手提式滅火器筒體的焊接工藝評定研究

摘要：焊接作為手提式滅火器筒體生產中的重要工序，是保證手提式滅火器質量的關鍵，也是保證手提式滅火器安全運行的重要條件，而焊接質量的好壞是由焊接工藝決定的，因此，保證手提式滅火器筒體生產中焊接工藝的合理性至關重要。本文對目前應用于手提式滅火器筒體的焊接工藝進行研究，擬定焊接工藝評定方案，并對工藝評定方案的合理性進行驗證，為制定手提式滅火器筒體的產品標準提供技術依據。

關鍵詞：手提式滅火器； 筒體； 焊接工藝

1 前言

目前應用于手提式滅火器筒體中的生產方法種類繁多，又缺少針對手提式滅火器筒體焊接工藝評定的相關標準來規范生產，使得市場上的手提式滅火器質量參差不齊，對產品的使用帶來了安全隱患。焊接作為手提式滅火器筒體生產中的重要工序，是保證手提式滅火器質量的關鍵，也是保證手提式滅火器安全運行的重要條件，而焊接質量的好壞是由焊接工藝決定的，因此，保證手提式滅火器筒體生產中焊接工藝的合理性至關重要。通過調研得知目前手提式滅火器筒體的焊接工藝主要為兩種：制管線焊接（氬弧焊Ar）和自動熔化極氣體保護焊。本文針對這兩種焊接工藝進行對比研究，擬定焊接工藝評定方案，并對工藝評定方案的合理性進行驗證，為制定手提式滅火器筒體的產品標準提供技術依據。

2 焊接工藝評定試驗方案

經調研得知，目前應用于手提式滅火器筒體生產的材料大多數為Q195，是一種碳素結構鋼，σs≥195MPa，σb≥315MPa，具有高的塑性、韌性和焊接性能，良好的壓力加工性能。根據筒體材料的焊接特性及筒體的結構特征，擬定焊接工藝評定試驗方案如下：

2.1 外觀檢查

不允許咬邊，焊縫和熱影響區表面不得有裂紋、氣孔、弧坑、凹陷和不規則的突變，焊縫兩側的飛濺物必須清除干凈；同一焊縫寬度應均勻，余高不超過2mm。

2.2 機械性能試驗（拉伸、彎曲、顯微硬度）

常溫下機械性能檢測，焊接接頭的強度和顯微硬度指標不低于母材標準值[1]。

2.3 金相檢驗

焊接結構的服役能力和工作可靠性，既取決于焊縫區的組織和質量，也取決于熱影響區的組織和寬窄。因此對焊接接頭組織進行金相觀察與分析已成為焊接生產與科研中用以評判焊接質量優劣，尋找焊接結構的失效原因的一種重要手段[2]。本文參照ISO 17639-2003“金屬材料焊縫的破壞性試驗-焊縫宏觀和微觀檢驗”，檢驗焊縫根部應焊透，焊縫金屬和熱影響區不允許有裂紋、未熔合。

3 工藝評定試驗結果與分析

本文對兩種焊接工藝（筒體材料選用Q195，工藝參數如表1）的筒體取材進行評定性試驗并對其進行對比分析。

3.1 外觀檢查

兩組樣品的焊縫均勻，焊縫和熱影響區表面無裂紋、氣孔、弧坑、凹陷和不規則的突變等缺陷。

3.2 機械性能試驗

拉伸試驗：試驗方法按GB5100“鋼質焊接氣瓶”和GB/T228“金屬材料 拉伸試驗”進行，試樣2個。

彎曲試驗：試驗方法按GB5100“鋼質焊接氣瓶”和GB/T2653“焊接接頭彎曲試驗方法”進行，測定焊接接頭的完好性和塑性，彎曲180°后拉伸面上的焊縫和熱影響區內沿任何方向不得有單條長度大于3mm的開口缺陷，試樣4個（面彎2個，背彎2個），寬度為20mm，長度150mm。

顯微硬度：試驗方法按GB/T4340“金屬材料 維氏硬度試驗”進行。

常溫下兩組焊接接頭試樣的強度均高于母材標準值，斷口位置均發生在母材，表明焊縫強度均合格。顯微硬度指標均不低于母材標準值，面彎和背彎試驗合格，無裂紋，表明三組焊接接頭的塑性良好。

3.3 金相檢驗

金相組織：基體為鐵素體+滲碳體，熱影響區為貝氏體，兩組試樣焊縫根部均焊透，焊縫金屬和熱影響區無裂紋、未熔合等缺陷。

4 驗證性試驗

4.1 水壓爆破試驗

兩種焊接工藝各取兩具進行試驗，試驗方法按GB4351.1-2005“手提式滅火器 第1部分：性能和結構要求”進行。水壓試驗：采用水作加壓介質，水溫不應低于5℃，試驗時先升壓至1.4MPa，然后卸壓，反復進行數次以排除水中氣體，然后緩慢、均勻升壓至2.1MPa，在此壓力下保壓1min并觀察是否有泄漏、破裂和可見的變形。爆破試驗：將經水壓試驗合格后的筒體用和水壓試驗相同的方法緩慢均勻升壓，直到筒體破裂，記錄爆破壓力和容積變形率，破口形狀[3]。試驗結果如下表。

兩組樣品的水壓爆破性能均符合標準GB4351.1-2005“手提式滅火器 第1部分：性能和結構要求”6.10.1.1，6.10.1.2條款要求。

4.2 疲勞試驗

兩種焊接工藝各取兩具進行試驗，試驗方法按GB/T9252 “氣瓶疲勞試驗方法”進行，循環壓力的上限值為2.1MPa，循環次數12000次，試驗后筒體應無裂縫、泄漏等缺陷[4]。疲勞試驗后，按GB4351.1-2005“手提式滅火器 第1部分：性能和結構要求”進行爆破試驗，記錄爆破壓力和容積變形率，破口形狀。試驗結果如下表。

兩組樣品的疲勞試驗性能均符合標準GB4351.1-2005“手提式滅火器 第1部分：性能和結構要求”6.10.1.4條款要求。

4.3 筒體壓扁試驗

兩種焊接工藝各取兩具進行試驗，試驗方法按GB4351.1-2005“手提式滅火器 第1部分：性能和結構要求”進行，將筒體的中間分別安裝在兩個頂端半徑為12.5mm、厚度為25mm，寬度大于筒體直徑的壓塊中，在垂直于筒體的縱軸方向上壓扁，焊縫應與壓塊成90°，壓扁應在30s～60s之間發生，壓扁后的尺寸為筒體外徑的1/3。壓扁后對其進行水壓試驗，不應有泄漏、破裂等缺陷。試驗結果如下表。

兩組樣品的壓扁試驗性能均符合標準GB4351.1-2005“手提式滅火器 第1部分：性能和結構要求”6.10.1.3條款要求。

5 結論

焊接工藝評定試驗結果表明，兩組焊接筒體的機械性能均滿足評定標準的要求，兩種焊接工藝均適合于手提式滅火器筒體的生產要求，通過驗證試驗表明制定的焊接工藝評定方案合理，滿足手提式滅火器筒體焊接的要求，可為制定手提式滅火器筒體的產品標準提供技術依據。

作者簡介：

李音，（1987-），男，漢族，應急管理部上海消防研究所助理研究員，從事滅火器及相關產品的研究與檢驗工作。

參考文獻：

[1] NBT 47014-2011 承壓設備焊接工藝評定 [S]

[2] 徐衛東.焊接檢驗與質量管理[M].機械工業出版社.2008.

[3] GB4351.1-2005.手提式滅火器第1部分：性能和結構要求 [S]

[4] GB8109-2005 推車式滅火器 [S]