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藥芯焊絲氣體保護焊在鍋爐承壓件上的應用研究

文檔作者：李結木王香云文檔來源：太原鍋爐(集團)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月10日
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第6期(總第151期)
2008年12月
機械工程與自動化
MECHANICAL ENGINEERING &amp;amp; AUTOMATION
No．6
Dec．
文章編號：1672—6413(2008)06—0085—02
藥芯焊絲氣體保護焊在鍋爐承壓件上的應用研究
李結木，王香云
(太原鍋爐(集團)有限公司， 山西 太原030021)
摘要：采用組合焊縫試件和對接焊縫試件對藥芯焊絲CO 氣體保護焊主要焊接參數(shù)如焊接電流、電弧電壓、焊
絲伸出長度、保護氣體流量等進行焊接工藝試驗分析，并對焊后熱處理的焊接接頭進行了化學成分、金相組織
及力學性能的測定。結果表明氬弧焊打底+藥芯焊絲氣體保護焊是提高鍋爐產(chǎn)品(鍋筒、集箱)上“T”型對接
接頭尤其是O159以上厚壁管接頭的焊接效率和質(zhì)量的有效方法。
關鍵詞： 藥芯焊絲；CO 氣體保護焊； 鍋爐承壓件
中圖分類號：TG444 ．72：TK22 文獻標識碼：A
0 引言
藥芯焊絲氣體保護焊采用保護氣體輔助藥芯的作
用來保護電弧和熔池，由于連續(xù)送進焊絲和由藥芯產(chǎn)
生的冶金作用，其生產(chǎn)效率高(是焊條電弧焊的5倍～
8倍)，焊接性能好。它綜合了焊條電弧焊、熔化極氣
體保護焊和埋弧焊的某些特點，更適用于對窄而深的
焊接接頭施焊。
為了解決鍋爐產(chǎn)品(鍋筒、集箱)上“T”型對接接
頭，尤其是直徑 159以上厚壁管接頭的焊接效率和
質(zhì)量保證問題，本文通過組合焊縫試件及對接焊縫試
件的焊接工藝試驗研究，力求對藥芯焊絲CO 氣體保
護焊主要焊接參數(shù)如焊接電流、電弧電壓、焊絲伸出
長度、保護氣體流量等進行分析研究，并經(jīng)焊后熱處
理，分析其工藝及接頭組織性能與《蒸汽鍋爐安全技
術監(jiān)察規(guī)程》(以下簡稱《蒸規(guī)》)及相關標準的符合性。
1 焊接工藝試驗及評定
1．1 試驗材料及接頭形式
試件材料分別選用高壓鍋爐用無縫鋼管20G／
GB5310規(guī)格qb219×25與板厚328鍋爐用鋼板20g／
GB713，材料化學成分及力學性能分別見表1、表2；焊
接接頭采用管一板T型對接(試件1)及管一管對接
(試件2)兩種坡口形式，坡口詳圖分別見圖1、圖2；焊
接方法采用氬弧焊打底+藥芯焊絲CO 氣體保護焊
填充及蓋面。氬弧焊絲選用直徑 2．5mm 的
H08Mn2SiA／GB／T14957， 藥芯焊絲選用直徑
1．2ram 的E501T一1／GB／T1OO45。
1．2 焊接工藝參數(shù)
在多次焊接試驗的基礎上，優(yōu)選焊接工藝參數(shù)見
表3。該參數(shù)下電弧穩(wěn)定，聲音柔和，飛濺小，焊縫成
形美觀。試件焊后經(jīng)(630±15) C、保溫時間2h去應
力熱處理。
表1 母材化學成分(質(zhì)量分數(shù)) ％
牌號 C Mn Si P S
2OG 0．17～0．24 0．35～0．65 0．17～0．37 ≤0．030 ≤0．030
20g ≤0．2O O．50～0．90 0．15～0．30 ≤0．035 ≤0．035
表2 母材力學性能
抗拉強度R 屈服強牌號 度 R 伸 長率 V型沖擊功 (橫向)AKv
MPa MPa J
20G 4lO～550 ≥245 ≥24 ≥27
20g 4OO～ 540 ≥ 225 ≥ 24 ≥ 27
圖1 管一板T型對接接頭
1．3 焊接質(zhì)量控制要點
(1)CO。氣瓶在使用前應倒置4h以上，另外使用
前還應先開閥放氣排水。
(2)焊前須對坡口及其兩側(cè)不小于20ram范圍內(nèi)
收稿日期：2008—1O-20 ‘
作者簡介：李結木(1963一)，男，山西平陸人，高級工程師，本科，主要從事鍋爐及壓力容器產(chǎn)品制造工藝技術管理及質(zhì)量管理工作。
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·86· 機械工程與自動化 2008年第6期
去除油、銹、污，露出金屬光澤。
(3)定位焊縫不少于4點且均布，焊縫長度應不
小于10mm且不得有超標缺陷。
(4)受潮焊絲一律不得使用，當天未用完的焊絲
應及時退回焊材庫。
2 焊接接頭檢查
2．1 外觀檢查
焊接試件1和試件2的焊縫與母材圓滑過渡，焊
縫成形良好；焊縫及熱影響區(qū)無裂紋、未熔合、夾渣、
弧坑和氣孔等缺陷。
2．2 無損檢測
試件1焊接接頭經(jīng)超聲波(UT)檢測，試件2經(jīng)x
射線(RT)檢測，焊縫質(zhì)量分別符合JB／T4730的1級
和II級要求。
表3 焊接工藝參數(shù)
圖2 管一管對接接頭
焊接電流』 電焊層 電流極性 弧電壓 U 保護氣體 氣體流量 Q 焊絲伸 出長度 L
A V L／min
氬弧焊打底 直流正接 90～140 11～14 Ar 8～12
填充焊 直流反接 l50～200 22～28 CO2 l5～20 】4～18
蓋面焊 直流反接 2o0～240 32～38 CO2 l5～20 14～18
2．3 焊縫金屬化學成分
焊縫金屬化學成分見表4。可以看出焊縫合金成
分過渡良好。
表4 焊縫金屬化學成分(質(zhì)量分數(shù))
}!： f ：!!f ： !i!： i ： !f!： !i ： !!f ： !f ： !f ： f
2．4 焊接接頭金相組織
試件1、試件2焊接接頭金相組織分別見圖3、圖
4。圖3(a)焊縫組織為先共析鐵素體分布在柱狀晶上，
晶內(nèi)為索氏體+針狀鐵素體。圖4(a)焊縫組織為先共
析鐵素體+索氏體。圖3(b)、圖4(b)熱影響區(qū)均為鐵素
體+相變珠光體。從圖3、圖4可見，組織晶粒細小，均
無裂紋、疏松及過燒組織，無淬硬性馬氏體組織。
(a)焊縫 fb)熱影響區(qū)
圖3 管一板 r、型對接接頭顯微金相組織
2．5 焊接接頭力學性能
按《蒸規(guī)》規(guī)定的試樣數(shù)量(抗拉強度2件、常溫
沖擊功3件、冷彎4件)進行焊接接頭力學性能試驗，
焊接接頭力學性能見表5。表中力學性能高于母材規(guī)
定的下限值，冷彎性能完好，表明焊接接頭塑性變形
能力良好。接頭沖擊韌性遠優(yōu)于母材規(guī)定下限值，符
合《蒸規(guī)》規(guī)定要求。
3 結論
焊接工藝試驗評定結果表明，采用氬弧焊打底+藥
芯焊絲CO：氣體保護焊焊接工藝性好，工藝參數(shù)合理，
焊接接頭組織及性能符合《蒸規(guī)》中的規(guī)定要求。接頭
力學性能尤其是沖擊韌性遠高于母材規(guī)定下限值。
(a)焊縫 (b)熱影響區(qū)
圖4 管一管對接接頭顯微金相組織
表5 管一管對接接頭力學性能
常溫沖 i功AKV 側(cè)彎if=90。
抗拉強度R f一3S
MPa 熱影響區(qū) 焊縫 區(qū) (c為彎曲半徑 ，
S為試樣厚度)
469、484 li5、ll8、1i0 l26、78、138 完好
該焊接技術可在鍋爐主要受壓件(鍋筒、集箱)上
尤其是直徑為O159以上厚壁管T型對接接頭(保證
全焊透)的焊接方面推廣應用，它將是逐步替代原“氬
弧焊打底+焊條電弧焊”工藝的較好方法。
參考文獻：
1] 史文耀．中國材料工程大典第22卷材料焊接工程(上)
[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2006．
[2] 李亞江．焊接組織性能與質(zhì)量控制[-M]．北京：化學工業(yè)
出版社，2005．
[3] 勞動部職鍋局．蒸汽鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程[M]．北京：
中國勞動出版社．1 996．
(英文摘要轉(zhuǎn)第89頁)
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2008年第6期 機械工程與自動化 ·89·
體的壓力分布。拉拔管材的塑性屈服條件為：
n 一，，
P一 ( 一 ) 。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? (12)
由式(6)、式(7)、式(9)、式(10)、式(11)、式(12)聯(lián)
立求解即可得到拉拔應力、流體的剪切應力和管壁的
壓應力。
5 結論
本文通過對管材的材料模型及力學模型和流體模
型的理論分析，得出管材在液壓柔性成形機理作用下
的流體靜壓值、變形位移量、流體壓力、速度分布和
拉拔力，提出了彈塑變形與液體柔性成形的耦合分析
方法。在液體潤滑的基礎上，推導了在流體作用下計
算拉拔力的公式，為試驗研究提供參考。
參考文獻：
[1] 茹錚，余望．塑性加工摩擦學[M]．北京：科學出版社，
1992．
[2] 朗利輝，張士宏．板液壓成型及無模沖液拉深技術[J]．塑
性工程學報。20O2(4)：29．34．
[3] Bech．Entrapment and escape of liquid lubricant in metal
forming[J]．Wear，1999，232：134-136．
[43 徐秉業(yè)，劉信聲．應用彈塑性力學[M]．北京：清華大學出
版社，1995．
[5] 劉鴻文．材料力學(上、下冊)[M]．第3版．北京：高等教
育出版社，1992．
[6] 李連詩，韓觀昌．鋼管塑性變形原理(下冊)[M]．北京：冶
金工業(yè)出版社，1989．
Forming Force Desig of Hydraulic orming orce Design Flexibility
and High Accuracy Col d—-drawing
TANG Qun—hui，HU Hong-chan，SHUANG Yuan—hua
(School of Material Science＆Engineering，Taiyuan University of Science＆Technology，Taiyuan 030024．China)
Abstract：For the lots of advantage of cold—drawing tube，according to the deep research on the elastic-plastic static force，
deformation of drawing—tube surface，lubrication 8L drawing force of flexibility liquid，a forming force design of high accuracy
hydraulic flexibility was presented in this article．There are some discussions on the cold—drawing forming of high accuracy hydraulic
flexibility．
Key words：hydraulic flexibility；elastic—plastic static force；drawing force of flexibility liquid；lubrication of flexibility liquid
? m ’ ? I l l m ? ? ， m ? l I l m ? I l l m ? I l l l ? ? l libm l I l l libl l l l m m l l l I l l m m I I l ， ， I m ． I l l
(上接第84頁)
Effect of Rough Surface Pattern Parameters
on the Lubricating Performance
YIN Xiao—liang,GAO Chuang—kuan，ZHANG Zeng—qiang
(College of Mechanical Engineering．Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China)
Abstract：Taking into account the effect of roughness，transient，thermal and characters of non-Newtonian lubricant，this paper
numerically analyzes transient thermo-elastohydrodynamic lubrication problem in line contact，using the direct iteration method and
a sequential column sweeping scheme，respectively to solve the pressure equations and the temperature equations．With the
methods，a great number of solutions have been obtained to investigate the influence of amplitude，wavelength and phase of the
cosine roughness in EHL．
Key words：non-Newtonian fluid；rough surface；lubricating performance
m m l I l 1 ． 1 l m I l llib l ． 1 l m l m ． 1 l m l l I l ， m I l l lbim ? 1 ． 1 l l l l l l l l l l ， libl l l ● ' ， ， ' m ， ， ’ ' ' ， m ’ ’ ’ ' ， I m ’ ， ' ’
(上接第86頁)
Application of CO2 Gas Shielded Welding of Flux—cored
W ire Technology on M ain Pressure Parts of Boiler
LI Jie—mu，W ANG Xiang—yun
(Taiyuan Boiler(Group)CO．，Ltd·Taiyuan 030021，China)
Abstract：This paper carried out welding technology and test analysis for the main parameters of COz gas shielded welding of flux—
cored wire，such as welding current，arc voltage，the throw out length of wire，shield gas flow，by using of the test pieces of
composite weld seam and butt welded seam．And after postweld heat treatment，the chemical composition and metallurgical
structure and mechanical properties of welding joints were determined．The analysis results indicate that integrating argon arc root
welding 山flux—cored gas protection welding is an efficient method to improve the welding efficiency and quality of the“T”-type
butt joint on the boilers(drum，header)，especially for the thick-wall pipe joint of diameter more than~b159．
Key words：flux-cored wire；COz gas shielded welding；main pressure parts of boiler

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