碳素结构钢及低合金高强钢焊接方法（二）注册建筑师考试

文章作者 100test 发表时间 2009:03:14 09:15:14
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　　6．关于C02实心焊丝和药芯焊丝焊接
　　6.1 关于实心焊丝的焊接
　　实心焊丝气保护焊应是这两种钢的首选工艺方法，不仅可在厂房内预制，还应用到工地安装上，但要在工地风力允许或解决防风措施情况下，上面已阐述了此方法的优点，效率是手工焊的2～3倍，低H，特别是脉冲焊，在平均电流较低的情况下达到大熔深，并能控制热输入和全位置焊的成形。
　　①此方法的韧性不但被过去的实践证明，本次葛洲坝集团的实验也证明了接头具有良好的冲击韧性，其数据如下：
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　　焊丝和保护气所达到的冲击韧性(平均值)J(-20℃)
　　钢种 冲击韧性 部位
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　　要求值 国产08MnSi CO2 日本MG50，Ar 20%CO2
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　　16MnR ≥27(常温) 焊缝热影响区 45 94～124
　　49 74～152
　　≥47(-20℃) 焊缝热影响区 日本MG60，Ar 20%CO2 MGA63B，Ar 20%CO2
　　610U2 ≥47(-40℃) 108.6 105～128
　　265 >. 294，不断
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　　②过去，实心焊丝CO2保护焊不被人欢迎的的另一个原因是这种方法飞溅大，焊缝成型不美观，设备复杂等，但随着技术进步，随着对工艺方法本质的认识和设备不断改进，利用气保焊工艺方法的特点和设备配合，可取得更大效益。
　　由于气保焊的特点，熔滴过渡有短路、大滴、加入收藏喷射三种方式 初期，三种过渡方式只决定于电弧电压和电流参数，在短路和大滴过渡时，熔滴是非轴向过渡，颗粒又大，所以焊接飞溅很大。而对于CO2气体又很难得到细滴喷射。后来采用了富氩的混合气体保护(Ar 20%～25%CO2或Ar 2%～5?)，使产生喷射过渡的临界电流大大下降，焊接时飞溅极少，无噪音，全位置焊时易成形。
　　气保焊的另一个技术进步就是脉冲焊的应用，脉冲焊采用峰值电流和维持电流间断改变，这对特殊(横立仰全位置)焊接有很大好处，而且对需控制热输入的材料以小的热输入(小的平均电流)达到高效高质量焊接。初期要得到脉冲焊较难，因为气保焊的电流大小决定于送丝速度，小规范时，送丝速度低，为短路过渡，电弧不稳，飞溅大，而现在设备先进，特别是逆变技术和计算机技术的结合，使脉冲焊不必以脉动送丝取得，且可在任意电流下得到喷射过渡，也可得到频率范围很宽的脉冲焊接——即现在几种混合气体不必单独输送，气体厂已混合好，另外焊把已把气丝电合一，送丝机经中间装置可长距离送丝。所以，根据其效率高，质量好，特别是脉冲焊的优点，应该尽量在工地安装中应用。
　　6.2 关于药芯焊丝的焊接
　　药芯焊丝有气保护和自保护两大类，白保护主要用于工地安装和用气不方便的地方，防风能力可达四级(<.15m/s，)，由于仅靠熔渣和造气剂保护，药粉量相对焊条比例较少(焊条占30%，药芯占15%)，所以一般不用于重要结构。
　　气保护药芯焊丝属气联合保护，兼有气保护焊和手工焊两方面的优点，例如高效、冶金反应完善、工艺性能好、低H。特别是弧稳，飞溅少，熔敷速度是各种焊接方法中最高的，而且可以采用大电流进行全位置焊，对设备要求低等独特优点。所以国外此种方法的应用速度最快，且有适应各种要求的产品供选择。
　　气保护药芯焊丝为气渣联合保护，其药皮与焊条相同，有钛型(酸性)、钙型(碱性)、钛钙型(中性或弱碱性)。酸性工艺性能好，碱性工艺性能不好，但塑韧性高。中性介于其间。
　　为什么认为药芯焊丝的韧性不好呢?主要还是焊材选择不当和工艺不合理而不是这种方法固有的，特别是对气保护的气渣联合情况。其实本次会议提供的实验资料也说明了这点。葛洲坝集团搜集的一些资料，其中说气保护药芯焊丝“焊缝冲击韧性低，扩散氢含量大，CO气孔及氢致裂纹倾向大……”但未指明各自的出处，因为他们调研的岩滩和隔河岩均用的是自保护焊丝NR203Nil，又说韧性塑性较低，但到底是多大?使用后有什么问题并未说明，相反在青云公司所作的药芯焊丝的实验中，其结果却相反。实验结果中16MnR用国产芯焊丝GL-YJ502(Q)，CO2保护，其机械性能全部合格，其冲击值最低为-20℃时78J，60公斤级的610U2分别用日本种钢DW60焊丝 CO2，美国林肯91K2H (Ar CO2)，韩国TWE811Nil CO2，TWE811Nil (Ar CO2)，TWE911N12 CO2进行试验，其结果强度、冷弯、硬度全部合格，但是塑性、韧性、美国与日本焊丝不但合格，且保持较高水平(δ5>.21%；Ak-200℃，美国平均108J、98J、日本平均85J)；南韩焊丝其δ5一般为16%～19%，Ak-20℃平均值TWE811Nil42-49J，TWE911Ni2平均52-67J，但δb(δs)高，δ低，刚满足要求值也不理想。其实，葛洲坝集团自己的药芯焊丝的实验也否认了上述资料的结论。
　　从以上实验可以得到这样的结论：①只要焊材选择适当，气保护药芯焊接完全可以满足母材的性能要求；②药芯焊丝制造水平影响焊丝稳定性；③接头的塑性不仅取决于焊材和气体，而且还取决于线能量和预热等工艺参数。上述试验均为特殊位置，如经仔细研究后确定工艺参数，其接头性能可能比上述试验还好。
　　关于自保护药性焊丝能否采用，首先看为什么采用，如果焊低合金高强钢的重要结构，为保证质量必须采用碱性或钛钙加Ni的焊丝，其价格为普通药芯焊丝的2～3倍，其优点仅是防风、简单，这需要根据具体情况来定。在我国大量应用自保护焊丝的石油管道系统，他们在偏远地区野外施工，用此方法可以保证质量(大部分选用美国林肯203Ni1，其AKV保证值是-30℃达39-150J)。美国产品提高韧性的方法是采用钛钙渣系加Ni，由于其熔化速度可提高50%以上，价格虽贵但综合效益不低于手工焊。
　　目前国外有多家公司产品，可根据不同母材、不同焊接位置的不同性能要求进行选择。
　　6.3 关于垂直立缝的气电焊。
　　厚板的垂直立缝用强迫成型自动焊接，效率是手工焊的10倍以上。开始用熔咀电渣焊，后来用实心焊丝气保焊，由这两种方法热输入很大，焊缝及热影响区晶粒粗大，最后采用专用药芯焊丝气保焊，可以气渣联合保护且用大量渗合金细化晶粒，使接头性能大大提高，满足工作要求，目前研制的自保护药芯焊丝亦可满足要求，例如林肯NR431，熔化效率达18～30kg/h，焊缝AKV在-20℃达60-74J。气电立焊在造船和油罐上大量应用，是可选择的方法之一。
　　7．结论
　　综上所述，我们认为不但在预制厂应推广实心焊丝保护焊，而且在实验基础上推广药芯焊丝气保焊，推广气电立焊，在工地安装立足手工焊的基础上，推广气保护焊，因为三峡工程时间还长，推广这些方法必将带来巨大效益，应该强调的是：上述观点仅为现有资料基础上的一些分析，如果为了某种焊接方法的实施推广，必须针对三峡的具体情况，用充分的实验作为基础，别人的实验数据是不能作为基础的。
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