在制高压容器埋弧带极堆焊未熔合缺陷成因分析及处理对策

2022-08-31胡娟娟

石油和化工设备 2022年8期

胡娟娟

（合肥市金塑特种设备技术服务有限公司，安徽合肥230601）

一台在制高压容器，筒体的材质15CrMoR，设计要求在其内壁埋弧带极堆焊6 mm不锈钢S32168堆焊层。制造过程中，检测人员对一个组对筒节的堆焊层耐饰层表面进行渗透检测时，发现每个焊道收弧处出现明显红色渗透显像（图1），再将焊道收弧处打磨平齐后进行渗透检测，焊道收弧处存在线性显示（图2），打磨1mm深后仍有未熔合线性显示（图3），对其进行打磨解剖目视检查确认为未熔合缺陷。发现问题后，中止了焊接工作，立即对未熔合缺陷进行成因分析，制定处理对策，保证了产品的焊接质量。

图1 秦皇岛某项目桩位图

图2 秦皇岛某项目岩土勘探报告

图3 打磨1mm深后未熔合线性显示

1 实际焊接工艺情况

组对筒体的材质15CrMoR，厚度50mm，内壁要求埋弧带极堆焊6 mm不锈钢S32168堆焊层。堆焊前对母材被堆焊面进行100%磁粉检测，确认无裂纹缺陷，并把被堆焊面对接焊缝磨平，经100%射线检测合格后，在母材表面进行双层堆焊，即过渡层堆焊（焊带为E309L-16，焊剂为EQ-309(B)）和表面耐饰层堆焊（焊带为E347-16，焊剂为EQ-347)）。通过带极堆焊方法将焊带堆焊在母材上，使焊带与母材两种材料混合凝固在一起，最终获得性能均匀与母材有良好结合的堆焊层。

该设备制造前已进行焊接工艺评定，焊接工艺评定试件的检验项目均符合要求，其主要焊接参数入下：

①电流极性: 直流反接（DCEP）；②带极尺寸：0.5×60mm；③焊接电流：550A；④焊接电压：28V；⑤焊接速度15cm·min-1；⑥焊道重叠度6mm；⑦带极伸出长度35mm。

2 缺陷原因分析

因为确认线性显示为未熔合缺陷，通过以下焊接工艺参数方面来分析未熔合缺陷产生原因。

（1）焊接电流：带极堆焊采用直流反接（DCEP）时，如果要得到合适的熔深及堆焊层厚度，要求电流密度数值区间应在20～25A/mm2。对于60mm带宽焊带，极限电流约为2000A，极限电流密度约为67A/mm2。当焊接电流550A时，折算出电流密度为18.43A/mm2，低于上述电流密度数值区间最小值20A/mm2，焊接电流确实过低，所以按此焊接电流焊接会产生未熔合缺陷；

（2）焊接电压：因焊接表面的飞溅比较少，不符合过高电压有剧烈飞溅的特征。因焊接时未发生焊带连接母材的情况可排除过低电压可能性；

（3）堆焊速度：焊接速度为15～25cm·min-1为范围值，焊接速度过低时很难再搭接处保证良好的熔合且难脱渣【文献1】。焊道两侧确实存在难以清除的焊渣，焊工曾打磨清除，仍有残留；

（4）焊接位置：焊接位置选择时，允许最大不超过坡度为3°的向上和向下堆焊，水平是最佳的焊接位置。因焊缝表面无凸起可以排除存在焊接位置存在问题情况。

综上所述：焊接电流过低导致未熔合缺陷主要因素，焊接速度偏低是次要因素。