大型不銹鋼箱體的焊接工藝設(shè)計方案

1、大型不銹鋼箱體的焊接工藝設(shè)計不銹鋼作為應用最廣、最重要的耐腐蝕材料，在工業(yè)運輸、高科技產(chǎn)品、金屬結(jié)構(gòu)件 及家庭用品中都有廣泛的應用，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展、科學技術(shù)的進步、礦業(yè)及冶金技術(shù) 的發(fā)達和國際交流的擴大、我國的不銹鋼的生產(chǎn)在各個領(lǐng)域的應用迅速擴大不銹鋼材料的 焊接及其對材質(zhì)變化的影響也越來越多的得到人們的關(guān)注。鍍膜室箱體為奧氏體不銹鋼真空壓力容器，其結(jié)構(gòu)為箱式結(jié)構(gòu)件，外形尺寸長寬高是 2000mm x 2300mm x 600mm,對角線只差要求小與等于 2mm，各平面的的平面度要求小于 等于1mm，相連2件的垂直度要求小于等于1mm。鍍膜室箱體是由方口法蘭組建，頂板 組件，前側(cè)板組件，后

2、側(cè)板組件，底板組件等構(gòu)成，方口法蘭組件又是由S =1.5mm的不銹鋼板折彎形成的水道及S =26-28mm的厚板組成。各組件焊縫較長，要求焊后無縫隙， 整個箱體的總長大概在20m左右。該箱體所使用的材料在國內(nèi)的牌號是0Cr18Ni9，為奧氏體不銹鋼，奧氏體不銹鋼根據(jù)化學成分分類可以分為以下三類：1） 18-8型奧氏體不銹鋼 這是應用最早、最廣泛的一類奧氏體不銹鋼，也是奧氏體不銹鋼的基本鋼種，其他奧氏體不銹 鋼的鋼號都是根據(jù)不同使用要求由18-8型不銹鋼而衍生出來的。2） 18-12MO型奧氏體不 銹鋼。3） 25-20型奧氏體不銹鋼。根據(jù)組織的特點又可以分為以下三類1）非穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼。2

3、）穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼。3）單項奧氏體不銹鋼。奧氏體不銹鋼可采用熔焊的任何一種方法進行焊接，人 們常用的焊接方法有焊條電弧焊，和氣體保護焊。等離子弧焊接、真空電子束焊接和激光 焊接等高能焊，在奧氏體不銹鋼的焊接中也逐步得到了應用。1 ）焊條電弧焊焊條電弧焊因為其使用的設(shè)備簡單，操作方便，靈活可靠，適應性強等原因而得到了 廣泛的運用，但是焊條電弧焊也有明顯的缺點，就是勞動的條件差生產(chǎn)的效率低，難以實 現(xiàn)自動化，只是用與單件和小批量產(chǎn)品的焊接。2 ）埋弧焊埋弧焊是一種機械化程度較高的焊接方法，效率高。埋弧焊所用的焊接電流比較大， 電流密度大，加之焊劑和焊渣的隔熱效果，它的熱功率較高，熔深也大，比較適

4、合中厚板 的平焊。3 ）氣體保護焊氣體保護焊是采用氣體作為保護介質(zhì)并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊。一般情況下，奧 氏體不銹鋼都是以氬氣保護焊為主。氬氣保護焊又分為鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊兩種。 鎢極氬弧焊能獲得高質(zhì)量的焊縫，并且能進行全位置的焊接，鎢極氬弧焊時，母材金屬加 熱的特點介于氣焊和焊條電弧焊之間，并且可以在很小的焊接電流（w10A ）下，電弧依舊可以穩(wěn)定的燃燒，非常適用與焊接薄或者是超薄奧氏體不銹鋼的焊接構(gòu)件。在施焊的過 程中，不會產(chǎn)生飛濺，焊縫成形也相當美觀，不存在焊殼，不需要清理。鎢極氬弧焊也有 缺點，它雖然能獲得良好的焊接質(zhì)量，但是電流的限制，使其焊接電流不能太大，鎢極氬 弧焊在焊

5、接中厚板時，生產(chǎn)的效率低，勞動條件差，焊接變形大，并且影響焊接接頭抗腐 蝕性能，不能滿足中厚板的生產(chǎn)需求。而熔化極氣體保護焊使用焊絲作為電極，焊接電流 就可以大大的提高，生產(chǎn)效率也得到了提高，焊接中厚板時，不需要預熱，改善了勞動的 條件，減少了焊接變形，也提高了焊接接頭的耐腐蝕性。所以熔化極氬弧焊比較適用于中 等和大厚板材的焊接。根據(jù)該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，箱體的內(nèi)部空間較小，無法實現(xiàn)自動焊接，焊條電弧焊及埋 弧焊等方法難以達到，所以該產(chǎn)品選擇手工操作鎢極氬弧焊和和半自動熔化極氬弧焊兩種 焊接方法進行焊接。下圖是關(guān)于氬弧焊的焊接分類：一、鎢極氬弧焊（1）鎢極氬弧焊焊接工藝 焊前清理。焊接區(qū)及填充焊絲

6、都要進行嚴格的清理，除盡氧化膜、油污、贓物和 水分，一定要保證焊接區(qū)和填充焊絲的清潔，不能有一點臟。 焊接參數(shù)。鎢極氬弧焊焊接奧氏體不銹鋼的焊接參數(shù)選擇應該要先根據(jù)板厚來決 定焊接電流的范圍，再根據(jù)焊接電流來選擇鎢極種類及直徑，下圖分別給出了鎢極直徑與 焊接電流的關(guān)系，不填充焊絲自動鎢極氬弧焊焊接奧氏體不銹鋼的焊接參數(shù)和自動填充焊 絲自動鎢極氬弧焊焊接奧氏體不銹鋼的焊接參數(shù)以及手工鎢極氬弧焊焊接奧氏體不銹鋼 時的焊接參數(shù)。鎢極直徑和焊接電流的關(guān)系鎢極直徑直流正接/A交流/A/mm純鎢釷-鎢純鎢釷-鎢0.52-202-202-152-151.010-7510-7515-5515-701.640-

7、13060-15045-9060-1252.075-180100-20065-12585-1602.5130-230160-25080-140120-2103.2160-310225-300150-190150-2504.0275-450350-400180-260240-3505.0400-625500-675240-350330-460不填充焊絲自動鎢極氬弧焊焊接奧氏體不銹鋼的焊接參數(shù)板厚/mm接頭形式鎢絲直徑/mm焊接電流/A焊接速度/（cm/min）氬氣流量/（L/min）焊件裝 于氣壓 勤儉式 縱縫焊0.5I型260-7048-527-8夾具上，0.8260-7040-508實現(xiàn)單1

8、.02.575-8535-408面焊雙1.22.5110-12030-358面成形手工鎢極氬弧焊焊接奧氏體不銹鋼時的焊接參數(shù)板厚/mm接頭形式鎢極直徑焊絲直徑焊接電流0.5I型115200.81.612030121.630501.521.64070232801102.5V形 p=0-0. 5 A=60° -70°3295130332.5110604343120180>4453150250焊接速度氬氣耗量電弧電壓噴嘴直徑備注2030348128米用直 流正接 較大電 流適用56于在夾 具墊板 上焊 接，較 小 電流適 用于懸 空焊接681215258 氣體保護效果。氬氣

9、的純度越高，其保護效果就會越好，焊接奧氏體不銹鋼的 時候，氬氣的純度達到99.7%就可以了，在高的話就會增加焊接的成本。氬氣的流量應該根 據(jù)噴嘴的直徑來選擇，而噴嘴的直徑又與焊接電流、焊接電壓和焊接的速度有關(guān)。主要是保 證對焊接接頭的良好保護。保護效果可以從焊接接頭的顏色來初步判定。顏色判定見下表： 奧氏體不銹鋼焊接接頭顏色與保護效果的關(guān)系焊接接頭顏色銀白、金 黃藍紅灰灰色里八、保護效果最好良好較好不良最壞(2)鎢極脈沖氬弧焊 脈沖氬弧焊的特點。鎢極脈沖氬弧焊是普通鎢極氬弧焊的一種，它是基于普通無 極氬弧焊發(fā)展起來的一種新的焊接工藝，它通過控制電弧能量周期性脈沖變化來控制焊接 熔池過程，可以以

10、鎢極為電極。它的原理就是以一個較小的基值電流來維持一個電弧的店 里通道，在這個基礎(chǔ)上加一個周期性的脈沖電流產(chǎn)生脈沖主電弧，以熔化金屬并控制熔滴 過渡。 低頻脈沖氬弧焊。低頻脈沖氬弧焊的基本原理就是：焊接電流呈周期性變化，脈 沖的頻率，從每秒接近于一次至幾次，至多不超過十幾次，即以低頻脈沖的方法供給電流 脈沖。脈沖焊時的電流由兩部分組成的，一個是脈沖電流，一個就是基值電流。焊接的時間也是 由脈沖電流的持續(xù)時間和基值電流持續(xù)時間兩部分組成。它們是用來調(diào)整和控制焊接接線 能量的主要參數(shù)。在一個脈沖電流期間，基本金屬熔化到一定程度的熔深；隨之馬上轉(zhuǎn)變 為一個小電流，它的主要作用是維持電弧不會熄滅，也是

11、為了提供一個熔池冷卻凝固的條 件，使焊接不至于燒穿。其實，脈沖氬弧焊所完成的連續(xù)焊縫是由許多焊點搭接而成的。 焊接電流周期性變化，不僅能保證得到一定熔深又不至于焊穿的焊縫，而且隨著頻率節(jié)奏 可以得到美觀的焊縫。通過電弧脈沖變化，使焊接接頭金相組織變得均勻，還細化了晶粒, 從而提高了焊接解耦的力學性能焊耐腐蝕性能。所以用脈沖氬弧焊焊接奧氏體不銹鋼薄件 和中厚件都是非常有益的。 咼頻脈沖鎢極氬弧焊。咼頻鎢極氬弧焊不同于低頻脈沖鎢極氬弧焊之處是它的焊 接電流以每秒幾千次甚至幾萬次的極高頻率變化著。高頻脈沖電流使得電弧的磁收縮效應 比較的強烈，電弧橫截面收到的壓縮更為的激烈，提高了電弧的熱流密度，增強

12、的電弧的 挺度。相比較于低頻脈沖氬弧焊，在同等焊接能量條件下，高頻脈沖氬弧焊可以有更大的 熔深及更窄的熱影響區(qū)。與此同時還能使熔池能更好的攪拌，改善焊縫的冶金性能，特別 適合鋁及鋁合金的焊接。高頻脈沖電弧產(chǎn)生的壓力還導致超生震動，它可以增強熔化金屬 的流動性。這些都有利于晶粒的細化，減少焊縫氣孔，還是得焊縫成形美觀。在焊接店里平均值相等的情況下，高頻脈沖鎢極氬弧焊的焊接速度可比普通鎢極氬弧焊提高 1倍以上, 這就必然縮短焊縫金屬在高溫的停留時間， 對改善奧氏體不銹鋼耐腐蝕性是有益的。 但是, 它的缺點就是在焊接的過程中有刺耳的噪聲。第2章熔化極氣體保護焊熔化極氣體保護焊是用可熔化的焊絲與被焊工

13、件之間的電弧作為熱源來熔化焊絲的 母材金屬，并向焊接區(qū)輸送保護氣體的一種焊接方法。使電弧、熔化的焊絲、熔池及附近 的金屬免受周圍空氣的有害作用，通過連續(xù)輸送進焊絲不斷熔化并過渡到熔池，參與形成 焊縫金屬。本章主要介紹熔化極氣體保護焊的特點，應用范圍，熔滴過渡形式，保護氣體 種類與焊接工藝等內(nèi)容，對熔化極惰性氣體保護焊的其他方法也做一些簡單的介紹。 2.1熔化極氬弧焊的原理、特點及應用 熔化極氬弧焊的原理 熔化極氣體保護焊通常所采用的氣體是氬氣，即熔化極氬弧焊。這種焊接方法中連續(xù)送進 的焊絲即作為電極又作為填充金屬，在焊接的過稱中焊絲不斷的熔化并過渡到熔池中去從 而形成焊縫。其焊接的原理如圖2.

14、1所示：圖2.1 Mig焊的原理示意圖隨著時代的進步，熔化極氬弧焊應用的擴展，只是用 Ar或者是He作保護氣體已經(jīng)難 以滿足生產(chǎn)需要，因而發(fā)展了在惰性氣體中加入一些活性氣體，比如氧氣，二氧化碳等組 成的混合氣體作為保護氣體的方法，這種方法通常稱為熔化極活性混合氣體保護焊，即 MAG焊，它與MIG焊在原理、特點和工藝上都與 MIG焊很類似，所以將其歸入 MIG焊 中一起介紹。熔化極氬弧焊的特點和其他的電弧焊相比，熔化極氬弧焊具有以下特點： 適用的范圍廣。與其他的電弧焊相比，熔化極氬弧焊幾乎可以焊接所有的金屬，一 些容易氧化的非鐵類金屬也可以焊接，比如說鋁及鋁合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金等。 它既

15、可以焊接薄板又可以焊接中等厚度和大厚度的板材，并且適應任何位置的焊接。 生產(chǎn)的效率高=焊接的變形小。熔化極氬弧焊的焊絲和電弧的電流密度大，焊絲的熔化速度快，對母材的熔效率高，母材的熔深和焊接變形都好于TIG焊，焊接的生產(chǎn)效率 熔化極氬弧焊電弧狀態(tài)較穩(wěn)定，熔滴過渡平穩(wěn)，幾乎不產(chǎn)生飛濺，熔透也較深。 惰性氣體一般不與熔化金屬產(chǎn)生反應，可以防止周圍的空氣進入，能夠避免氧化和 氮化。 熔化極氬弧焊對母材表面的氧化膜有良好的陰極霧化清理效果。熔化極氬弧焊的有點眾多，但是也有一些缺點。 該焊采用氬氣作為保護氣體，導致焊接成本比二氧化碳氣體保護焊的成本要高，焊 接的生產(chǎn)效率也比二氧化碳氣體保護焊要低。 MI

16、G焊對焊件，焊絲的清理要求較高。 厚板焊接中封底焊焊縫成形不如 TIG焊質(zhì)量好。 熔化極氬弧焊應用MIG焊幾乎可以焊接所有的金屬，在厚度上所焊的最薄厚度是1mm,大厚度基本上市不受限制的。目前MIG焊被廣泛的應用于汽車制造、工程機械、化工設(shè)備、礦山設(shè)備等 行業(yè)，由于其焊出的焊縫內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量都很高，該方法已經(jīng)成為焊接一些重要結(jié)構(gòu) 時的優(yōu)先選用方法之一。MIG焊分為自動和半自動兩種。自動 MIG焊使用于較規(guī)則的縱縫，環(huán)縫及水平位置 焊縫的焊接；半自動MIG焊大多用于定位焊、短焊縫、斷續(xù)焊縫的焊接。2.2熔化極氬弧焊的熔滴過渡和焊接設(shè)備熔滴過渡熔化極氬弧焊在焊接奧氏體不銹鋼時的熔滴過渡形式根據(jù)形成條件不同，一般分為三 種，分別是短路過渡、滴狀過渡和噴射過渡。 短路過渡短路過渡電弧之間的間隙小，電弧的電壓比較低，電弧功率較小，適用薄板的焊接。 短路過渡的焊接規(guī)范范圍窄，所以較少使用。 噴射過渡噴射過渡，對于一定直徑焊絲和保護氣體，當