水电设备中间环焊接工艺

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【摘　要】本文主要介绍了1Cr18Ni9T/Q235-A不锈钢复合材料在大型设备上的使用,在制作焊接工艺上的一点经验总结,具有良好的经济及社会效益.

【关 键 词】不锈钢复合钢板,MAG焊接,焊接方法

0.前言

我国电力行业水电的装机容量在不断的发展,水利发电是替代火电的其中之一,尤其是在水质较复杂的河流对水电设备的抗腐蚀性,有了更大的要求,对设备的技术要求也越来越高.为保证设备的使用性能满足各种环境,复合板在水电设备使用上日渐普遍,韶关市众力发电设备有限公司在2010年承接了江西的几套发电设备,机组的单机容量达到了1.5Ww,机组的外形尺寸都很大,由于河流水质泥沙含量和腐蚀性,对机组的过流面的耐磨性和抗腐蚀能力都有较高要求,对设备的刚性和抗震性等力学性能都有着较高的要求,只有选用不锈钢复合板1Cr18Ni9T/Q235-A才能满足设计要求.在焊接工艺方面要有足够的技术支持才是保证生产质量的唯一途径.

1.1Cr18Ni9T/Q235-A材料的焊接性

本中间环小口直径5680mm,大口直径7310mm圆锥形筒体,它在机组中是安装冷却设备,确保机组运行时控制内部温度,还可以进入检修人员在机组中检查维护的作用；应产品技术要求在外部的过流面采用的是板厚为21mm,复层厚度为4mm的1Cr18Ni9T/Q235-A不锈钢复合钢板,内部法兰和其它结构都采用Q235材料.在基层与法兰之间的连接焊缝都要求使用超声波探伤检验在一级标准范围,也就是说焊缝必须无夹渣、气孔、裂纹等缺陷；其以较厚的碳钢材料作为基体,满足强度、刚度和韧性等力学性能的要求,以不锈钢材料作为复层,满足耐腐蚀性能的要求,作为整体不锈钢的替代材料,因焊缝母材金属的成分不同,在焊接时容易出现偏析、裂纹、晶间腐蚀等焊接缺陷,难度相应提高了不少,为了防止以上缺陷的产生,我们在此复合板对接焊缝焊缝中采用过渡层焊接,防止复层材料的偏析产生晶间腐蚀和减少裂纹倾向.

2.焊接方法的选择

在不锈钢复合板的焊接中,常见的焊接方法有手工钨极氩弧焊、手工电弧焊、埋弧焊、和气体保护焊,这要根据工件的实际情况来选择.像中间环这种大型工件,因焊接量大,形状不规则,很难采用自动焊接方法,当然首推惰性气体保护半自动焊,这种焊接方法比手工电弧焊、埋弧焊等焊接方法便于观察熔池、较容易操作、生产效率高、能便于各种位置的焊接,且焊接线能量小；减少接头的缺陷,可降低焊接时的变形与应力.在二氧化碳气体与氩气混合保护的效果下能有效的减少合金元素的烧损,保证好材料的成分,并具有良好的焊接性能,为提高焊接质量做好了前题保障.

3.焊接材料的选择

材料的成分表

力学性能表

根据查得材料的成分和力学性能,按照选择与母材成分相同的原则,保证了焊缝组织的成份稳定和焊接质量稳定.我们在基层选用普通H08Mn2SiA焊材,过渡层选用E310-15,在复层选用H0Cr20Ni10Nb焊丝.

4.工艺过程

4.1焊前准备

4.1.1熟悉施工图纸和工艺文件.

4.1.2材料复检.

4.1.31Cr18Ni9T/Q235-A复合板焊接工艺评定.

4.1.4工人应经过培训考试合格后,熟悉图纸工艺及有关技术资料方可上岗.

4.1.5场地安排及工具准备.

4.1.6放样下料,1Cr18Ni9T/Q235-A复合板按图用数控等离子切割下料,切割时必须复层朝上避免切割飞溅反弹在复层表面,清除飞溅后经验收合格交下道工序.

4.2坡口的选择

4.2.1坡口的加工一般采用机械方法制成,如采用等离子切割坡口,切割好尺寸后必须去除复层表面的氧化层及飞溅.

4.2.2坡口形式和尺寸按图纸设计要求加工,坡口选用要确保便于操作保证焊接质量,尽量减少填充金属量、少减少熔合比.（如下图）

1Cr18Ni9T/Q235-A复合板坡口加工图

4.2.3加工好的坡口要通过检查,无裂纹和分层,否则必须修补好.

4.3焊件成形与装配

4.3.1中间环外壁筒体采用3/21mm厚度1Cr18Ni9T/Q235-A复合板,在成型加工时采用卷板机成型时一定要注意清洁板面飞溅避免在卷板成型时压伤复层不锈钢表面,影响其抗腐蚀效果和外观.

4.3.2在装配时成型尺寸要求非常严格,焊缝对口处不允许错边量大于复层的1/2或2mm,以免影响焊接质量,这对装配的技术有一定的难度要求.

4.3.3定位焊应焊接在基层母材上,且采用与焊接基层金属相同的焊接材料,在装配辅助过程中,严禁在复层上焊接工卡具,只能焊在基层侧.

4.3.4复层一侧如装配有附件的部分区域应符合设计要求,当设计要求附件应与基层材料焊接时,应先将复层剥开按照基层与过渡层焊接程序最后用复层焊材将表面覆盖完毕.

4.4焊接

焊接工艺参数表选择经过复合板焊接培训检验合格焊工根据焊接工艺评定所得的焊接参数进行施焊.本中间环的焊接原则是先焊接基层,后焊过渡层,最后焊接复层.（局部复杂位置应条件限制,也可以先焊接复层）复层焊接时应控制好层间温度不大于120℃.

4.4.1基层焊接

使用基层焊材H08Mn2SiA采用CO2或85%CO2+15%Ar混合气做保护气进行焊接,焊接时注意控制焊道,不得触及复层和熔化复材,其焊道表面应距离复材合界面2-3mm预留好过渡层焊道.

4.4.2过渡层焊接

使用过渡层焊材E310-15配合95%Ar+5%CO2混合气在焊接过渡层时在保证好融合良好的情况下,尽量减小焊接参数以减少基层金属的熔入量降低熔合比焊道的厚度在3-4mm.

4.4.3复层焊接

使用复层焊材H0Cr20Ni10Nb配合95%Ar+5%CO2混合气或者纯Ar进行复层焊接,要注意保护好复层表面,防止飞溅物或者随意引弧损伤复层表面,（可采用丙酮溶液涂在复层表面）如有损伤及时修复；焊缝余高应控制在1.5mm.

注意事项：

a、在焊接过程中有强烈的弧光和金属烟尘,必须装好档弧板,做好通风设施保证工件照明,每个焊工必须戴好防毒口罩方可施工.

b、整个焊接过程,焊道层间温度控制在150℃以内,每焊完一段要用风锤轻击焊缝可消除部分应力；由多名焊工轮班作业,直到完成每个部件.

4.5焊后处理

1Cr18Ni9T/Q235-A复合板复层属奥氏体不锈钢,基层属低碳钢,奥氏体不锈钢材料不能采用退火工艺来消除焊接应力,来再加上中间环体积尺寸过大,也不方便进行退火处理,根据工艺评定条件采用机械校正变形和震动消除应力方法,再进行钝化处理和喷砂保证光洁度提高抗腐蚀和耐磨强度同时也可以减少一定的残余应力.

5.焊接质量检验

按照质量检测标准进行检验,所有对接焊缝进行超声波探伤检验按照GB/T7734-2004标准.对不合格焊缝严格按照原焊接工艺进行补焊处理,经过复检合格方可完工.

6.结论

在规范的工艺操作下,众力发电设备有限公司的中间环焊接工作取得了圆满的成功.所有焊缝超声波探伤一次合格率95%以上,在处理后复检达到100%；经过了一年来的正常运转,没产生质量问题；按照此工艺制造过程在发电机组制造的品质升级中做出了贡献；为公司争取了最大的经济及社会效益.　[科]

【参考文献】

［１］焊工技师培训教材/机械工业技师考评培训教材编审委员会编.北京：机械工业出版社,2001,3.

［２］焊工技师应知应会实务手册/吕玲等编.北京：机械工业出版社,2006,7.