防爆開(kāi)關(guān)殼體密封蓋的焊接質(zhì)量分析與對(duì)策

梁玉星

1.概述

防爆開(kāi)關(guān)的殼體是礦用隔爆啟動(dòng)器的一個(gè)主要部件，不僅要隔爆，還要耐高溫變形。防爆開(kāi)關(guān)的殼體是由后端蓋、筒體、上箱體、底座支板和密封蓋裝配焊接組合而成的一個(gè)產(chǎn)品。由于后端蓋和密封蓋都是由5～6mm厚的鋼板壓制而成的，板料較薄，焊縫要全焊，所以較易變形；另外，由于焊接工藝流程混亂，焊縫易造成未焊透和、未熔合、氣孔和夾渣等缺陷。為此，在研究試驗(yàn)的過(guò)程中，我們不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，查閱相關(guān)資料，并經(jīng)大量的實(shí)踐，按正確的焊接工藝流程制作，保證了焊縫的質(zhì)量，最終取得良好效果。圖1為80（120）防爆開(kāi)關(guān)的產(chǎn)品。

圖1

2.密封蓋焊接質(zhì)量存在問(wèn)題及使用環(huán)境

密封蓋是由5～6mm厚的板料通過(guò)壓模壓制而成，板料較薄，材質(zhì)為Q235－A，無(wú)回火脆性，冷變形塑性高，與法蘭裝配焊接時(shí)易產(chǎn)生法蘭變形的現(xiàn)象。焊接時(shí)必須采用工裝夾具將其固定在平臺(tái)上，并采用分段焊接法，不能連續(xù)焊。

殼體的密封蓋由于是在礦井高瓦斯、高煤塵、復(fù)雜、惡劣的工作環(huán)境下，首先要求焊縫必須能夠承受得住16～24MPa（調(diào)試中最高為32MPa）的水壓試驗(yàn)壓力；其次在板料與法蘭焊接的過(guò)程中，容易出現(xiàn)氣孔、裂紋、端面變形等焊接缺陷，導(dǎo)致產(chǎn)品達(dá)不到防爆要求而出現(xiàn)安全隱患。因此，對(duì)殼體密封蓋焊接質(zhì)量進(jìn)行分析，逐一排查產(chǎn)生的原因，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施及對(duì)策，顯得尤為重要。

3.焊接制作過(guò)程中產(chǎn)生焊接缺陷原因

在剛開(kāi)始試制時(shí)，由于經(jīng)驗(yàn)不足，焊接人員技術(shù)水平良莠不齊，使用的設(shè)備又是焊條電弧焊，從而導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)以下類(lèi)型的焊接缺陷。

（1）氣孔 第一，坡口邊緣不清潔，有水分、油污和銹跡。車(chē)間生產(chǎn)中半成品堆放不規(guī)范，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的半成品擺放貨架，導(dǎo)致半成品材料沾上水分、油污和銹蝕。

第二，焊條或焊劑未按規(guī)定進(jìn)行焙烘，焊芯銹蝕或藥皮變質(zhì)剝落。

第三，低氫型焊條焊接時(shí)電弧過(guò)長(zhǎng)，角度不當(dāng)，焊接速度過(guò)快。

第四，焊條擺動(dòng)時(shí)在坡口邊緣停留時(shí)間較短。

（2）夾渣 第一，焊縫邊緣有氧割或碳弧氣刨殘留的熔渣。

第二，坡口尺寸不合理，原來(lái)的坡口尺寸只有3mm，（見(jiàn)圖2），焊接厚度不夠；另外，坡口角度太小，焊接熱輸入太小或焊接速度過(guò)快。

第三，在使用酸性焊條時(shí)，因電流太小或運(yùn)條不當(dāng)而形成“糊渣”，使用堿性焊條時(shí)電弧過(guò)長(zhǎng)或極性不正確。

第四，焊接部位有臟物，上一層焊渣未清理干凈。

圖2

（3）未焊透 焊接電流小，熔深淺；坡口和間隙尺寸不合理，鈍邊太??；磁偏吹影響；焊條偏芯度太大；層間及焊根清理不良。

（4）未熔合 焊接電流過(guò)小；焊接速度過(guò)快；焊條角度不對(duì)；產(chǎn)生弧偏吹現(xiàn)象；焊接處于下坡焊位置，母材未熔化時(shí)已被鐵液覆蓋；母材表面有污物或氧化物影響熔敷金屬與母材間的熔化結(jié)合。

總之，防爆開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器的殼體密封蓋在焊接過(guò)程中，除了注意以上缺陷外，還要注意焊縫的外觀成形尺寸和形狀是否符合要求，有無(wú)焊縫超高，表面是否光滑，焊縫是否過(guò)寬；焊縫向母材過(guò)渡是否圓滑，匹配適當(dāng)，以及有無(wú)錯(cuò)邊、塌陷等外觀缺陷。

4.改進(jìn)措施

針對(duì)以上焊縫缺陷產(chǎn)生的原因分析，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，提出以下改進(jìn)措施。

（1）生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的管理 第一，生產(chǎn)車(chē)間中半成品堆放采用專(zhuān)用貨架，專(zhuān)人管理，確保清潔、干燥。

第二，焊接時(shí)，清理工件坡口邊緣的水分、油污和銹蝕。

第三，嚴(yán)格按規(guī)定保管、清理和焙烘焊接材料。

（2）焊接方法的改進(jìn) 第一，由原來(lái)使用焊條電弧焊機(jī)改為CO2氣體保護(hù)焊機(jī)進(jìn)行施焊。

第二，人員安排由原來(lái)所有焊工均可參與焊接改為只有焊接水平較高的焊工才能操作。

（3）合理設(shè)計(jì)焊接坡口 原來(lái)的焊接坡口尺寸只有3mm，改進(jìn)后為6mm，并在端頭法蘭處設(shè)計(jì)出焊接插入深度5mm（見(jiàn)圖3），實(shí)施雙面焊接。

（4）焊接參數(shù)的選定 第一，因密封蓋板料較薄，故選取氣保焊的焊絲直徑為1.2mm，可滿(mǎn)足焊接質(zhì)量要求。

第二，焊接電流與電弧電壓之間要相互匹配。生產(chǎn)實(shí)踐表明，選用φ1.2mm焊絲，電弧電壓19V，焊接電流120A，氣體流量10L/min，可保證焊接質(zhì)量。

第三，在平焊、立焊和仰焊方式中，平焊具有焊縫成形良好，飛濺少等特點(diǎn)，因此密封蓋工件的焊接首選平焊。

第四，由于使用的是半自動(dòng)焊機(jī)，所以選定的焊接速度為120mm/min。因?yàn)槿绻附铀俣冗^(guò)快，氣體的保護(hù)作用就會(huì)受到破壞，同時(shí)使焊縫的冷卻速度加快，這樣就會(huì)降低焊縫的塑性；反之，如果焊接速度太慢，焊縫寬度就會(huì)明顯增加，熔池?zé)崃考校菀桩a(chǎn)生燒穿等缺陷。

第五，在焊接密封蓋時(shí)，屬于一般材料，宜采用直流反接的電源極性。

第六，焊絲伸出長(zhǎng)度：一般情況下焊絲的伸出長(zhǎng)度約為焊絲直徑的10倍，定為12mm。

第七，噴嘴與工件的角度：無(wú)論是自動(dòng)焊，還是半自動(dòng)焊，當(dāng)噴嘴與工件垂直時(shí)，飛濺都很大，電弧不穩(wěn)。為了避免這種情況的出現(xiàn)，可將噴嘴后傾10°～15°，即可保證焊縫成形良好，焊接過(guò)程穩(wěn)定。

第八，運(yùn)條手法：為更好地解決飛濺問(wèn)題，提高焊接質(zhì)量，宜采用平焊鋸齒形運(yùn)條方法。

5.結(jié)語(yǔ)

自從改進(jìn)焊接工藝，嚴(yán)格按焊接操作規(guī)程施工后，防爆開(kāi)關(guān)殼體密封蓋的焊接質(zhì)量有了很大的提高，焊縫經(jīng)過(guò)X射線探傷合格率達(dá)到100%，水壓試驗(yàn)無(wú)滲漏。不僅提高了產(chǎn)品性能，降低了生產(chǎn)成本，而且焊后密封蓋的內(nèi)壁很清潔，外形美觀，經(jīng)久耐用，受到了用戶(hù)的廣泛好評(píng)。

圖3