管狀對接環焊縫焊接工藝研究

孫正夏 馬寅 商浩

摘 要：創新螺旋焊接方式與梯形運條方法優化管狀對接環焊縫的焊接工藝。解決了管狀對接環焊縫在實際生產中焊接難度大、打磨清理工作繁瑣和易產生未熔合缺陷的難題。簡化焊接過程和預防未熔合缺陷的產生。從而提高生產效率與一次探傷合格率。

關鍵詞：對接環焊縫；生產效率；未熔合缺陷

引言

管狀對接環焊縫在輸送管線、壓力容器以及各種機械結構中普遍存在。由于焊縫結構特殊，焊接難度大，使得管狀對接環焊縫在實際生產中面臨諸多技術難題。目前普遍采用水平滾動立焊的方式進行焊接。但是，此種焊接方法會產生較多焊接接頭。使得層間清理與缺陷去除的工作較為繁瑣，導致生產效率低。經實際生產中大量探傷發現，此種焊縫的主要焊接缺陷為內部未融合缺陷。本文以動車組牽引拉桿為例，探索管狀對接環焊縫更為合適的焊接工藝。旨在優化管狀對接環焊縫的焊接工藝性，降低焊接操作難度，提高生產效率，降低探傷返修報廢率。

1.現狀分析

1.1目前采用的焊接方式

牽引拉桿主要采用鍛打低碳鋼材質、帶墊板的管（D70）對接形式，CO2氣保焊焊接技術，焊接過程采用水平滾動立焊的方式進行焊接。焊接時由于起弧溫度較低，造成起弧點熔深較淺、焊縫較厚，收弧時出現裂紋、冷縮孔等缺陷，起收弧余高也較為普遍。并且環形焊縫多層立焊必然出現較多接頭，層與層間清理次數多，難度大。另外缺陷及接頭焊后需全部打磨去除，修磨過程比較繁瑣，存在缺陷與接頭打磨清理不夠徹底現象，最終可造成焊接未熔合缺陷。

1.2目前采用的操作方法

目前牽引拉桿焊接過程中通常采用鋸齒、月牙、三角形運條方式。采用以上幾種運條方式，電弧與坡口面做點狀接觸。焊接時需注意注重坡口兩側停頓，停頓時間不易控制。若停頓時間過短則造成兩側熔合不良，若停頓時間過長則造成熔池金屬下淌。經觀察部分工件發現，焊縫填充焊焊接完成后表面凸起，焊縫兩側與坡口面夾角較深，此結構易殘存雜質，在封面焊時極有可能造成焊縫內部未熔合缺陷。

2.改進措施

2.1螺旋式焊接方式

提出創新的螺旋式焊接方式：焊接時避開點固焊的位置，選擇20mm-30mm左右進行打磨清根。之后焊20mm左右焊段，將起弧與收弧點打磨去除，并打磨成上厚下薄的蝸牛殼狀，然后將其余未焊部位打磨清根。 焊接起弧時，在厚點切面處起弧，焊縫路線呈螺旋拋物線軌跡與先前打磨焊段自然過渡，接頭無高點，每層接頭處不必停弧。整根拉桿采用連續焊接方式，焊接路線亦為螺旋拋物線狀一氣呵成。

圖1 螺旋式焊接示意圖

2.2梯形運條方式

采用梯形運條方式，見圖2。運條軌跡沿著焊縫在兩個夾角與兩側坡口面四點停頓，增加了電弧與坡口的接觸面積和接觸時間，從而加大了熔深，防止未熔合缺陷產生。焊接后焊縫表面平整，焊縫與兩側坡口面夾角小，不易于雜質的存留。產生缺陷的概率大大減小。

圖2 梯形運條方式示意圖

3.實施效果

3.1焊接方式對比

分別采用原有焊接方式與螺旋焊接方式對牽引拉桿進行焊接。原有焊接方式，每層存在一個接頭。起弧與收弧處需打磨清理去除形狀突變、表面缺陷，打磨工作量大而且起弧與收弧處易產生未熔合缺陷。螺旋焊接方式焊接只存在一個接頭，打磨工作量小，產生未熔合概率低。

3.2運條方式對比

分別采用原有運條方式與梯形運條方式對牽引拉桿進行焊接。可以看出，采用梯形運條方式焊接的接頭焊縫表面平整，通過對實際生產中的跟蹤驗證，在提高生產效率的同時，射線探傷合格率顯著提升。此方式焊縫與兩側坡口熔合良好，完全避免了未熔合缺陷的產生。

4.結論

（1）采用螺旋焊接方式焊接對接環焊縫，將原有多層焊接的多個接頭減少至一個。大幅減少了打磨工作量，大大降低了未熔合缺陷的概率。是的生產效率與一次探傷合格率大幅提高。

（2）采用梯形運條方式焊接對接環焊縫，增加了電弧與坡口的接觸面積和接觸時間，為焊縫熔合提供了有力條件，有效避免了未熔合缺陷的產生。

參考文獻：

[1]陳斌，張庭旺.CO2氣保焊水平固定管對接一點定位焊技巧.熱加工工藝，2011年第19期