流量計(jì)管內(nèi)孔的TIG焊接工藝
流 量 計(jì) 管 內(nèi) 孔 的 TIG 焊 接 工 藝
流量計(jì)管道作為工藝管道， 應(yīng)符合 ASME B31.3承壓要求， 本文研究的產(chǎn)品型號(hào)， 其承受壓力應(yīng)≥10 MPa， 焊縫應(yīng)達(dá)到的要求為 ： ①管道根部應(yīng)全焊透； ②背面***大咬邊不超過 0.2 mm； ③***大余高不超過 0.2 mm； ④***大未填滿不超過 0.2 mm；⑤焊縫氣體保護(hù)效果應(yīng)達(dá)到 AWS D18.2 中的 5 以上水平。
焊接位置為 5G 管全位置焊接， 焊接接頭如圖 1所示。
由于焊縫表面位于管道內(nèi)部， 焊接時(shí)不可觀測(cè)，因此， 目視檢查焊縫背面的熔透作為輔助的管道根部熔透的見證， 在此稱其為佐證熔深。 其***終的檢查需要將焊縫切片， 做宏觀金相試驗(yàn)來判斷。 待焊縫完成后， 用檢查量規(guī)測(cè)量判斷其背面咬邊及正面未填滿/余高是否合格。
1.工藝要點(diǎn)
本工藝為 TIG 焊自熔工藝， 焊接材料為 316L 奧氏體不銹鋼， 保護(hù)氣體為 φ（Ar）99.995%， 氣路為三路， 分別是管道內(nèi)部、 管道背面及焊槍處。 考慮到氬氣密度較大， 應(yīng)盡量將表體管道凸起部分向下放置， 以便于氬氣從底部向上將空氣排空， 由于管道較長(zhǎng)， 所以通氣時(shí)間也應(yīng)較長(zhǎng)。 經(jīng)氧分析儀測(cè)試，背面排空的時(shí)間為 31 s， 管道內(nèi)排空的時(shí)間為 100 s。
在對(duì)管道進(jìn)行全位置焊接的過程中， 熔池受到重力的影響， 周向會(huì)發(fā)生如下變化：
在上坡焊過程中受到電弧吹力及重力影響， 焊縫會(huì)略寬且淺， 在下坡焊過程中受到電弧吹力及重力影響， 焊縫會(huì)略窄且深， 因此在實(shí)際焊接時(shí)， 應(yīng)將焊接程序分區(qū)間， 綜合考慮結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)熱及焊接姿態(tài)， 筆者以圖 2 中 3 點(diǎn)鐘方向?yàn)槠鸹∥恢茫?nbsp;0°~ 100°為區(qū)間一， 100°~270°為區(qū)間二， 270°~380°為區(qū)間三。 熔池在不同位置的受力情況如圖 2 所示。
當(dāng)鎢極位置距接頭很近時(shí)： 電流小時(shí)， 則熔深淺， 有未焊透的風(fēng)險(xiǎn)； 電流大時(shí)， 則熔深大， 但同時(shí)背面的佐證熔深也很大， 因?yàn)闆]有填充材料， 所
以背面有咬邊的風(fēng)險(xiǎn)， 造成焊縫不合格。
當(dāng)鎢極位置距接頭很遠(yuǎn)時(shí)： 電流小時(shí)， 則熔深淺， 在深度方向有未焊透的風(fēng)險(xiǎn)， 同時(shí)在寬度方向還有焊縫錯(cuò)位未焊到接頭的風(fēng)險(xiǎn)； 電流大時(shí)， 則熔深大， 但熔深***深的位置不在接頭處， 佐證熔深不可見， 沒有背面咬邊的風(fēng)險(xiǎn)， 但寬度方向， 焊縫仍有錯(cuò)位未焊到接頭的風(fēng)險(xiǎn)。
由圖 5 中 4 個(gè)角上的金相圖可以大概得到一個(gè)合格焊縫的參數(shù)范圍， 即由 4 個(gè)角連成較大的長(zhǎng)方形， 而得到的***優(yōu)參數(shù)大概處于的長(zhǎng)方形中心， 因
此， 當(dāng)峰值電流與鎢極位置圍繞著***優(yōu)參數(shù)小范圍變化時(shí)， 仍然可以得到合格的焊縫， 說明了該工藝的包容性和穩(wěn)定性。
（1） 為了使上述較大的長(zhǎng)方形盒子更大， 嘗試在***優(yōu)參數(shù)的基礎(chǔ)上加入微小的焊槍擺動(dòng)， 加入擺動(dòng)后的***終工藝參數(shù)見表 7， 采用有擺動(dòng)的***優(yōu)工藝參數(shù)的宏觀金相組織如圖 6 所示。
（2） 焊縫的外觀： 氣體保護(hù)效果應(yīng)使焊縫顏色達(dá)到 AWS D18.2 中 5 以上的水平， 通過進(jìn)行不同預(yù)充氣時(shí)間下焊縫顏色的對(duì)比及氧分析儀的測(cè)試結(jié)果，***終確定氣體保護(hù)的時(shí)間。 結(jié)合工藝要點(diǎn)部分， 對(duì)
氣體保護(hù)的控制， 隨著預(yù)充氣時(shí)間的延長(zhǎng)， 焊縫的保護(hù)效果逐漸改善， ***終預(yù)充氣 3 min 及以上， 可以達(dá)到 AWS D18.2 中 2~3 的水平， 滿足要求。 焊縫外
觀如圖 7 所示。
3.結(jié)論
采用 Minitab 軟件及試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法， 取得了令人滿意的參數(shù)， 使得焊接時(shí)不易觀察、 焊接后無法進(jìn)行無損探傷、 不易檢測(cè)的焊縫有了充分的工藝依據(jù)， ***終按照 ASME 第九卷進(jìn)行焊接工藝評(píng)定， 并順利通過。 為了驗(yàn)證工藝一致性， 隨后共切了 100片焊縫， 觀察宏觀金相， 結(jié)果根部全部焊透， 外觀也全部符合目視檢查要求， 100%保證了焊縫質(zhì)量。