二氧化碳氣體保護焊立焊在泥漿罐上的應用
前言
泥漿循環罐是鉆井行業必不可少的裝備,承載著泥漿儲存和循環的作用,在油田使用廣泛。采用焊條電弧焊焊接泥漿罐時存在著諸多缺點,如生產效率低、合格率低、變形大等。現改用CO2焊后,提高了生產效率,節約了焊接材料。
1 泥漿罐的用料及焊接位置和技術要求
泥漿循環罐的罐體采用δ=6mm的Q235普通低碳鋼板加工的瓦楞板與型鋼組焊而成。在組對過程中要對鋼板進行整體點固,點固組對全部完成后再進行整體焊縫焊接。焊接位置在組對焊接中基本上是平、立、橫和角焊縫,其中罐體立縫主要為δ=6mm板材對接立焊。要求整體焊縫美觀、平整,不得有虛焊、漏焊、焊瘤、夾渣、裂紋等缺陷存在。焊后進行常規力學性能實驗。
2 現行手工電弧焊主要存在的問題
泥漿罐屬于薄壁焊接容器,底板和立板為δ=6mm鋼板對接焊縫,整個罐體的板厚小、 焊縫多,施工時常會產生較大的焊接變形,焊后還需要清渣打磨等工序。所以在實際生產中用手工電弧焊組對焊接泥漿罐時存在著:生產效率低下、勞動強度大、焊后變形大、焊縫整體成形不好、焊縫接頭多等缺點。
3 CO2氣體保護焊技術的主要特點
相較于傳統的手工電弧焊工藝方法,CO2氣體保護焊生產效率高、 焊接質量好、焊后變形小、能源利用率高、焊接規范參數調節范圍大。CO2氣體保護焊技術的采用,不僅從多方面解決了手工電弧焊存在的問題和缺點,而且還省去工件翻轉,以及翻轉后所進行的多道工序,大大縮短了工件的加工時間。對于大型工件來說,減少一次吊裝翻轉工序,意味著給車間內其他工件的安裝調整提供了更多的時間,提高了車間的整體效率。
4 CO2氣體保護焊立焊工藝
針對實際工作中焊接泥漿罐時δ=6mm的Q235普通低碳鋼,改用CO2氣體保護焊焊接,以提高焊接生產率和焊接質量。
4.1 焊前準備
焊前清潔要求:坡口兩側20mm范圍內影響焊縫質量的毛刺、油污、水銹臟污、氧化皮必須清除干凈。當施工環境溫度低于0℃或鋼材的碳當量>0.41%,及結構剛性過大,物件較厚時,應采用焊前預熱范圍為板厚的5倍,但<100mm。在板材的邊緣應開切V型坡口,坡口角度60°,鈍邊0~1mm。焊前應對CO2焊機送絲順暢情況和氣體流量作認真檢查,根據不同的焊接工件和焊接位置調節好規范,通常的焊接規范可以用以下公式:U=0.04I+(16±2)(允許誤差±1.5V)。
4.2 主要焊接參數
4.2.1 焊接電流與電弧電壓
焊接電流是確定熔深的主要參數,當焊接電流過大時,焊縫背面容易燒穿、出現咬邊和焊瘤等缺陷;焊接電流過小時,容易出現未熔合、未焊透、夾渣和成形不良等缺陷。實驗表明:當選擇Ф1.2mm的焊絲,單面焊雙面成形,焊接電流為75~95A較為合適,這時熔滴的過渡方式為短路過渡。短路過渡的電弧電壓一般在17~25V之間,短路過渡只有在較低的弧長情況下才能實現,所以電弧電壓也是一個非常關鍵的焊接參數。電弧電壓增加、電弧過長、電弧不穩定;電弧電壓低時,焊絲易插入熔池。通常焊接電流小,則電弧電壓低;電流大,則電弧電壓高,它們之間存在著匹配關系。如果不匹配焊接飛濺和噪音較大,焊接質量不易保證。
4.2.2 焊接速度
當焊接電流、電弧電壓和焊絲的直徑為一定值時,熔深、熔寬及余高會隨著焊接速度的增大而減小。如果焊接速度過快,容易使氣體的保護作用受到破壞,焊縫成形不好;焊接速度過慢,焊縫的寬度顯著增大,熔池的熱量過分集中,容易產生焊瘤等缺陷。特別在這個新工藝中,焊接速度就顯得更為重要。因為新工藝是一次成形,既要保證打底焊縫,又要考慮正面成形,只有合適的焊接速度,才能保證焊縫成形達到要求。
5 焊接操作要點
5.1 裝配定位焊
焊接前先檢查鋼板裝配間隙及反變形的角度是否合適,并把鋼板垂直固定好,間隙小的一端應放在下面。
5.2 焊絲角度的選擇
采用向上立焊,由下往上焊,一次焊完。焊絲與立板的角度,焊絲指向上方與已焊接方向呈60°~80°。
5.3 焊縫接頭
焊接時應盡量減少焊接接頭,若需要接頭時,用砂輪把弧坑部位打磨成緩坡形,打磨時要注意不要破壞坡口的邊緣,否則會造成接頭間隙局部變寬,給焊接帶來困難。接頭時,焊絲的頂端對準緩坡頂端緩緩焊接,當電弧燃燒到緩坡的最薄位置時,正常擺動形成熔孔,利用CO2氣體保護焊的熔深就可以把接頭接上。這一點與手工電弧焊接頭方式略有不同。
6 焊縫質量檢驗
6.1 焊縫外觀質量
焊縫的外現成形良好、平滑整齊,焊縫外觀尺寸符合對接立焊CO2焊焊縫的外觀標準要求,焊接缺陷明顯少于手工電弧焊單面焊雙面成形。
6.2 接頭組織
焊絲為大橋牌THQ-50C ER50-6型實芯焊絲,CO2氣體保護焊的焊接接頭組織與傳統的工藝相比,金相組織基本相同,主要是鐵素體+珠光體。
6.3 焊縫內部質量
焊縫經X射線探傷檢驗表明,一級片合格率明顯高于傳統工藝焊接的焊縫。
6.4 力學性能
經過常規力學性能實驗,力學性能與傳統工藝焊接的焊接接頭的質量基本一樣,完全符合要求。
7 結論
在焊制泥漿循環罐立焊縫時,采用CO2氣體保護焊焊接,單面焊雙面成形工藝的質量可靠。與傳統的手工電弧焊相比較,具有焊接質量好、焊接速度快、生產效率高、操作方法容易掌握等特點,在生產中推廣應用取得了較好的效果。
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