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自保护药芯焊丝半自动向下焊工艺,运用在大口径长输管道中突显了它的实用价值,明显提高了生产效率、焊口合格率和降低生产成本,充分体现出了自保护药芯焊丝半自动向下焊工艺的优越性。但是在工程应用中,自保护药芯焊丝半自动焊接表面易产生气孔等问题,一直困扰着施工单位。特别是在高海拔地区,随着海拔的升高,会给自保护药芯焊接带来了更多不利影响。 2020年7月 7日,在这个铭记历史、缅怀先烈的日子里,熊谷技术团队前往格拉管线管道** 公司处理自保护药芯丝焊机焊接出现的缺陷问题。
海拔是指地面某个地点高出海平面的垂直距离。当海拔高度越高时,大气压力就越低 ,空气变的越稀薄,空气中的含氧量也越低,大气保温较差,热量会大量的散失,气温就越低。据测算,在海拔 4270米高处,氧气压力只有海平面的58% 。所以,尽管氧气在大气中的相对比例没有变化,但由于空气稀薄,氧气的绝 对量却变小了,由此导致了缺氧。下表为海拔与气压、空气密度、含氧量、水沸点等对照表。
海拔高度
(米) |
气压
(毫巴) |
空气密度
(克/立方米) |
含氧量
(克/立方米) |
相当于海平面
含氧量(%) |
沸点
(℃) |
7000 |
420 |
573 |
133 |
51 |
77 |
6000 |
481 |
644 |
149 |
57 |
80 |
5000 |
549 |
719 |
166 |
64 |
84 |
4000 |
624 |
820 |
186 |
72 |
87 |
3000 |
707 |
892 |
206 |
79 |
90 |
0 |
1013.2 |
1292 |
260 |
100 |
100 |
在管道** 公司雁石坪施工现场(海拔高度 4700米),我们分别采用了 HOBART 自保护药芯焊丝 81N1 和金桥自保护药芯焊丝JC-29Ni1 ,用熊谷自保护药芯丝焊机 MPS-500 进行了不同焊接参数条件下的焊接实验;以及为了降低焊接过程中燃弧段的电弧电压,在焊机上额外增加 15 Ω /200W 的电阻器。通过上述对比实验可以发现,在相同送丝速度和焊接电压情况,在未加电阻和加电阻情况 HOBART81N1 焊丝产生气孔的几率明显要大于金桥 JC-29 Ni1 焊丝;同时,增加电阻虽然在一定程度能够降低出现气孔的概率,但随之而来的缺点是会影响电弧特性,尤其是会导致在立焊段焊缝两侧融合不好,铁水两侧挂不住,易出现未熔和夹渣。另外,实验人员同时也在焊接过程中采用不同焊枪角度和焊丝干伸长进行了相应的焊接实验以及盖面时采用排焊方式,均不能有效解决气孔问题。
通过在高海拔地区自保护药芯焊丝电弧焊接的焊缝成形及其影响因素进行了实验与研究,结果表明,在相同焊接工艺参数设定下,海拔越高,气压越低,焊缝的熔深愈浅、熔宽愈宽、余高愈小。如前面所述,随着海拔的增高,当海拔高度越高时, 大气压力就越低,空气变的越稀薄,空气中的含氧量也越低,大气保温较差,热量会快速散失,气温就越低,气温降低导致电弧的冷却作用减弱,尤其是在立焊段由于液态金属本身的重力,所以焊接速度较快,焊道熔深较浅,使焊缝液态金属冷却速度加快,气体逸出机会减少,造成焊道内产生较多气孔。同时弧柱区的直径与正常气压相比将增大,电弧的稳定性和挺度下降。电弧行为的改变影响了焊缝成形质量,气压越低,焊缝成形的对称性越差;焊炬高度的增加对焊缝成形及电弧稳定性同样有不利影响,适当增加送丝速度和降低电弧电压有助于焊缝成形质量的改善,但并不能从根本上解决高海拔地区自保护药芯焊接气孔问题。
因此,为了从根本上解决问题,我们采用了在熊谷MOG-350自保护焊枪上增加气体通路的方式,也就是焊接过程中增加气体保护的方法来进行实验,实验结果表明,在额外增加气体保护后,在高海拔地区采用自保护药芯焊丝在焊接过程不再出现产生气孔的情况,并且焊缝成形质量的改善也在一定程度上得到了改善。
为了提升效率和焊接质量,降低自然环境和人为因素的影响,我们建议施工单位采用熊谷公司单炬自动焊机A-305药芯焊丝气保护向上焊,该系统可以实现每层焊接参数的平滑过渡与精确全位置焊接,可选配自动电弧跟踪功能,一次性焊接合格率》 98%;同时该系统留有WIFI和扫码枪接口,可以提供远程技术服务与数据云端传输,方便实时质量管理。该系统不仅能从根本上解决高海拔地区自保护药芯焊丝焊接产生缺陷的情况,还能保证焊接质量和提升效率,降低生产成本。
参考文献:朱志明,范开果,王永东,刘晗.低气压对自保护药芯焊丝焊缝成形的影响[J];
焊接
学报,2015年2期