發(fā)布日期：2013-10-16
1．傳統保護方法及不足
T91、TP347H等高合金鋼在火電、化工、核能(néng)等領域有著(zhe)廣泛的應用。這(zhè)些材料在焊接時(shí)，焊縫背面(miàn)必須進(jìn)行有效地保護，才能(néng)避免根部氧化，以獲得良好(hǎo)的焊縫成(chéng)型和保證接頭的機械性能(néng)。高合金鋼小徑管焊接時(shí)，工程上常采用的焊縫背面(miàn)保護方法有：充氩氣、氮氣或者混合氣體保護[1-3]、利用藥芯焊絲或塗防氧化劑保護。但工程上常用的是保護效果穩定、适應性強、成(chéng)本相對(duì)較低的背面(miàn)充氩保護方法。
傳統的背面(miàn)充氩保護，是從管子的一端向(xiàng)焊接處充氩。如新建電廠過(guò)熱器管焊接時(shí)，氩氣通過(guò)輸送導管由集箱的進(jìn)口插入集箱管座進(jìn)行充氣。電廠過(guò)熱器管高合金鋼管檢修時(shí)，則需先割開(kāi)低合金鋼管以進(jìn)行充氩，然後(hòu)將(jiāng)割開(kāi)的低合金鋼管焊接起(qǐ)來。采用這(zhè)種(zhǒng)工藝，雖然保護效果較好(hǎo)，但操作繁瑣、困難，氩氣消耗大，焊接效率低。特别是在新建大容量火電機組中，合金小管焊口數量非常多，上述缺點更加突出。因此必須對(duì)傳統的保護方法加以改進(jìn)。
2．新型保護裝置及工藝調整
2.1 直吹式充氩裝置
如果直接從焊接處充氩，操作更加簡便，也能(néng)節省氩氣用量。因此設計了圖1所示充氩裝置：
用易溶紙堵在坡口兩(liǎng)側200-300mm處形成(chéng)氣室。用φ10×1mm黃銅管壓扁成(chéng)圖2所示的形狀。焊接過(guò)程中保持一定的氩氣流量。第一層焊道(dào)焊至接近充氩針時(shí)，拿掉充氣針，繼續焊完。
實際工程中發(fā)現這(zhè)種(zhǒng)裝置存在以下缺點：
A．由于氣室空間較小，當氩氣流量小時(shí)，保護效果不好(hǎo)；加大氩氣流量，則對(duì)焊接電弧産生影響，焊縫中易産生氣孔；
B．保護效果一般，主要是空氣不能(néng)完全排淨；焊接次層時(shí)進(jìn)一步加劇了背面(miàn)焊縫的氧化。
采用此種(zhǒng)保護方法典型的焊縫背面(miàn)形貌如圖４所示，背面(miàn)焊縫成(chéng)型尚可，但氧化較嚴重。
2.2 側吹式充氩裝置
采用圖1 所示的充氩裝置，但將(jiāng)充氣針設計成(chéng)圖3所示，即將(jiāng)原充氣針端部焊接密封，而在兩(liǎng)個側面(miàn)分别鑽3個φ2mm的小孔，讓氩氣從兩(liǎng)個側面(miàn)向(xiàng)氣室送氣。同時(shí)對(duì)焊接工藝進(jìn)行調整：打底焊接時(shí)保留充氣針部位不焊，随即進(jìn)行蓋面(miàn)層焊接，最後(hòu)取出充氣針，焊接層次封口。
此改進(jìn)已先後(hòu)在某些電廠工程上得到采用。工程實際應用表明，此種(zhǒng)方法具有以下優點：
(1)操作簡便。以前需2-3人完成(chéng)的工作，現隻需1人即可。充氩效率提高，焊工待焊時(shí)間大大縮短；
(2)氩氣消耗大爲降低。根據管子直徑和焊口距充氣點距離，傳統充氩方法，氩氣流量爲10-20L/min,改進(jìn)後(hòu)氩氣流量爲6-10L/min，且充氣時(shí)間大大縮短。據工程統計，此改進(jìn)比傳統方法節省氩氣80%以上；
(3)保護效果良好(hǎo)。其典型的根部形貌如圖5所示，背面(miàn)焊縫成(chéng)型良好(hǎo)，表面(miàn)呈銀灰色，未見氧化。
2.3 獲得良好(hǎo)保護效果的技術關鍵
(1)氣室密封性：氣室應具有一定的嚴密性。對(duì)管徑45mm以上的焊口，可在表面(miàn)貼錫箔紙，覆蓋部分坡口間隙；
(2)充氩位置：吊焊及斜焊位置時(shí)，充氣針置于頂部；橫焊位置時(shí)，充氣針置于便于收口的位置；
(3)充氩時(shí)間：充氩一定時(shí)間後(hòu)才能(néng)焊接；焊接次層時(shí)要繼續充氩；
(4)點焊質量：若點焊焊縫背面(miàn)保護不好(hǎo)，則需調整氩氣流量或充氣針位置，并需將(jiāng)點焊處磨掉重焊。
