CO2气体保护焊全熔透角焊缝焊接质量控制
CO2气体保护焊全熔透角焊缝
焊接质量控制
济钢重工机械有限公司(山东济南250101)李书超姜胜臻
由于风力发电设备的工作环境恶劣,设计使用
寿命长,设备服役期限内实行无维护作业,因此对
设备的质量要求非常严格.2010年我公司承接某风
电设备厂风力发电设备横梁项目(见图1).该横梁
主要焊缝要求进行超声波探伤,而且探伤级别要求
I级.接到订单后我们试制了几件产品,但探伤结
果不理想.
1
1.焊缝探伤不合格原因分析
超声波探伤显示缺陷位置大都位于底板上,缺
陷类型有点状缺陷也有连续性缺陷,推测点状缺陷
为气孔或夹渣,连续性缺陷为未熔合.
缺陷产生的原因有以下几点:
(1)坡口角度小和背面清根不彻底造成未熔合.
在操作现场发现还未进行组装的工件坡口角度及钝
边尺寸不符合工艺要求.实际坡口为单边V形坡口,
坡口角度约为30.,钝边小于1miIl.由于单面坡口,
角度小,焊接过程中如果操作不当,焊丝在没有接
触到坡口底部时就与母材接触熔化形成熔池,并快
速冷却形成焊缝,造成焊缝根部未熔合.如果背面
清根时没有彻底清除这些未熔合区域,就会造成未
.
熔合缺陷．
(2)背面采用碳弧气刨清根,清根过程中碳弧
很容易伤及底板,在底板上形成弧坑.碳弧气刨后
必须用磨光机打磨,去除碳层,但残留在底板弧坑
中的碳层无法清除,造成焊缝夹渣.
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(3)另一个存在缺陷的区域是焊缝接头位置.
由于横梁较长(约6.5m),无法一次焊完,存在焊
缝接头.施工过程中对焊缝接头处理不当,也会产
生缺陷.
(4)CO气体保护焊时,由于表面没有熔渣覆
盖,CO,气体又有冷却作用,因而熔池凝固比较快,
熔池中溶解的气体来不及逸出,在焊缝中形成气孔.
(5)操作工人技能水平较低,导致缺陷产生.
2.焊接工艺
针对以上产生缺陷的原因,判定如下要求及改
进措施:
(1)焊前准备①焊前清理坡口两侧20ram范
周内的毛刺,油污,水锈脏物及氧化皮等.使用磨
光机清理坡口两侧至露出金属光泽且无黑点,打磨后用压缩空气清理钢板上的砂轮片粉末,而且打磨后应尽快合装并焊接完毕,防止清理后的坡口再次被氧化.②由于施工时正处于冬季,车间温度较低,
必须对钢板进行预热.预热范围为板厚的5倍,且
≥lOOmm.③T形接头立板开双边V形坡口,坡口角度45.～50.,钝边1～2mm,间隙≤li'/lln(见图2).
④焊前清理送丝管,防止产生气孔;检查CO,焊机
送丝是否顺畅,确定气体流量.保证CO,气体纯度
在99.5%以上.新气瓶使用前,先将气瓶倒立1～
把沉积在气瓶下部的自南水排,然后打开阀门2h,．
出,正立放气,放气时间1～2min.检查气体压力,
若低于1O个大气压应停止使用.⑤根据工艺文件要\
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图2
(下转第65页)
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60.
图2
2.焊接工艺
(1)焊过渡层选用西3.2Innl的08焊条焊过
渡层,直流正接,电流80～100A.分别将坡口表面
焊3ram隔离层.在保证焊条熔化良好的情况下,尽
量将焊接电流控制在下限,减小母材熔深.焊接时
采用短段,逆向,窄道,直线运条焊接,快速焊接,
焊毕即锤击焊道,以减小应力,道间温度不要超过
8O℃,相邻焊道要有足量重叠.
(2)打底焊将焊好过渡层的工件清理干净后
对接,定位焊后加垫板(见图2),并在垫板上铺撒
一
层石墨粉,以保证背面成形和焊后去除垫板.取
,b3.2ram的E5015焊条一根,用两根,to.15mm纯铜裸线在焊条药皮外,间隙为15nlnl,自上而下螺旋缠使焊条表面均匀地敷上,在石墨粉中反复滚动,绕．
一
层石墨粉后进行焊接,先将各150ram的间隔处焊(上接第49页)
求调节电流/电压.主要焊接参数如附表所示.
焊接参数
填充'料焊接电流
层/焊接电压焊接速度
直径电流
道方法型号极性/V
/A
直流210～23～40～
1～2l35ER50—_61.2
反接2302550
直流230～24～25～
3～4l35ER50—_61.2
反接2502630
注:采用CO保护气体,流量为l5～20IJmin.
(2)焊接①挑选具有高级及以上资格的焊__[
进行焊接作业.②打底焊:焊接缺陷多出现在打底
焊缝中,所以必须严格控制焊接工艺规范,如附表
所示l～2道.施焊过程巾采用分段退焊法由两名焊工对上下盖板两条焊缝同时施焊.焊枪与垂直板夹角40.～45.,焊枪(焊丝)指向距根部1～2Illlll处,
s决方案
好,将图1b处坡口加1二成图la形状冉进行上述焊接,底层全部焊接后进行清理,用放大镜检查,确
定无任何裂纹后进行填充焊接.
(3)填充焊接选用(b3.2lllln的E5015焊条,
问隙为,三根,to.1mm两根或(0.15mm缠绕铜线
15mm螺旋缠绕),在石墨粉中反复滚动,使焊条药
皮与铜线都能够均匀地敷着石墨粉,铜线和石墨粉存焊条熔化过程中随熔滴一同过渡到熔池r11,使熔池进行石墨化反应.微量的铜元素起到了渗合金的作用,并提高了与过渡层的亲和力.进行多层窄道
焊接,选用小焊接参数,短弧,逆向快速运条.焊
条不做横向摆动,收弧时一定要回转画圈,避免产生收弧裂纹.每次焊道长度不宜超过60ram,且熄弧后
即锤击焊缝至冷却到不烫手时再进行下一道焊接.为加快焊接速度,可一人交错焊接,其他人锤击.
3.检验
焊后24h对焊缝进行外观检查,未发现裂纹,
气孔及夹渣等缺陷.对焊缝进行100%着色检查,无
焊接缺陷.该工艺经过多年实践,证实丁艺性能良好,不但简便易行,成本低廉,而且存实际工作中
可以借鉴.
MW(20110601)
采用直线移动法焊接.正面焊完后翻转工件,使用
角向磨光机对焊缝背面清根,彻底清除焊缝根部缺陷.清理后焊接背面打底焊焊缝.③填充焊:填充
焊前,对打底焊焊道和坡口表面进行彻底清理,错
开焊接接头.焊枪应指向第1层焊道的凹陷处.④焊接接头的处理:焊接时应尽量减少焊接接头,若需
要接头时,用砂轮把弧坑部位打磨成缓坡形,打磨
时要注意不要破坏坡口的边缘,造成接头间隙局部变宽,给焊接带来闲难.接头时,焊丝的顶端对准
缓坡顶端缓缓焊接,当电弧燃烧到缓坡的最薄位置时,正常摆动形成熔池,利用CO,气体保护焊的熔
.
深就可以把接头接上
3.焊接效果
按此工艺焊接了产品20件,焊缝成形美观,平
滑整齐,翼缘板焊接变形比试制产品小.焊缝经超
声波探伤I级率在95%以上,返修一次后探伤均达到I级.MW(20110426)
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