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《探析陶瓷襯墊co2焊和埋弧焊工藝在長直縫焊接中應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、探析陶瓷襯墊C02焊和埋弧焊工藝在長直縫焊接中應(yīng)用摘要：長直焊縫在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)對(duì)接焊中大量存在，采用陶瓷襯墊C02焊打底+埋弧焊填充、蓋面的焊接工藝，省去碳弧氣刨背面清根，焊接效率高，焊縫成形美觀。通過對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能檢驗(yàn)、微觀組織觀察和分析，證明了該焊接工藝的可行性。關(guān)鍵詞：陶瓷襯墊；C02焊；埋弧焊；單面焊陶瓷襯墊是目前廣泛應(yīng)用的單面焊襯墊材料，尤其在C02半自動(dòng)焊中應(yīng)用最為廣泛。埋弧焊是一種高效、高自動(dòng)化的焊接技術(shù)。在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的制作過程中，大量的中厚板對(duì)接或管體制作都可采用埋弧焊焊接。單純的
2、陶瓷襯墊埋弧焊因電弧燃燒及焊縫成形是在焊劑之下進(jìn)行，無法進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，焊絲無法擺動(dòng)，在長直焊縫打底焊時(shí)容易因裝配間隙等問題而出現(xiàn)電弧跑偏、擊穿、未融合等缺陷。為此，我們嘗試將陶瓷襯墊C02焊打底+埋弧焊填充、蓋面的焊接工藝應(yīng)用于高層建筑鋼結(jié)構(gòu)長直焊縫的焊接。陶瓷襯墊C02焊打底焊無需背面碳弧氣刨清根，解決工件背面清根費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，碳弧氣刨增碳，焊縫韌性差等難題，C02焊還可以實(shí)時(shí)觀察焊縫熔合情況，避免焊接缺陷產(chǎn)生；同時(shí)利用埋弧焊高效、高自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，降低成本，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。本文對(duì)應(yīng)用該焊接工藝焊接的對(duì)接接頭
3、的試驗(yàn)過程和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了介紹和分析。1試驗(yàn)方法和材料1.1試驗(yàn)方法裝配形式見圖1，試板尺寸為300mmX200mmX20mm，坡口為機(jī)械加工而成。焊接前使用角向磨光機(jī)將坡口內(nèi)側(cè)及邊緣20mm范圍內(nèi)打磨至出現(xiàn)金屬光澤，做到無油、無銹、無水分。然后將試板兩側(cè)點(diǎn)焊固定，保證裝配間隙3?4nmi，反變形5?6°，焊好拘束板。作為熄弧板和引弧板的拘束板尺寸為200mmX50mmX6mm。焊好拘束板后貼好陶瓷襯墊。先進(jìn)行C02焊打底，再由埋弧焊焊至結(jié)束。試驗(yàn)環(huán)境溫度27°C，試板焊前不預(yù)熱，層間溫度＜150°C。焊后將
4、試板靜置24進(jìn)行外觀檢查及超聲波探傷。然后進(jìn)行拉伸、側(cè)彎、沖擊、硬度等試驗(yàn)，并使用大型金相顯微鏡對(duì)接頭組織進(jìn)行觀察。1.2拭驗(yàn)材料試驗(yàn)用母材為高層建筑用鋼Q345GJC，板厚20mm，其成分及性能列于表1。其成形槽寬度為10腿，深度為0.4腿，適用于C02對(duì)接焊。陶瓷襯墊底部中央劃有一條紅線，用于粘貼時(shí)與焊縫找正對(duì)中。陶瓷塊兩側(cè)的鋁箔上沿襯墊長度方向分布著一些小孔，作為焊接時(shí)的排氣孔，使用前經(jīng)120°C左右烘焙1?1.5h，隨烘隨用。1.3焊接設(shè)備、焊材及工藝參數(shù)焊接設(shè)備、焊材及工藝參數(shù)見表2。打底C02焊和
5、填充蓋面埋弧焊用焊絲，根據(jù)等強(qiáng)匹配原則分別選用H08Mn2SiA(1.2)和H10Mn2(4.0)。在埋弧焊劑的選用中，考慮到焊接線能量較高，若用普通熔煉型焊劑(如431)則熔池上部熔化的焊劑可能呈現(xiàn)劇烈的翻騰狀，焊劑不能完全覆蓋弧光而在焊縫金屬中出現(xiàn)夾渣，甚至裂紋等缺陷，故選用燒結(jié)型焊劑SJ101,不但可避免以上問題的出現(xiàn)，而且能使焊接接頭獲得更優(yōu)的綜合力學(xué)性能。SJ101焊劑使用前需350°C烘焙1.5h。2試驗(yàn)結(jié)果及分析2.1焊接接頭融合情況3為焊接接頭的融合情況，可看出焊縫背面及正面余高和熔寬都均勻合
6、適，無成形缺陷。陶瓷襯墊C02焊打底時(shí)，由于陶瓷襯墊是不導(dǎo)電的，因此焊速不宜過快，否則熔池不連續(xù)，易出現(xiàn)熄弧，造成焊接過程不穩(wěn)定［1］。同時(shí)在焊接過程中，焊絲應(yīng)做適當(dāng)擺動(dòng)，在邊緣處停留一下，這樣可有效防止未熔合缺陷的產(chǎn)生。按照GB/T11345規(guī)定進(jìn)行超聲波探傷，結(jié)果為I級(jí)。2.2力學(xué)性能焊接接頭力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果見表3,各項(xiàng)指標(biāo)均滿足GB/T19879-2005要求。接頭拉伸試驗(yàn)斷在母材上。不同位置的沖擊試驗(yàn)結(jié)果表明，熔合線及HAZ區(qū)的沖擊功最低，但也都遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)要求。2.3焊接接頭的硬度分布焊接HAZ的
7、硬度是反映鋼種焊接性的重要標(biāo)志之一，比碳當(dāng)量更為準(zhǔn)確［2］。按照GB2654-89《焊接接頭及堆焊金屬硬度試驗(yàn)方法》對(duì)焊接接頭硬度進(jìn)行了測(cè)定。試驗(yàn)的接頭試樣在磨床上將兩個(gè)接頭端面磨至相互平行，然后用4%硝酸酒精腐蝕15s，對(duì)接頭的焊縫區(qū)、熔合線、HAZ進(jìn)行劃分，以便確定最高硬度點(diǎn)出現(xiàn)的位置。焊接接頭硬度試驗(yàn)劃線示意如圖4,焊接接頭硬度分布見圖5。通過觀察發(fā)現(xiàn)，距試板上下表面各2mm的線1、3及試板中心線2處的最高硬度都出現(xiàn)在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)。且呈現(xiàn)線1硬度〉線2硬度〉線3硬度的分布。這主要是由于后焊層對(duì)前焊層
8、的熱處理作用造成的。按圖3焊接接頭融合情況照日本焊接學(xué)會(huì)制定的參考性標(biāo)準(zhǔn)(AWS-135),Q345GJC類鋼的最大允許硬度應(yīng)小于390HV10,本試驗(yàn)接頭的最大硬度為256HV10,滿足要求，表明Q345GJC在本焊接工藝下淬硬傾向及冷裂紋敏感性很小，從而使得使用中出現(xiàn)氫致裂紋及應(yīng)力腐蝕裂紋的危險(xiǎn)性大大降低。2.4焊接接頭的顯微組織6為打底焊熔合線處的金相照片。母材A處組織為鐵素體帶和珠光體帶間隔
