水電設備中間環焊接工藝

【摘 要】本文主要介紹了1Cr18Ni9T/Q235-A不銹鋼復合材料在大型設備上的使用，在制作焊接工藝上的一點經驗總結，具有良好的經濟及社會效益。

【關鍵詞】不銹鋼復合鋼板;MAG焊接;焊接方法

0.前言

我國電力行業水電的裝機容量在不斷的發展，水利發電是替代火電的其中之一，尤其是在水質較復雜的河流對水電設備的抗腐蝕性，有了更大的要求，對設備的技術要求也越來越高。為保證設備的使用性能滿足各種環境，復合板在水電設備使用上日漸普遍，韶關市眾力發電設備有限公司在2010年承接了江西的幾套發電設備，機組的單機容量達到了1.5Ww，機組的外形尺寸都很大，由于河流水質泥沙含量和腐蝕性，對機組的過流面的耐磨性和抗腐蝕能力都有較高要求，對設備的剛性和抗震性等力學性能都有著較高的要求，只有選用不銹鋼復合板1Cr18Ni9T/Q235-A才能滿足設計要求。在焊接工藝方面要有足夠的技術支持才是保證生產質量的唯一途徑。

1.1Cr18Ni9T/Q235-A材料的焊接性

本中間環小口直徑5680mm，大口直徑7310mm圓錐形筒體，它在機組中是安裝冷卻設備，確保機組運行時控制內部溫度，還可以進入檢修人員在機組中檢查維護的作用；應產品技術要求在外部的過流面采用的是板厚為21mm，復層厚度為4mm的1Cr18Ni9T/Q235-A不銹鋼復合鋼板，內部法蘭和其它結構都采用Q235材料。在基層與法蘭之間的連接焊縫都要求使用超聲波探傷檢驗在一級標準范圍，也就是說焊縫必須無夾渣、氣孔、裂紋等缺陷；其以較厚的碳鋼材料作為基體，滿足強度、剛度和韌性等力學性能的要求，以不銹鋼材料作為復層，滿足耐腐蝕性能的要求，作為整體不銹鋼的替代材料，因焊縫母材金屬的成分不同，在焊接時容易出現偏析、裂紋、晶間腐蝕等焊接缺陷，難度相應提高了不少，為了防止以上缺陷的產生，我們在此復合板對接焊縫焊縫中采用過渡層焊接，防止復層材料的偏析產生晶間腐蝕和減少裂紋傾向。

2.焊接方法的選擇

在不銹鋼復合板的焊接中，常見的焊接方法有手工鎢極氬弧焊、手工電弧焊、埋弧焊、和氣體保護焊，這要根據工件的實際情況來選擇。像中間環這種大型工件，因焊接量大，形狀不規則，很難采用自動焊接方法，當然首推惰性氣體保護半自動焊，這種焊接方法比手工電弧焊、埋弧焊等焊接方法便于觀察熔池、較容易操作、生產效率高、能便于各種位置的焊接，且焊接線能量小；減少接頭的缺陷，可降低焊接時的變形與應力。在二氧化碳氣體與氬氣混合保護的效果下能有效的減少合金元素的燒損，保證好材料的成分，并具有良好的焊接性能，為提高焊接質量做好了前題保障。

3.焊接材料的選擇

材料的成分表

力學性能表

根據查得材料的成分和力學性能，按照選擇與母材成分相同的原則，保證了焊縫組織的成份穩定和焊接質量穩定。我們在基層選用普通H08Mn2SiA焊材，過渡層選用E310-15，在復層選用H0Cr20Ni10Nb焊絲。

4.工藝過程

4.1焊前準備

4.1.1熟悉施工圖紙和工藝文件。

4.1.2材料復檢。

4.1.3 1Cr18Ni9T/Q235-A復合板焊接工藝評定。

4.1.4工人應經過培訓考試合格后，熟悉圖紙工藝及有關技術資料方可上崗。

4.1.5場地安排及工具準備。

4.1.6放樣下料，1Cr18Ni9T/Q235-A復合板按圖用數控等離子切割下料，切割時必須復層朝上避免切割飛濺反彈在復層表面，清除飛濺后經驗收合格交下道工序。

4.2坡口的選擇

4.2.1坡口的加工一般采用機械方法制成，如采用等離子切割坡口，切割好尺寸后必須去除復層表面的氧化層及飛濺。

4.2.2坡口形式和尺寸按圖紙設計要求加工，坡口選用要確保便于操作保證焊接質量，盡量減少填充金屬量、少減少熔合比。（如下圖）

1Cr18Ni9T/Q235-A復合板坡口加工圖

4.2.3加工好的坡口要通過檢查，無裂紋和分層，否則必須修補好。

4.3焊件成形與裝配

4.3.1中間環外壁筒體采用3/21mm厚度1Cr18Ni9T/Q235-A復合板，在成型加工時采用卷板機成型時一定要注意清潔板面飛濺避免在卷板成型時壓傷復層不銹鋼表面，影響其抗腐蝕效果和外觀。

4.3.2在裝配時成型尺寸要求非常嚴格，焊縫對口處不允許錯邊量大于復層的1/2或2mm，以免影響焊接質量，這對裝配的技術有一定的難度要求。

4.3.3定位焊應焊接在基層母材上，且采用與焊接基層金屬相同的焊接材料，在裝配輔助過程中，嚴禁在復層上焊接工卡具，只能焊在基層側。

4.3.4復層一側如裝配有附件的部分區域應符合設計要求，當設計要求附件應與基層材料焊接時，應先將復層剝開按照基層與過渡層焊接程序最后用復層焊材將表面覆蓋完畢。

4.4焊接

焊接工藝參數表選擇經過復合板焊接培訓檢驗合格焊工根據焊接工藝評定所得的焊接參數進行施焊。本中間環的焊接原則是先焊接基層，后焊過渡層，最后焊接復層。（局部復雜位置應條件限制，也可以先焊接復層）復層焊接時應控制好層間溫度不大于120℃。

4.4.1基層焊接

使用基層焊材H08Mn2SiA采用CO2或85%CO2+15%Ar混合氣做保護氣進行焊接，焊接時注意控制焊道，不得觸及復層和熔化復材，其焊道表面應距離復材合界面2-3mm預留好過渡層焊道。

4.4.2過渡層焊接

使用過渡層焊材E310-15配合95%Ar+5%CO2混合氣在焊接過渡層時在保證好融合良好的情況下，盡量減小焊接參數以減少基層金屬的熔入量降低熔合比焊道的厚度在3-4mm。

4.4.3復層焊接

使用復層焊材H0Cr20Ni10Nb配合95%Ar+5%CO2混合氣或者純Ar進行復層焊接，要注意保護好復層表面，防止飛濺物或者隨意引弧損傷復層表面，（可采用丙酮溶液涂在復層表面）如有損傷及時修復；焊縫余高應控制在1.5mm。

注意事項：

a、在焊接過程中有強烈的弧光和金屬煙塵，必須裝好檔弧板，做好通風設施保證工件照明，每個焊工必須戴好防毒口罩方可施工。

b、整個焊接過程，焊道層間溫度控制在150℃以內，每焊完一段要用風錘輕擊焊縫可消除部分應力；由多名焊工輪班作業，直到完成每個部件。

4.5焊后處理

1Cr18Ni9T/Q235-A復合板復層屬奧氏體不銹鋼，基層屬低碳鋼，奧氏體不銹鋼材料不能采用退火工藝來消除焊接應力，來再加上中間環體積尺寸過大，也不方便進行退火處理，根據工藝評定條件采用機械校正變形和震動消除應力方法，再進行鈍化處理和噴砂保證光潔度提高抗腐蝕和耐磨強度同時也可以減少一定的殘余應力。

5.焊接質量檢驗

按照質量檢測標準進行檢驗，所有對接焊縫進行超聲波探傷檢驗按照GB/T7734-2004標準。對不合格焊縫嚴格按照原焊接工藝進行補焊處理，經過復檢合格方可完工。

6.結論

在規范的工藝操作下，眾力發電設備有限公司的中間環焊接工作取得了圓滿的成功。所有焊縫超聲波探傷一次合格率95%以上，在處理后復檢達到100%；經過了一年來的正常運轉，沒產生質量問題；按照此工藝制造過程在發電機組制造的品質升級中做出了貢獻；為公司爭取了最大的經濟及社會效益。 [科]

【參考文獻】

［１］焊工技師培訓教材/機械工業技師考評培訓教材編審委員會編.北京：機械工業出版社，2001，3.

［２］焊工技師應知應會實務手冊/呂玲等編.北京：機械工業出版社，2006，7.