埋弧自动焊不清根技术在压力容器制造中应用

摘要：我单位压力容器制造筒体焊接多采用埋弧自动焊，以往外侧多采用碳弧气刨清根的焊接工艺方法，此法存在生产效率低，成本高，工人劳动强度大，环境污染严重等问题，于是我车间开始探寻埋弧自动焊背面不清根技术。埋弧自动焊背面不清根技术，在保证焊接质量的前提下，提高了焊接效率，降低了焊接成本。通过研究与试验，如今埋弧自动焊不清根技术已成熟应用于我车间的压力容器焊接，此论文主要介绍埋弧自动焊不清根技术的主要工艺方法。

关键词：埋弧自动焊；压力容器制造；焊接工艺；不清根；应用

中图分类号：TG44文献标识码： A

1.前言

我单位压力容器筒体焊接一般采用埋弧自动焊的焊接方法。以往我单位压力埋弧自动焊焊接工艺都是采用先焊接焊缝内侧，后焊接焊缝外侧。为防止焊接时击穿焊缝，焊接内侧打底焊缝时外侧还需垫焊剂，内侧焊接完毕后，背面还必须进行碳弧气刨清根，并进行彻底打磨后，才能进行外侧的焊接。埋弧自动焊背面清根的焊接工艺，存在生产效率低，浪费焊接材料，工人劳动强度大等缺点。现我车间埋弧自动焊背面不清根工艺已经成熟应用于压力容器筒体焊接，此焊接工艺方法的应用，实现了埋弧自动焊的真正自动焊。本文将主要介绍运用于实际压力容器生产的埋弧自动焊背面不清根工艺。

2.埋弧自动焊背面不清根技术

埋弧自动焊背面不清根技术，可以不用外侧垫焊剂，节省了焊接材料，降低了焊接成本，关键是省略了碳弧气刨清根和砂轮打磨焊道的工序，大大缩短了焊接周期，提高了焊接效率。我单位经过焊接工艺评定试验，除能够保证能够焊透，经过无损检测（RT或UT）合格外，关键是力学性能试验及冲击试验结果符合标准规定，与使用碳弧气刨清根焊接没有明显的变化。埋弧自动焊背面不清根技术在压力容器焊接实际应用中的难点有三个，一是保证焊缝能够焊透，二是保证打底焊缝在埋弧自动焊过程中不将焊缝击穿，能够保证焊接的连续进行，三是在不清根的条件下，保证焊缝余高不超标。

3.焊接工艺难点

在此项技术实际压力容器焊接的应用过程中，总结出出现最多的缺陷为根部未焊透，并且只要出现就会使连续未焊透，出现的部位大多在内侧打底焊缝的根部。解决未焊透的常用办法就是增大焊接电流，减小坡口钝边，这样又容易造成自动焊接时击穿焊缝。如何确保实际焊接过程中即不击穿焊缝，又能保证焊透，成为埋弧自动焊不清根焊接工艺的重要的难点。

4.焊接过程控制

4.1坡口加工

埋弧自动焊不清根焊接选择合适的坡口至关重要。坡口越大，越容易焊接，但同时也增加填充金属的量和焊接工作量；坡口越小，越容易造成脱渣困难和焊缝中出现夹渣等缺陷。经过反复试验，得出板厚为8-12mm，可以采用不开坡口的背面不清根焊；对于14-24mm之间的可以采取常规的V型坡口；对于24mm以上的厚板可以采用双V或双U型坡口形式。但是为了确保焊接时不击穿焊缝，坡口还要留4-6mm厚的钝边，并且组对时不留间隙。 常用坡口形式见表4-1。

表4-1

坡口加工时的注意事项：

a)加工坡口钝边时，钝边大小一定要均匀，控制在工艺要求的范围内，否则影响打底焊接，使焊接参数不宜掌控；

b)坡口钝边要保证垂直，否则影响坡口组对间隙，使焊接过程容易出现击穿；

c)开X型坡口时，尽量使内侧坡口厚度大于外侧坡口，减少外侧坡口焊接的工作量。

4.2坡口组对

对于埋弧自动焊不清根工艺而言，影响其焊接质量的主要为坡口组对的间隙和错变量，若坡口组对不符合工艺要求，相当于直接改变了坡口的形式。

坡口组对间隙直接影响打底焊缝是否击穿，在实际焊接中发现，只要组对后透光就不能直接进行埋弧焊打底层的焊接。大于1mm的对接间隙就很容易击穿，因此组对间隙要严格把关。

组对的错变量将直接影响焊丝是否与焊缝在同一直线（如图4-1），从而关系到焊接时能否焊透，所以不清根工艺的焊接要求错变量在1mm之内。

图4-1

注意事项：若组对间隙≥1mm或组对后透光，不能直接进行埋弧自动焊的打底，补救办法是进行重新组对或者使用焊条电弧焊进行打底填充。对于错变量的控制，实际操作证明，经过严格的卷圆、组对过程的控制，30mm以下的钢板的错变量是能够控制在1mm以下的。而30mm以上的钢板其刚性过大，强行组对将造成应力增大，而且板材越厚，错变量就更难控制，导致焊接返修的工作量也越大，因此焊接过程中也可以使用碳弧气刨对组装好的坡口进行修正。

4.3定位焊

定位焊缝一般选择在后焊的一侧，我单位无论是纵缝还是环缝，定位焊都在外侧，而且定位焊接比较方便，较易保证定位焊缝的焊接质量。在埋弧自动焊不清根焊的焊接工艺中，只要定位焊是合格的焊缝，在焊接时就可以不清除。

4.4焊接

埋弧自动焊不清根焊接时，焊丝必须对准焊缝中央，所以焊接时必须使用红外线焊缝跟踪仪。我单位常用的焊丝直径为4.0mm，以常用的H10MnSi配SJ101焊剂为例，其焊接工艺参数如表4-2。同样，厚板在增加需要多层多道焊的，与使用清根焊没有区别。

表4-2焊接工艺参数

5.埋弧自动焊不清根焊技术的实际应用

我单位应用埋弧自动焊不清根技术以来，大大提高焊接生产率，降低了焊接成本和焊工劳动强度。实践证明，通过焊接坡口、组对、焊接过程的严格控制，对于8-24mm厚的钢板使用不清根焊，焊缝通过RT射线检测，焊接合格率可以达到98%以上。对于26mm以上的钢板，随着焊接层数增多，焊接工作量加大，合格率有所下降，一旦出现返修，都是连续缺陷，工作量也很大，所以焊接时更需要严格的控制，必要时要采取碳弧气刨清理。目前，埋弧自动焊不清根技术已经成熟应用于我单位压力容器制造的焊接。

作者简介

张芬芬（1984-10）性别：女 籍贯：河北石家庄焊接工程师大专学历 主要从事压力容器焊接技术方面工作