù)和相匹配的焊接材料來克服和抑制以上問題從而獲得滿意焊接接頭。二.焊接方法和焊材
電廠建設(shè)中,薄壁小管焊接通常采用手工鎢極氬弧焊的方法焊接,采用手工鎢極氬弧焊打底,手工鎢極氬弧焊填充蓋面。
通過焊接性的分析,選擇超低碳、含有穩(wěn)定碳元素的合金元素Nb或Ti和線膨脹系數(shù)接近于珠光體耐熱鋼的鎳基合金型材料是(珠光體耐熱鋼/奧氏體不銹鋼)這類異種鋼焊接最理想的焊接材料,目的能抑制焊縫的熔合區(qū)中碳的擴散,改變焊接接頭的應(yīng)力分布。從而改善了焊縫及熔合區(qū)的組織和性能,焊材由業(yè)主提供的ERNiCr-3,規(guī)格為φ2.4。焊材化學(xué)成分和機械性能.如表(三)。
3C(%)0.08~Si(%)0.17~Mn(%)0.40~Cr(%)0.90~Mo(%)V(%)P(%)≤0.035S(%)≤0.0350.25~0.15~σs(MPa)471~638δs(%)≥焊接技術(shù)論文
表三
焊絲ERNiCr-3的化學(xué)成分元素含量0.0040.163.1520.6073.002.770.0050.008焊絲ERNiCr-3的機械性能σb(MPa)≥380
三.難點分析和相應(yīng)措施
由于屏式再熱器管口的管壁較薄,壁厚為4.5mm,管子密集度大,焊口管與管之間僅為15mm,給施焊帶來了很大的困難,在接頭位置很容易產(chǎn)生過燒、未熔合、氣孔等缺陷。在平時安裝中類似該部件都是作為攻關(guān)難點來焊接的,這就要求我們必須找出缺陷產(chǎn)生的原因,并選用合適規(guī)范,以確保此次檢修的焊接質(zhì)量。
1.困難分析
通過大家分析后一致認為容易產(chǎn)生缺陷的主要原因是屏式再熱器管口之間的距離較。▋H15mm),管排與管排之間太密集(僅可將頭的前部探入),從而導(dǎo)致了焊接“盲區(qū)”,在該處的焊接頭容易產(chǎn)生過燒和未熔合,如圖(一)所示
σs(MPa)620~750δs(%)≥35C(%)0.002~Si(%)0.09~Mn(%)Cr(%)Ni(%)Nb(%P(%)S(%)3.14~20.20~72.54~2.72~0.004~0.002~
在正常氬弧焊時,鎢極伸出瓷嘴3-5mm氬氣保護狀態(tài)為最好。但為了讓電弧作用到管口間隙
最小的焊接“盲區(qū)”,只有將鎢棒比正常情況下多伸出2mm左右,這樣會使氬氣對電弧熔化區(qū)域的保護減弱,從而易產(chǎn)生氣孔。再者,由于管壁薄,過燒、氣孔、未熔合等缺陷容易超標,也是薄壁管口焊接質(zhì)量不高的一個重要原因。如果在兩管之間“盲區(qū)”的接頭處產(chǎn)生超標缺陷,給焊口返修帶來很大的困難。
2.相應(yīng)措施
為了制定最有效的措施,我們進行了一個現(xiàn)場環(huán)境相似的模擬焊接試驗,采用相同材質(zhì)、規(guī)格的管子以及相同的位置,做好準備工作,在兩根管子的背面堵上保溫材料或防火布,
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和管口里面150mm處用水溶性紙或面巾紙堵住,使兩管之間不至有空氣流動,管子里充氬氣保護。以三層焊完焊口(即打底、填充和蓋面),由于位置的限制必須采用頭戴皮面罩,將鎢極必須比正常伸出多2mm(約6-7mm)才能完成“盲區(qū)”位置接頭的焊接,為得到良好的氬氣保護,我們調(diào)整焊槍的角度及采用特定的焊接順序,進行多次試焊,直到得出理想的結(jié)果。最后確定了可在實際焊接中運用相應(yīng)措施。如圖(二):
四.焊接過程1.焊前準備
㈠.焊機選用V300-1型林肯逆變焊機,焊機性能優(yōu)良。
㈡.焊材選用氬弧焊絲ERNiCr3,除去表面的油垢等臟物。選用氬氣作保護氣體,氬氣純度≥99.95%。
㈢.坡口制備
①.對口間隙控制2.5-3.0mm,鈍邊0-0.5mm,60~70度V型坡口詳見圖(三);
②.坡口及其內(nèi)外管壁兩側(cè)10-15mm范圍內(nèi)用角磨機將銹、油垢和氧化物等雜物清理干凈,直至露出金屬光澤;
③.對口裝配應(yīng)避免損壞坡口,不得強行對口,嚴禁在焊縫坡口外弧,嚴禁在管子上焊接與支撐物。
五.焊接工藝措施
1.要求鉗工認真對口、鈍邊、間隙、錯口等應(yīng)符合規(guī)范的要求。
2.為保證質(zhì)量,屏式再熱器所有管口均選用全氬焊接工藝。根據(jù)廣東火電工程總公司提供的工藝卡要求如下表(一):
表(一)焊絲層數(shù)1≥2焊接方法焊絲牌號WsWsERNiCr-3ERNiCr-3規(guī)格ф2.4ф2.4極性正接正接電流(A)65~8065~80(V)10-1310-13(mm/min)50~6560~75電流范圍電壓范圍焊接速度注:a.氬氣流量8~10L/min,背面氬氣流量8~10L/min;
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b.層間溫度小于100℃。
3.在焊接方面,采取以下措施:焊口組對前首先將水溶性紙或面巾紙揉成適當(dāng)?shù)膱F狀在管口兩側(cè)焊口壁內(nèi)150mm處堵住,間隙處使用醫(yī)用膠布封住,使管壁內(nèi)形成一個氣室。
4.將球針做成U型,氬氣通過球針從焊口間隙的正面位置充入,在整個焊接過程中,一邊焊接一邊往管口里面充氬氣保證根部有足夠的氬氣保護作用。對焊口充氬氣一分鐘左右后,從“盲區(qū)”位置進行打底(即12點鐘過一點開始),在對盲區(qū)焊接時將起頭盡量越過盲區(qū)的中心點,讓下一次接頭時方便些,在打底完前正面位置預(yù)留一個小孔(約六分之一焊縫)作為氬氣入口和觀察孔。如圖(四):
5,用筆型小手電對根層焊縫再作仔細檢查,檢查是否有焊接缺陷,如果發(fā)現(xiàn)有焊接缺陷應(yīng)該馬上處理,為了避免焊接溫度過高可以兩至三個焊口同時進行打底,蓋面是要繼續(xù)對焊口充氬氣約一分鐘,再進行層間填充或蓋面。第二、第三層焊到離預(yù)留的孔15mm處收。ê附禹樞蚺c打底相同),把沖氣針拉出,再把第一層小孔焊上,然后盡快回到第二、第三層將其焊完,以免里面的氬氣跑掉而失去保護作用。注意每一次收弧時應(yīng)該填滿弧坑使熔池逐漸縮小并將電弧逐漸移向焊縫邊緣5mm處熄弧,電弧熄滅后應(yīng)該保持對收弧處供氣延遲保護10秒鐘,注意打底焊接時,當(dāng)焊接到點固焊位置時,為保證根層焊接質(zhì)量,須將點固焊焊縫用磨角機磨去。
6.焊接完成后認真進行自檢,發(fā)現(xiàn)有咬邊或表面氣孔等缺陷馬上進行處理,如需補焊的則應(yīng)及時進行補焊。
八.結(jié)束語
通過以上的焊接方法對沙角C電廠1#爐屏式再熱器檢驗1080個焊口的RT探傷一次合格率達到了99.6%,取得了良好的效果。只有科學(xué)的制度,工藝規(guī)范,并嚴格遵照執(zhí)行,才能獲得滿意的焊接接頭。我們認識到現(xiàn)場施工會遇到各種各樣的問題,只要合理運用焊接工藝和方法,采用有效的措施,并加強對焊工優(yōu)良作風(fēng)的培養(yǎng),增強質(zhì)量意識,才能提高工程焊接質(zhì)量。
九.致謝
焊接工程公司焊接工程師鄭電文對本文的修改提供了寶貴意見,僅此致謝。十.參考文獻和編制依據(jù)1.《技師論文撰寫與答辯》廣東省職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心編2.W3.8V3-110焊接工藝卡3.鍋爐屏式再熱器檢修作業(yè)指導(dǎo)書
4.《高級電焊工技術(shù)》機械工業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心編
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電氣高級技師論文電氣焊技師論文:
K922焊機電氣控制系統(tǒng)分析
摘要:無縫線路施工中鋼軌焊接質(zhì)量對保證行車安全和延長鋼軌使用壽命具有十分重要的意義。焊軌車采用了烏克蘭生產(chǎn)的具有國際領(lǐng)先水平的K922型接觸閃光焊機,介紹了K922型接觸閃光焊機的電氣控制系統(tǒng),使焊軌車上焊機操作員對焊機的操控有進一步的了解,提高了焊軌車的焊接作業(yè)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:焊軌車K922型焊機電氣系統(tǒng)
焊軌車采用了烏克蘭生產(chǎn)的具有國際領(lǐng)先水平的K922型接觸閃光焊機系統(tǒng),主要由焊頭、電氣控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)控制系統(tǒng)四部分組成。焊頭是系統(tǒng)的執(zhí)行部分,其上安裝有對焊機進行操作的控制面板、液壓閥件、焊接變壓器、各型傳感器等。焊機電氣控制系統(tǒng)是由主控柜、計算機系統(tǒng)、焊頭上的焊機操縱盒等組成,以實現(xiàn)對焊機作業(yè)過程的控制、監(jiān)測、記錄等。液壓系統(tǒng)主要由液壓泵、液壓閥件等組成,為系統(tǒng)提供壓力油。冷卻柜由壓縮機組、控制面板等組成,對焊接過程中焊口電極進行循環(huán)水冷卻。
1系統(tǒng)組成焊機控制柜內(nèi)主要有焊機主控板、伺服閥控制板、電壓及電流變換器、變壓器、PLC可編程控制器等,是焊機電氣控制示意焊機控制系統(tǒng)的主要組成部分,而PLC可編程控制器是該控制系統(tǒng)的核心。各種操作指令等信
號通過相應(yīng)的開關(guān)、按鈕轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,由PLC的數(shù)字量輸入端口采集,PLC按編程的邏輯關(guān)系進行判斷,再由PLC的數(shù)字量輸出端口輸出執(zhí)行信號,從而控制相應(yīng)液壓閥件完成各種動作。焊接過程中的控制參量如電壓、電流、位移、壓力等參數(shù)通過傳感器變換,由PLC模擬量輸入口采樣,其采樣值與焊接參數(shù)設(shè)定值進行比較,根據(jù)比較的結(jié)果,由PLC模擬量輸出口輸出控制信號,控制焊接過程中的焊接電壓、焊接電流和焊接燒化量,從而完成對鋼軌的焊接過程控制。其中,PLC系統(tǒng)及電流放大控制板的電源信號(DC24V)均經(jīng)過穩(wěn)壓變換器處理后供給。另外泵站上電機的動作則由主控箱的三相交流控制電路及開關(guān)來完成。
2PLC系統(tǒng)組成PLC系統(tǒng)由電源模塊、CPU處理器、數(shù)字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊等組成。
21主要模擬量輸入信號1)焊接回路中電流值。由電流互感器305CT2檢測,電流變換器經(jīng)處理后,輸出4~20mA的標準電流信號供PLC采樣,采樣值與焊接參數(shù)中的設(shè)定電值I1\\I2\\I3進行比較,控制可移動焊機頭的前進或后退速度。同時采樣值經(jīng)PLC處理后傳送到工控計算機,供計算機控制、監(jiān)測。2)焊接回路中電壓值。3)頂鍛壓力值。焊機頭上的壓力傳感器檢測頂鍛油缸內(nèi)油壓大小,輸出信號供PLC采樣,采樣值經(jīng)PLC處理后傳送到工控計算機,供計算機控制、監(jiān)測。
4)燒化量。由焊機上的拉線式位移傳感器測出并輸出信號供PLC采樣,采樣值經(jīng)PLC處理后傳送到工控計算機,供計算機控制、監(jiān)測。5)調(diào)壓反饋比較結(jié)果模擬輸入信號。
22主要模擬量輸出信號1)伺服閥驅(qū)動控制信號。驅(qū)動控制模塊1108CAVC為Bosch公司生產(chǎn)的專用模塊,它控制伺服閥的工作。伺服閥安裝在可移動焊機頭上,對頂鍛油缸進行精確控制。1108CAVC模塊的工作電源為DC24V,PLC通過數(shù)字量輸出信號控制它的的輸出是否有效,保證驅(qū)動信號故障時設(shè)備安全。另外,1108CAVC模塊面板上設(shè)有電源指示綠燈、故障指示紅燈、輸出有效黃燈。2)液壓高低壓比例控制信號。3)晶閘管調(diào)壓給定控制信號。焊接電壓調(diào)壓控制系統(tǒng)由電源變壓器(321T\\325T)、電壓變換器(315VT)、電壓調(diào)節(jié)控制板(321VC)、晶閘管組件組成其中,321T\\325T輸出24VAC給321VC板提供工作電源和鎖相同步電源;H01,H03線電壓經(jīng)自耦變壓器303AT升壓后輸出440VAC加到并聯(lián)焊接變壓器兩端,308T則采樣焊接變壓器一次側(cè)電壓,輸出經(jīng)315VT變換為0~8VDC(及0~10VDC信號,供PLC模擬量輸入采樣)反饋給321VC板與晶閘管調(diào)壓控制信號比較形成移相觸發(fā)脈沖,321VC板輸出的觸發(fā)脈沖驅(qū)動兩個晶閘管(SCR1/SCR2)的交替導(dǎo)通;PLC通過數(shù)字量輸出信號驅(qū)動812CR繼電器,812CR的常開觸點控制321VC板的輸出觸發(fā)
信號是否有效;另外當(dāng)晶閘管兩端加有工作電源、同步鎖相完成、沒有電壓溢出時,321VC板輸出24VDC電壓,使332CR繼電器吸起并通過其常開觸點的動作,給PLC提供321VC板準備就緒信號,同時該24VDC電壓點亮控制面板上330PL指示燈。
23數(shù)字量輸入/輸出信號數(shù)字量輸入信號主要由安裝在焊機頭上面的操縱盒上的開關(guān)、按鈕來體現(xiàn),如:焊機的焊接開始、導(dǎo)電夾鉗的張閉、機頭移動等。所有這些數(shù)字量輸入信號傳給PLC后,PLC按程序條件,輸出相應(yīng)控制信號,驅(qū)動相關(guān)的繼電器和控制模塊工作,控制焊機上的電磁閥線圈等裝置,從而完成相應(yīng)的動作。
3計算機控制系統(tǒng)計算機系統(tǒng)包括工控機及RSLogix500v7專用程序,用于焊機焊接參數(shù)的控制、監(jiān)測、記錄。焊接前,通過鍵盤對各階段各步的焊接參數(shù)進行調(diào)整和修改。焊接時,工控機讀取PLC采集的焊接電壓、焊接電流、壓力值,每間隔01s記錄一次。焊接結(jié)束后,對采集的數(shù)據(jù)處理,以圖形或表格的方式進行顯示,并判定焊接結(jié)果是否合格。在焊接過程中,操作人員可以通過顯示器,觀察、了解焊接過程中有關(guān)的狀態(tài)信息。
4焊接過程及參數(shù)設(shè)置說明
41參數(shù)設(shè)置各種焊接參數(shù)是控制焊接過程中不同燒
化階段的燒化特性。脈動閃光焊將整個焊接燒化過程分為四個階段:高壓燒化階段(預(yù)閃階段)、低壓燒化階段(閃光階段)、加速燒化階段和帶電頂鍛階段,其中前三個燒化階段分七步完成,每一步又由8個焊接參數(shù)組成。焊接時,以燒化量來區(qū)分不同的焊接階段和不同的燒化步。對于每一燒化步,調(diào)壓控制系統(tǒng)提供設(shè)定的焊接電壓值;焊接電阻值由兩軌頭的間隙決定。伺服閥驅(qū)動系統(tǒng)控制兩軌頭相對運動(合攏和分開),調(diào)整間隙,控制電流值,理想狀態(tài)下焊接電流應(yīng)為恒定值,隨著燒化量的增加,判定焊接電流與三個設(shè)定電流值之間的關(guān)系,驅(qū)動兩軌頭的合攏速度(前進)或分開速度(后退),動態(tài)調(diào)節(jié)兩軌頭的間隙保證電流值。高壓階段一步完成,低壓階段分四步完成,加速階段分兩步完成。當(dāng)上述七步完成后,鋼軌兩端焊接部分被均勻燒熔,進入第四階段帶電頂鍛階段,這時兩軌頭快速合攏,焊接電流為短路電流?刂茙щ婍斿憰r間,保證頂鍛時仍對鋼軌加熱;控制頂鍛行程,使燒化的部分被擠出形成瘤。達到帶電頂鍛時間后,焊接電壓、電流為零,焊接完成。經(jīng)過設(shè)定的時間冷卻后,由推瘤刀將頂鍛中形成的瘤推掉,推瘤刀回原位,整個焊接過程結(jié)束。前三個燒化階段的七步分別是:①預(yù)閃(PREFLASH)階段,②閃光Ⅰ(FlashⅠ)階段,③閃光Ⅱ(FlashⅡ)階段。④閃光Ⅲ(FlashⅢ)階段,⑤閃光Ⅳ(FlashⅣ)階段,⑥加速燒化Ⅰ階段(BoostⅠ),⑦加速燒化Ⅱ階段(Boost
Ⅱ)。而每步需設(shè)置的參數(shù)值分別是:①焊接燒化量,②所用時間,③焊接電壓,④燒化階段設(shè)定電流值1,⑤燒化階段設(shè)定電流值2,⑥燒化階段設(shè)定電流值3,⑦前進速度,⑧后退速度。通用參數(shù)分別是:①頂鍛量,②帶電頂鍛所用時間,③頂鍛力,④保壓推瘤(該參數(shù)通常設(shè)定為0)。以上各個階段各步參數(shù)設(shè)置上可看出,共設(shè)定60個可修改參數(shù)值。另外需說明的是:①在每步中的燒化階段設(shè)定電流值1參數(shù),由它確定焊接時焊頭的前進速度。如果小于該設(shè)定電流值,焊接前行;如果大于該設(shè)定電流值,焊接后退。②在每步中的燒化階段設(shè)定電流值2參數(shù),由它確定焊接時焊頭的后退速度。如果小于該設(shè)定電流值,焊接前行;如果大于該設(shè)定電流值,焊接后退。③在每步中的燒化階段設(shè)定電流值3參數(shù),由它確定焊接中的反饋電流。如果大于該設(shè)定電流值,焊接強行后退。如果加速燒化階段的電流值超過該設(shè)定值,焊接頭質(zhì)量一般都不太好。這一點需特別注意。該過程的參數(shù)設(shè)置與焊接質(zhì)量有直接關(guān)系,此參數(shù)相當(dāng)于焊接參數(shù)的理論設(shè)定值,電腦判定焊接頭是否合格,也是根據(jù)此參數(shù)為依據(jù)進行的。根據(jù)不同型號的鋼軌,每一步的8個值不一樣。
42該界面顯示焊接過程中各種主要參數(shù)值以及焊接日期、焊接軌頭的個數(shù)、判定焊頭是否合格的標識。圖中每種顏色的線代表不同的參數(shù),分別表示頂鍛力、焊接電壓、燒
化量和焊接電流,圖中右側(cè)表示各個階段的參數(shù)值。圖2焊接顯示圖
43鋼軌焊接頭的焊接質(zhì)量檢驗焊軌車正式上線焊接前,需要經(jīng)過嚴格的落錘試驗等一系列的檢驗,待所有項目合格時,方可上線作業(yè)。如果需要焊接不同型號、不同批次的鋼軌,又需作相關(guān)的參數(shù)調(diào)整、焊接試驗和檢驗。
5結(jié)語
通過對K922型接觸閃光焊機的電氣控制系統(tǒng)的介紹,使焊軌車上焊機操作員對焊機的操控有進一步的了解,從而提高了焊軌車的焊接作業(yè)質(zhì)量,保證線路的安全運營。
參考文獻
[1]機械工程手冊電機工程手冊編輯委員會.電機工程手冊電焊機篇[M].北京:機械工業(yè)出版社,1997.
[2]機械工程手冊電機工程手冊編輯委員會.機械工程手冊焊接自動控制篇[M].北京:機械工業(yè)出版社,1997.
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