管状对接环焊缝焊接工艺研究

2015-05-30孙正夏马寅商浩

中国机械 2015年5期

孙正夏马寅商浩

摘要：创新螺旋焊接方式与梯形运条方法优化管状对接环焊缝的焊接工艺。解决了管状对接环焊缝在实际生产中焊接难度大、打磨清理工作繁琐和易产生未熔合缺陷的难题。简化焊接过程和预防未熔合缺陷的产生。从而提高生产效率与一次探伤合格率。

关键词：对接环焊缝；生产效率；未熔合缺陷

引言

管状对接环焊缝在输送管线、压力容器以及各种机械结构中普遍存在。由于焊缝结构特殊，焊接难度大，使得管状对接环焊缝在实际生产中面临诸多技术难题。目前普遍采用水平滚动立焊的方式进行焊接。但是，此种焊接方法会产生较多焊接接头。使得层间清理与缺陷去除的工作较为繁琐，导致生产效率低。经实际生产中大量探伤发现，此种焊缝的主要焊接缺陷为内部未融合缺陷。本文以动车组牵引拉杆为例，探索管状对接环焊缝更为合适的焊接工艺。旨在优化管状对接环焊缝的焊接工艺性，降低焊接操作难度，提高生产效率，降低探伤返修报废率。

1.现状分析

1.1目前采用的焊接方式

牵引拉杆主要采用锻打低碳钢材质、带垫板的管（D70）对接形式，CO2气保焊焊接技术，焊接过程采用水平滚动立焊的方式进行焊接。焊接时由于起弧温度较低，造成起弧点熔深较浅、焊缝较厚，收弧时出现裂纹、冷缩孔等缺陷，起收弧余高也较为普遍。并且环形焊缝多层立焊必然出现较多接头，层与层间清理次数多，难度大。另外缺陷及接头焊后需全部打磨去除，修磨过程比较繁琐，存在缺陷与接头打磨清理不够彻底现象，最终可造成焊接未熔合缺陷。

1.2目前采用的操作方法

目前牵引拉杆焊接过程中通常采用锯齿、月牙、三角形运条方式。采用以上几种运条方式，电弧与坡口面做点状接触。焊接时需注意注重坡口两侧停顿，停顿时间不易控制。若停顿时间过短则造成两侧熔合不良，若停顿时间过长则造成熔池金属下淌。经观察部分工件发现，焊缝填充焊焊接完成后表面凸起，焊缝两侧与坡口面夹角较深，此结构易残存杂质，在封面焊时极有可能造成焊缝内部未熔合缺陷。

2.改进措施

2.1螺旋式焊接方式

提出创新的螺旋式焊接方式：焊接时避开点固焊的位置，选择20mm-30mm左右进行打磨清根。之后焊20mm左右焊段，将起弧与收弧点打磨去除，并打磨成上厚下薄的蜗牛壳状，然后将其余未焊部位打磨清根。焊接起弧时，在厚点切面处起弧，焊缝路线呈螺旋抛物线轨迹与先前打磨焊段自然过渡，接头无高点，每层接头处不必停弧。整根拉杆采用连续焊接方式，焊接路线亦为螺旋抛物线状一气呵成。

图1 螺旋式焊接示意图

2.2梯形运条方式

采用梯形运条方式，见图2。运条轨迹沿着焊缝在两个夹角与两侧坡口面四点停顿，增加了电弧与坡口的接触面积和接触时间，从而加大了熔深，防止未熔合缺陷产生。焊接后焊缝表面平整，焊缝与两侧坡口面夹角小，不易于杂质的存留。产生缺陷的概率大大减小。

图2 梯形运条方式示意图

3.实施效果

3.1焊接方式对比

分别采用原有焊接方式与螺旋焊接方式对牵引拉杆进行焊接。原有焊接方式，每层存在一个接头。起弧与收弧处需打磨清理去除形状突变、表面缺陷，打磨工作量大而且起弧与收弧处易产生未熔合缺陷。螺旋焊接方式焊接只存在一个接头，打磨工作量小，产生未熔合概率低。

3.2运条方式对比

分别采用原有运条方式与梯形运条方式对牵引拉杆进行焊接。可以看出，采用梯形运条方式焊接的接头焊缝表面平整，通过对实际生产中的跟踪验证，在提高生产效率的同时，射线探伤合格率显著提升。此方式焊缝与两侧坡口熔合良好，完全避免了未熔合缺陷的产生。

4.结论

（1）采用螺旋焊接方式焊接对接环焊缝，将原有多层焊接的多个接头减少至一个。大幅减少了打磨工作量，大大降低了未熔合缺陷的概率。是的生产效率与一次探伤合格率大幅提高。

（2）采用梯形运条方式焊接对接环焊缝，增加了电弧与坡口的接触面积和接触时间，为焊缝熔合提供了有力条件，有效避免了未熔合缺陷的产生。