厚壁P91钢管埋弧自动焊缺陷分析及防止措施

厚壁P91钢管埋弧自动焊缺陷分析及防止措施
齐鑫  秦小磊  张殿忠   沈阳东管电力管道工程公司
摘  要：介绍了P91钢厚壁管埋弧自动焊时易出现的焊接缺陷，包括焊缝成形不良、裂纹等，并分析了缺陷的成因并提出了相应的预防措施。
关键词：P91钢 埋弧焊 焊缝 焊接缺陷
目前电站建设正向大机组、高参数方向发展，大直径厚壁管应用越来越多，传统的管道焊接手工操作已不能满足工厂化配管的需要,成为制约配管水平的一个重要因素。发展自动焊接, 提高焊接质量,减轻焊工劳动强度,提高经济效益, 缩短施工工期是一个必然趋势。埋弧自动焊如能在实现电站工厂化配管中得以应用,将是一种理想的焊接方法,有广阔的应用前景。我们在这方面做了大量工作，但由于经验不足和操作等原因,焊接时仍出现多种缺陷,降低了焊缝金属的强度和韧性,使P91钢管的整体焊接质量下降。从现场观察和无损检验上的统计,P91钢管埋弧自动焊缝最常见的缺陷有焊缝成形不良、裂纹以及表面不规则龟裂等。本文对这些缺陷产生的原因进行分析,并提出相应改进措施。
1 焊缝表面成形不良成因分析及防止措施
1.1 成因分析
焊缝表面成形不良主要表现在两个方面:焊缝表面堆积过高和焊缝金属满溢。焊接过程中影响焊缝成形的主要因素是焊接工艺参数和环焊缝焊接提前量。当电流增大时, 焊缝的熔深和余高均增大,熔宽基本不变；当电压增大时,熔深略有减小而熔宽增大；焊接速度增大后,线能量减小,熔深略有减小而熔宽增大,余高减小。因此,当电流过大而电压过低时,会使焊缝表面堆积过大；当焊接速度太慢或电压过低时,会造成焊缝金属满溢。我厂采用的是ZD-1250B型弧焊电源及MZC-1250F型焊接机头,选用英国曼彻特的焊接材料。焊接参数见表1[1]：
表1 埋弧自动焊工艺参数
焊丝直径/ mm        电流/ A        电压/ V        焊接速度/ (mm/min)
2.5        310～360        29～31        300～320
3.2        330～400        30～32        310～380
4.0        390～450        32～34        320～400
水平位置熔池最稳定,易于得到良好的成形。环缝焊接时,熔池随工件旋转始终处于运动状态,从熔池形成到冷却结晶需要一段时间,在这段时间内,熔池会随工件旋转一段距离,如何控制焊丝的焊接提前量,使熔池在水平的位置冷却结晶,是控制焊缝成形好坏的关键。焊接提前量的大小取决于熔池在液态存在的最长时间、工件直径、拖辊转速(焊接速度)。当提前量过大时,熔池会在上坡过程停留时间长, 使熔池金属向熔池尾部运动, 冷却后造成焊缝金属表面堆积过大；当提前量过小时,熔池在下坡过程中运动时间长时,熔池金属向熔池前部运动,溢出熔池表面。从焊缝外观上看,提前量过大,焊缝表面纹路过于平缓；提前量过小,焊缝表面纹路过于尖锐。焊缝提前量L的范围为:
υ•( t100 )Cr≈L < R sin5°
其中:υ,拖辊速度;R,容器外圆半径；( t100 )Cr，熔池冷却至100℃的临界时间；L一般取30～80 mm。
1.2 防止措施
焊前进行严格的工艺试验, 确定合理的工艺参数, 按公式计算焊缝提前量, 在实际操作中根据焊缝表面纹路适当调整。为防止出现焊缝“满溢”或“咬边”的现象,环缝埋弧焊的焊接都是“下坡焊”,焊接方向与水平方向有一个倾角,焊丝偏移量的大小取决于焊件的直径、焊接速度、焊接电流和电弧电压,直径越小、焊速越快、电流、电压越大,焊丝的偏移量越大,反之亦然。实践中焊丝偏移量可在40～70mm之间选择。

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2012-2-3 21:45 上传

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