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1、北方工业燃气气焊工艺试验2000年8月第4期石油工程建设摘要根据北方工业燃气理化性质及燃烧特点,进行了20钢管材的焊接工艺试验,针对容易出现的焊接缺陷采取控制施,取得了较好的教果.气焊接头力学性能试验数据分析表明,该气体具有较好的焊接工艺薹能,其应用是可行的.,主囊词工业天然气钙管气焊二艺力学性能分析容,l北方工业燃气焊接工艺试验条件求进行了焊接火焰类型和焊丝牌号的选择.在北方工业燃气(简称北方气)的工艺试试验母材为20钢无缝管(常州高登),其验中,根据北方气的理化性质及燃烧特点进行直径57ram,壁厚35mm,表丑镀铜焊丝牌了2O钢管材的气焊工艺试验.由于气焊具有号为H08Mn2SiA(北京
2、金威),氧气(北京容易产生氧化,气孔及熔台不良等缺陷持点,产)材质的化学成分及力学性能见表1,对对氧北方气的焊接也提出了相应的工艺技术要接接头型式及坡口尺寸见图1所示.焊接前必求,为此在焊接工艺试验中,根据气焊温度要须严格清除坡口及其边缘部位的表面锈迹.表l20钢管材化学成分及力学性能化学歧分【一】力学性能c1MnslPl,(MPa)I(MPa)I(%)lIll0170240350.650.170370035.1)035025>f245【390.53020表2液化石油气与己蚺气焊接生产牢比较惜盘属厚度焊条直径焊接生产率清耗量(/h)燃气种类焊接接头(ram)(mm)(m/h)燃料气体氧气
3、1520850.095028液化石油气对接(不修边.有间隙)1,2532590095028220701500175乙按气对接(不修边,有间隙】325603003305结论(1)液化石油气在金属的切割作业中能获得很理想的切口;在焊接作业中,对于有色金属能获得比应用乙炔更好的焊口,并且对于黑色金属也能完全达到应用乙炔的效果(2)液化石油气的应用可以岍显降低成本,提高企业经济效益,因此在气源的地区,具有普遍的推广意义.考文献1潘际銮焊接手册I,卷北京:机械工业出版杜.19922酥楚等焊接工艺基础上海科学技术出版社,19823俞尚知焊接工艺凡员手册.上海:上海科学技术出版杜,19924聂桥石油化工危险
4、品安全手册黑龙江:黑龙江科学技术出艇杜.1997(编辑田哲收稿日期200o一0l10):紊i一一-_-?_-?_?-_-?-_l_-H-?-_-_=i目rF一ll舞菇曩34?石油工程建设2000年8月第4期70.l-一L1茧1接头型式爰坡口尺寸北方气物理化学性质及燃烧特性参见表2所示.气焊焊接工艺主要参数为:焊接火焰为弱氧化焰;气体混合比口值为1.517;氧气压力0.30.4MPa;北方气压力0.030.04MPa;焊炬型号H016(3号专用焊嘴);焊接速度为水平转动4.05.5cm/min;水平固定4.55.0cm/min;焊道层间温度150.衰2工业燃气(促进助剂代号ZJ1与乙炔气性质爰燃
5、烧特性气体气体成分气体密度L体沸点气志在空气中理论空气中氧气中气体比重热值自燃温度需氧量爆炸极限燃烧温度名称分子式(kg/m3)(t)MJ/m()(m3/m3)(%)()c21.35】048835995刚6053532l25理论值:北方气C3HB186】568585】05805024l2.5260028000Hl0245205IlI747555065l985宴测值:3200乙炔c2H21173091836528305252l80300035002焊接试验在气焊应用方面,虽然各种重要的焊接结构不宜选用气焊,但在金属热加工发现场施工过程中,气焊仍然占有不可缺少的位置.因此,北方气的气焊工艺性能是非
6、常重要的,这还将有利于其应用和管理.21火焰调试由于北方气与乙炔气两者的理化性质不同,燃烧特性及火焰温度也不同,存焊接火焰种类及焊接操作方法上也必然有所不同.在20钢焊接时,氧乙炔焊接火焰为中性焰,而氧北方气焊接火焰在温度及形状上叫与氧乙炔焊接火焰有较大的差异.为了使氧北方气气焊火焰温度满足焊接要求,根据专用焊嘴规格和火焰形状及特征,并按照焊接过程中的金属熔化及液态金属流动情况要求,进行r焊接火焰的调试.调试结果表明,在氧北方气混合比例为1.51.7的范围内,焊接火焰具有着较好的焊接性能.由于氧北方气焊接火焰的气体混合比要比氧乙炔焰的(口=1.112)较高一些,使火焰在焊接时的氧化程度有所增大
7、但在箍焊过程中的焊接情况表明,两种焊接火焰的能率基本相同.因此,根据氧北方气焊接火焰特征,将其称为弱氧化焰.该种火焰的大致形状及温度分布概况与氧乙炔中性焰相比,均有所不同,参见图2所示趟一焰心内焰外焰爵甩爵团2焊接火焰形状及沮虞分布曲线2.2焊丝选择焊接20钢时,一般选择H08A类焊丝,但由于氧北方气焊接火焰(弱氧化焰)略带有氧化性,在选用H08A焊丝时,熔池液态金属有氧化现象,不易与母材熔台,造成焊接困难.从焊接冶金方面分析,这主要与火焰性质及焊接操作方法等有关.由于火焰具有氧化2000年8月第4期北方工业燃气气焊工艺试验?35?性,焊丝中含Mn和等脱氧元素成分较少,焊丝.该焊丝化学成分见表
8、3.由于焊丝中的在焊接时.熔滴及熔池中的Fc容易被氧化形Mn,Si元素含量增加,焊接时增大了焊缝金成Fe.O,影响熔滴的正常过菠,这不仅使焊属的脱氧性,减少了焊缝金属中的EO氧化缝成型变差.还容易造成熔合不良缺陷物.从而降低了焊缝金属中的含氧量.较大程为了减少焊缝液态金属的氧化现象,需要度的改善了氧北方气的气焊工艺性能及接头力增加金属中si,Mn含量,选择H08Mn2SiA学性能.袁3两种埠丝化学成丹【%焊壁牌号CMnSicfNSPH08MT12sjA01l182l065095020030O0300030H08A01003055j0.300200300.03000302.3焊接操作由于氧北方气
9、焊接火焰性质氧乙炔中性焰不同.不宜采用传统氧乙炔中性焰的焊接方法.在焊接过程中,火星飞溅越大氧化现象就越严重.因此.在焊接熔池形成,除了保证焊缝金属熔合良好以外,还需要严格控制火星飞溅的产生.这既有利于焊接操作,又减少了焊接接头表面的氧化程度.由予弱氧化焰外焰.45形状细而较长.火焰对熔池液态金属扰动性加强.若采用传统焊接操作方法,容易造成氧化现象,也容易造成熔合不良缺陷,使焊缝成型变差等.因此.操作中应使火焰轴心线与熔池面保持一定夹角和距离.以减少火焰对焊接熔池的扰动,并应采用多层焊接.以减少焊缝金属熔敷量等.焊接操作具体要求参见图3所示.底层焊接盏面焊层熔诎加热圉3氯北方气焊接火焰焊接操作
10、在焊接过程中,层间温度一般不宜超过仅有利于焊缝金属的良好熔合,而且也有利于15012.在熔池加热时,内焰轴线应垂直熔池提高接头的力学性能.表面以利于加快液态熔池的形成.底层焊接3气焊接头力学性能分析时,主要应保证根部焊透及良好熔合,底层焊31拉伸试验缝金属不宜厚:盖面层焊接时,操作方法基本拉伸试验表明,焊接接头的抗拉强度与底层相同.此外,控制焊缝金属熔敷厚度是均不低于母材标准值,接近氧乙炔中性焰焊接减少焊缝金属晶粒粗大的有效措施.接头的拉仲强度.根据金相试验,焊缝组织为焊前清除焊接部位的锈迹是控制气孔缺陷侧板条状铁素体+少量针状铁素体,熔合区组的有效措施之一,坡口每侧清理宽度不小于织为先共析铁
11、索体十魏氏体+珠光体,这种组10mm.为了减少焊缝金属中各种夹杂物,多织在拉伸试验时容易断裂.就焊接速度对接共层焊接时,需要清除焊层之间的氧化物这不强度的影响而言,氧北方气的影响较大,因为36?石油工程建设2000年8月第4期速度降.3,2为了了解接头的韧性情况,根据管径及管壁尺寸较小的条件,选用尺寸为2mm10ram55ram的试样进行v型缺口的常温冲击试验,试验表明,接头具有较好的常温冲击韧性并接近氧乙炔(中性焰)焊接接头的冲击韧性.接头冲击韧性对比情况参见图5所示.,;LF墨5接头冲击韧性3,3硬度试验在焊接接头硬度试验数据分析中,氧北方气焊接的接头,只是焊缝金属的维氏硬度略低于氧乙炔气
12、焊接头,接头热影响区及母材区的维氏硬度变化范围要小一些,其硬度略高一点.这也可以说明两种气焊火焰存在着一定差别.硬度数据变化参见图6所示.34弯曲试验底层焊缝在盖面层焊缝的热作用下,弯曲性能比盖面层焊缝要好.但盖面焊缝金属熔敷较厚时,焊缝晶粒粗大,弯曲性能下降,因此焊接速度以不小于4cm/min为宜.在上述工艺条件下.接头弯曲性能良好,满足母材的弯曲性能要求,尤其是背弯试件的弯曲性能更晚满足工艺试验的技术要求在上述焊接工艺试验及其焊接操作控制措施条件下,该气体具有较好的焊接工艺性能,而且便于使用和管理.4结论由氧北方气的气焊工艺试验及其接头试验数据的对比分析可知,在合适的焊接工艺条件下,北方气具有较好的焊接工艺性能,气焊时可以获得良好的焊缝外观质量和接头力学性能,而且满足了母材焊接的工艺技术要求.固而应用北方工业燃气进行气焊是可行的.参考文献1肖德刚.刘古文.娄德学氧一丙烷工业切割气在油田储罐建设中的应用(附编者跋)石油工程建设.1996,22(1)2田晓滥,张晓航丙烷焊接切割技术的应用焊接技术.1999(2)3中华人民共和国机械工业部.气焊工工艺学(中级丰)北京:科学普爱出版社.19844JB470892钢制压力容器焊接工艺评定(修改稿收稿日期20000424)