紫銅墊板對氬弧焊接雙面成形的影響

葛志友 ，皋錦春 ，侯麗榮，賈二雷，皋古勝，付 俊，何珊珊

(1.北京市宇航興達機械制造有限公司，北京 100076；2.哈爾濱焊接技術培訓中心，黑龍江哈爾濱 150046)

0 前言

北京宇航興達機械制造有限公司承接中國運載火箭十一研究所引射器工程，此產品以管道焊接為主，材料為304不銹鋼，壁厚3～5 mm，直徑100～1 500 mm，焊接工作量大，質量要求高，要求按照JB/T 4730.2-2005承壓設備無損檢測-射線檢測。尤其是小直徑管道焊接，內部空間狹小，如果采取反面清根工藝，操作難度大，必須采用氬弧焊接雙面成形技術，由于不銹鋼和氧的親和力強，如果背面不采取充氬保護，熔池金屬易在焊接過程中氧化，產生焊接缺陷。按照以往的方法，在管道內部充氬氣保護，氣體浪費嚴重，現在采用反面貼紫銅墊板保護的方法，降低了制造成本，提高了工作效率，保證了交貨期[1-3]。

1 坡口加工

采用機加工制作坡口，坡口角度35°，留鈍邊2～3 mm，如圖 1所示。

2 裝配

在專業的裝配平臺上進行裝配定位，為了封底焊縫有足夠的空間成型，接頭之間要留2～3 mm間隙，接頭反面貼上紫銅墊板，按照ISO 5817-2007 B級標準，雙面成形焊縫的反面焊縫余高允許與母材齊平，所以紫銅墊板要緊貼母材，必要時在墊板周邊加焊點固定或用錫紙密封，如圖2所示。

圖1 坡口示意

圖2 裝配定位

3 工藝對比

采用以往的方法焊接管道焊縫，管道內部空間很大，都要先封住管道兩端，然后向管道內部充大量的氬氣，正面焊接以后，熔池在氬氣的保護下完成反面成形，完成焊接以后，管道內部氣體無法回收，造成很大的浪費，如圖3所示。

圖3 管道焊縫示意

現在采用紫銅墊板封住坡口反面，墊板與母材之間幾乎沒有空間，對比以往的方法，縮小了坡口反面的成形空間，只要焊槍一開，利用噴嘴內部噴出的氬氣就可以充滿反面空間，熔池金屬在氬氣的保護下成形，在很小的體積空間內完成反面焊縫成形。

4 定位

在坡口內側定位，定位焊縫長15～20 mm，間距150～200 mm，焊厚小于等于3 mm，定位焊縫太厚會影響反面焊縫成形及蓋面焊縫質量。坡口焊縫兩端加引、熄弧板，如圖4所示。

5 焊接工藝

焊接工藝參數如表1所示。

圖4 定位焊示意

表1 焊接工藝參數

6 施焊工藝對比

以往在管道內部充氬氣保護（見圖3），只要按正常焊接就可以達到反面成形的目的。現在采用反面加紫銅墊板保護（見圖4），為了減小反面空間，墊板靠近母材很近，所以焊接時，鎢極電弧不能在墊板上起弧焊接，一旦在墊板上起弧焊接，墊板與母材容易焊成一體，焊接完工時很難拆除墊板。

以左焊法施焊，鎢極電弧要在坡口邊緣起弧焊接，焊槍后傾與焊件表面的夾角角度要適中，過小會降低氬氣保護效果。過大，可見度小，操作困難。理想的焊槍噴嘴后傾角度為75°~85°，焊絲與焊件表面夾角15°~20°為宜。待形成熔池以后立即填絲，利用鎢極電弧推動熔池金屬，讓熔池金屬流到坡口根部，熔池金屬在氬氣的保護下成形。

管道內部充氬氣保護可以隨時起弧及熄弧焊接，因為管道內部有大量的氬氣從接頭處溢出，隨時保護鎢極及熔池金屬成形，現在采用新工藝，起弧要提前送氣，熄弧要適當延遲斷氣，以保護鎢極及熔池金屬不受外來空氣的侵入，影響反面焊縫成形。

7 結論

3~5 mm厚的不銹鋼管道氬弧焊接，反面采用紫銅墊板保護，在合理的焊接工藝指導下，完全可以取代管道內部充氬氣保護的工藝，降低制造成本，提高工作效率，此工藝自推廣以來，X射線探傷合格率達99%以上。

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[1]葛志友，皋錦春，侯麗榮.T2紫銅與Q235的焊接材料選擇[J].電焊機，2012，42(11)：97-98.

[2]趙偉興.手工鎢極氬弧焊培訓教材[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2008.

[3]陳煥明.焊接工裝設計基礎[M].北京：航空工業出版社，2004.