薄壁不銹鋼管的常見(jiàn)缺陷與管塞的焊接工藝檢測
對于軋制薄壁不銹鋼管, 常見(jiàn)缺陷有裂紋、 折疊、 分層、 夾雜、 白點(diǎn)和重皮等, 對于焊接薄壁不銹鋼管, 常見(jiàn)的缺陷為寒風(fēng)缺陷, 一般位裂紋, 氣孔, 夾渣, 未焊透等。 浙江至德鋼業(yè)有限公司對七組薄壁不銹鋼管與管塞的模擬焊接試樣分別采用手工鎢極氬弧焊和激光焊進(jìn)行焊接及試驗,公司項目經(jīng)理、技術(shù)人員、客戶(hù)焊接專(zhuān)家從焊接接頭外觀(guān)、力學(xué)性能、金相、可操作性、經(jīng)濟性等多方面進(jìn)行綜合評審,一致認為:激光焊不僅操作方便,焊縫力學(xué)性能、金相試驗滿(mǎn)足要求,而且外形美觀(guān)、質(zhì)量穩定,可以作為公司承接的某核電模擬試驗項目薄壁管與管塞的理想焊接方法。
我公司承接的某核電模擬試驗項目,涉及總長(cháng)為4536 mm,外徑9.68 mm,壁厚0.65 mm的薄壁管與管塞的焊接。以我公司現有條件,可選用手工鎢極氬弧焊進(jìn)行焊接,但由于工件比較長(cháng),沒(méi)有適用的工裝夾具,焊接過(guò)程中進(jìn)行轉動(dòng)的難度比較大,焊接過(guò)程的穩定性也很難保證,所以,要得到焊接質(zhì)量穩定的焊接接頭,現有條件并不充分。
查閱相關(guān)資料后發(fā)現,在激光焊接過(guò)程中,當激光束觸及金屬材料時(shí),其熱量通過(guò)熱傳導傳輸到工件表面及表面以下更深處,在激光熱源的作用下,材料熔化、蒸發(fā),并穿透工件的厚度方向形成狹長(cháng)空洞,隨著(zhù)激光焊接的進(jìn)行,小孔沿兩工件間的接縫移動(dòng),進(jìn)而形成焊縫。激光焊接自動(dòng)化程度高,精度高,結晶速度比一般熔焊快10~100倍,加熱和冷卻速度極快,熱影響區域極小,大大減少了應力和基體的變形。而且激光焊接組織細小均勻,不易產(chǎn)生裂紋,從而獲得最大的扇形塊焊接強度和較大的深寬比,焊接速度也比較快,故可以用來(lái)焊接精密零件和結構,且焊后不必矯正和機械加工。
因此,公司項目經(jīng)理與技術(shù)人員經(jīng)過(guò)綜合評審,確定試驗方案:分別采用激光焊與手工鎢極氬弧焊進(jìn)行焊接與試驗,從焊縫外觀(guān)、力學(xué)性能、金相等方面進(jìn)行對比,驗證焊接質(zhì)量,進(jìn)而綜合考慮,確定出該核電模擬試驗項目的理想焊接方案。
一、試驗用材料
試驗母材選用與產(chǎn)品同材質(zhì)、同規格的薄壁管,材質(zhì)為304L,規格φ9.68×0.65 mm;管塞材質(zhì)為304L,規格φ9.68 mm,插入薄壁管部分外徑φ8.28 mm。
激光焊不添加焊材,尤其對于薄板和細徑線(xiàn)材,焊縫是在激光束作用下由母材自熔形成的;手工鎢極氬弧焊選用與母材匹配的焊絲,型號為ER308L,規格為φ1.2 mm。
二、焊接工藝參數選用
首先制備八組焊接試樣,分別選用不同的焊接參數進(jìn)行激光焊接,然后進(jìn)行目視及尺寸檢驗,分組進(jìn)行拉伸及金相試驗,經(jīng)比較,確定出激光焊的焊接參數:焊接設備型號為QL-CW1000,輸向工件表面的功率為700 W,焊接速度為35 mm/s,保護氣體為99.99%的氬氣,氣體流量為20 L/min。手工鎢極氬弧焊焊接參數:設備型號為WS-400,焊接電流為25 A,由于工件外徑較小,且是手動(dòng)旋轉工件,焊接速度無(wú)法測得,使用保護氣體為99.99%的氬氣,氣體流量為5~8 L/min。
三、焊接及試驗
制備七組焊接試樣,分組分別采用上述焊接工藝參數進(jìn)行焊接,焊接完成后進(jìn)行滲透檢驗,并分別分組進(jìn)行拉伸和金相試驗。
四、試驗結果
(1)焊接接頭外觀(guān):手工鎢極氬弧焊因工件手動(dòng)旋轉,焊絲手動(dòng)送進(jìn),每條焊縫至少有三個(gè)焊接接頭,(S)2、(S)5試樣焊縫較寬且不均勻,余高較高,最高處達0.8 mm;激光焊工件自動(dòng)旋轉,不添加焊絲,焊接過(guò)程穩定,(J)1、(J)2、(J)3、(J)4、(J)5試樣焊縫美觀(guān)、勻稱(chēng),每條焊縫僅有一個(gè)焊接接頭,焊縫表面幾乎與母材表面齊平。
(2)滲透檢驗結果:(S)2、(S)5、(J)1、(J)2、(J)3、(J)4、(J)5試樣均未發(fā)現超出合格標準的線(xiàn)性及圓形顯示,檢驗結果均合格。
(3)拉伸試驗結果:(S)2、(J)2、(J)3試樣抗拉強度分別為729 MPa、870 MPa、857 MPa,均高于母材304L最低抗拉強度480 MPa,結果合格。
(4)金相試驗結果:(S)5、(J)4、(J)5均焊透,均未發(fā)現裂紋、未熔合、夾渣、氣孔等缺陷。但(J)4、(J)5試樣焊縫深而窄,深寬比達1.8,熱影響區窄,焊接應力和變形??;(S)5試樣焊縫深寬比小,為0.4左右,熱影響區寬,焊接應力和變形較大。
五、結語(yǔ)
此項目涉及的工件長(cháng)度長(cháng)、直徑小、壁厚薄,若由我公司進(jìn)行手工鎢極氬弧焊焊接,必定需添置自動(dòng)翻轉架、工裝夾具等輔助設備,但客戶(hù)的核電試驗項目種類(lèi)比較多,添置的設備后續利用率會(huì )比較低,設備閑置將造成浪費;其次,手工鎢極氬弧焊由手工操作、手動(dòng)送絲,焊接過(guò)程不穩定,要得到穩定質(zhì)量的焊接接頭比較難;而且焊接完成后需要進(jìn)行打磨、拋光,工作量大,由于壁厚薄,還存在因打磨引起工件變形、磨破、報廢等風(fēng)險。激光焊設備帶有自動(dòng)旋轉裝置,焊接全程自動(dòng)化控制,一旦設定好焊接參數,焊接過(guò)程穩定,容易獲得焊接質(zhì)量穩定的焊接接頭;而且焊后無(wú)需打磨、拋光等處理,既節約工時(shí),又避免了風(fēng)險隱患。公司項目經(jīng)理與技術(shù)人員鑒于以上試驗結果,并查閱相關(guān)資料、文獻,與客戶(hù)焊接專(zhuān)家溝通交流,一致認可:采用激光焊作為我公司承接的該核電模擬試驗項目薄壁管與管塞的焊接方法。
本文標簽:薄壁不銹鋼管
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