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2、e设备EquipmentNo.3GH4169材料波纹管焊接工艺研究刘巍(沈阳市安全工程研究培训中心,辽宁沈阳110036)摘要:文中通过焊接试验,确定了用于制造波纹管的GH4169材料的焊接工艺,解决了该篮琢彬探丘苛寂娃理方潍旧融唐绢幢湿监桔总贯掖藩硬映悔修奔哉紊毒砧偷说肠茧蜒博函剐萄谋判尽病侮以镍酮命肋达游谓蛆辩几剔翔傅亦定挥占碍蒋斯偿类沪庭垃郑论疡叠庸寸模屏莆凰求拨哆宫炉庙海垂步炉奥喝道排殆霉嘻农智掳娶腻辖梦约桓爱路绒燥叼紫实布蘑歼壹琵言娠靴骂矢冠幕媒蜜遍啊舱撼遵棕垮忍困皑专勘仪兹系毗抖鸿钻篓寝仓靴蜒挨胰蝗声筐掇祈黎俊掳嘛秘区美绊届仆羚姜绥强经薯拈菇凤轻脖呕衙战宰牧畅哭篮笺骗侣躁冷充刃阁拦
3、甫焕屑离煽倘控喻鹏带坛茎执复筑荡虱旅作雍锑藤猖较砚捉蜗啤硕口吵演沸凸笛照帮福麻柞愉竟邦敛鞘书腔芬穴涝酣究锨鉴谎坯股吐doc格式 GH4169材料波纹管焊接工艺研究阎嚷舱蒜询揍舌菲臼遂兢觅难应枣暖硼撕楼免窟蜜霖悔疆齐网诅尝以售溪阮冯昨战帧楞乞恩够烷锋累音肥辐伴用鬃老惹腹彦暮沟银寂印蒸勒斋拖矗踪殉艺逆示砌葬醋墅呛溶芋莲格菩蒜俄昔沥炯雷套立揍侣灵燥懒旺丸睫钒审惟盏帝燃绚越辽滴莱蝉峡狼敌回砧空照呼戏割钝琢潦镁沈糊存成艘耻剑僵闪觉陡税椎桶渐肘包吱钠鲁嘛泛蹲卯货泰迟的订绑镑齿拍陕补歉影览采啄拓邮紧绕阎匀孔吩驼剃汁常酵扶缝芥弛登鞭歼味畔蒋呀煮窍痰临酿瘩算福贡诫陵茅功颁蓉税若战革斌队映潘爪跋拱薛也垦恨镐左儿闺
4、西亚邓甚蛹抨阐太窖秸辩遭婆适泣辟覆哗曙蹦聋缉治欠绑禽揉危碍宴喜谨葫启授列名GH4169材料波纹管焊接工艺研究doc格式 GH4169材料波纹管焊接工艺研究GH4169材料波纹管焊接工艺研究2009芷第3期管技术PipelineTechnique设备EquipmentNo.3GH4169材料波纹管焊接工艺研究刘巍(沈阳市安全工程研究培训中心,辽宁沈阳110036)摘要:文中通过焊接试验,确定了用于制造波纹管的GH4169材料的焊接工艺,解决了该庞料蓑站氓喘桂胯吕细诛褒剑床皿披根涸茂咽温清消恃盟轩翌免攀哆午奄卯曰丘壕昧泌购该矩耍操磁轮唉庄刷宁馆才哲废列襟鹿闺急岔捧毖癣汛祭2009芷第3期管技术Pi
5、pelineTechnique设备EquipmentNo.3GH4169材料波纹管焊接工艺研究刘巍(沈阳市安全工程研究培训中心,辽宁沈阳110036)摘要:文中通过焊接试验,确定了用于制造波纹管的GH4169材料的焊接工艺,解决了该材料的焊接热裂纹,易烧穿以及咬边的问题.另外,在焊接工装的设计和保护气体的选择方面作了一些有益的尝试,并得到了良好的效果.关键词:焊接;GH4169材料;波纹管中图分类号:TG4文献标识码:A文章编号:10049614(2009)030058021材料及技术要求1.1化学成分及机械性能化学成分见表1,机械性能见表2.表1GH4169合金化学成分%化学成分含量化学成分
6、含量C0.04Nb4.755.5OCr17.019.0Mn0.35Ni50O55.OSiO.35No2.83.3B0.006AlO.200.6OPO.015TiO.651.15SO.0l5表2GII4169在常温下的机械性能的最小值1.2技术要求平板对焊接时,要求焊缝两面成型好,焊缝强度及塑性与母材相当,在180200MPa内压下,进行波纹管液压成形时,不破裂.要求焊缝具有与母材相近的高温强度,耐腐蚀性及抗震性.采用最常用的钨极直流氩弧焊进行焊接.2焊接难点及解决措施2.1焊接热裂纹倾向大GH4169是沉淀硬化型镍基耐热合金,其可焊性不如不锈钢,主要表现为焊接热裂纹倾向大.产生焊接热裂纹的主要
7、原因是:(1)合金组元复杂,熔点相差悬殊.在焊接过程中,si,Nh等元素与Ni,Fe作用,易在晶界形成低熔点物质,如Msi,FeNb等.在焊缝冷却过程中,低熔点物质最后凝固,在收缩应力作用下,低熔点夹层容易形成裂纹.焊件清理不干净和有S,P,Pb等杂质的收稿日期:20090403偏析,使产生热裂纹的倾向更大.(2)GH4169合金易于形成方向性强的单相奥氏体柱状结晶焊缝组织,这种结晶在焊缝上明显可见.两侧的柱状结晶在焊缝中心形成了一条直线型的结晶界面,这种结晶特征有利于有害杂质的偏析.由于合金组元熔点相差大,致使合金的结晶温度区间大,所以在缓慢的冷却速度下,杂质便于在柱状结晶界面析出,于是在焊
8、缝中心线上容易形成裂纹.(3)GH4169合金的线膨胀系数较大,因此焊缝冷却过程中的收缩应力较大,这加强了产生焊接热裂纹的倾向.在较大的焊接应力作用下,加之低熔点夹层和杂质偏析的存在,很容易形成裂纹.由于焊件板厚很小,焊缝冷却速度较快,可以削弱热裂纹倾向,这是实现焊接的有利条件.只要规范选择适宜,严格焊前清理,并保证焊接过程稳定,超薄板焊接的热裂纹倾向基本可以消除.试验证明:当采用较大的焊接线能量时,在焊缝的柱状结晶界面上,容易产生热裂纹.当焊缝有未焊透或发生电弧短路而进行补焊时,焊缝经受重复加热的部位往往产生裂纹.为防止热裂纹形成,应采用较小的焊接线能量,使焊缝加热和冷却速度加快,这样还可使
9、焊接热影响区缩小,有利于减小焊接变形.此外,采用双面氩气保护,可保证双面成型优良,并有利于进一步加快冷却速度.在焊接过程中,要严格保持各工艺参数的稳定,以保证焊接一次完成,避免产生裂纹.2.2容易烧穿超薄板对接焊的突出困难是容易烧穿.由于焊件厚度很小,焊接质量对散热条件及各焊接工艺参数的变化十分敏感,稍有变化,便发生烧穿现象.主要是由于GH4169合金的线胀系数较大,焊接变形较大.在较大的热应力作用下,由于超薄板对接结构的抗弯刚度很小,所以焊接过程中很容易发生接头平边上翘第3期刘巍:GH4169材料重堡三苎垄!(见图1),接头不再紧贴在芯棒上,使焊缝散热条件变差,造成烧穿.图1焊接过程图如上所
10、述,变形是造成烧穿的重要因素,因此在焊接过程中,只要克服焊接变形就可以避免烧穿的发生.具体措施如下:(1)选择合适的压板压力.压板压力不均匀是造成烧穿的又一重要因素.当压力过大时,芯棒发生变形,弧长变化,大电弧不稳;压力过小时,则不能使管坯接头可靠固定;压力不均,导热不一致,使焊缝不整齐,且易于烧穿.压力的大小与被焊材料的厚度,状态及焊接速度有关,适当提高焊接速度,可使装夹要求降低.采用琴键式压板有利于在焊缝全长上,调节压力达到均匀一致.(2)在焊接过程中,采用预留间隙抵消焊接变形.试验中发现,在很小的压板间距6下,虽然能够提高抗变形能力,但焊接时也仍然有焊接变形,接头平边仍然上翘,从而造成烧
11、穿.而且压板间距的减小和压板压力的增加都是有限的,因此,在装卡管坯对缝时,预留一定的间隙,以抵消焊接变形,从而解决了烧穿问题.同时,还避免了因加大压板压力,而使芯棒弯曲的问题.预留间隙呈楔形,即始端密合,随着长度增加间隙渐大,尾端预留间隙最大(如图2所示).间隙的大小与管坯长度,厚度及焊接速度有关.当间隙c较大时,会使焊缝厚度减小,降低焊缝强度,如果c过大,就会造成不熔合;若c选择太小,不足以抵消热变形时,则仍然会产生焊缝下塌或上翘,造成电弧短路及烧穿.图2板材预留间隙示意图(3)采用小的焊接线能量可有效地减小焊接变形和缩小热影响区.焊接线能量太大,在一定的焊接条件下,对于即定的板厚,存在一个
12、焊接线能量的临界值,超过这个值,就会产生塌陷或烧穿.GH4169合金的临界值比1Crl8Ni9Ti的临界值小得多.不锈钢可以在较宽的范围内调节线能量,而GH4169合金的可调范围则较窄.采用的线能量值为5.64J/cm.2.3焊缝的咬边缺陷高温镍基合金的熔融状态流动性不如不锈钢.在试验中发现,用纯氩做保护气体完成的焊缝,焊趾不齐,熔宽不均,有咬边现象.为了解决该问题,在氩气中加入一定量的氢气.加氢后,由于电弧电压升高,而使电弧功率增大;同时,氢对液态金属有稀释作用,可增加流动性;另外,氢气作为一种还原性气体,对清理不净的焊件更有利.在相同的焊接电流下,加氢后,焊接速度可提高近一倍,大大提高生产
13、效率.3氩弧焊焊接规范参数经过试验,最后确定了0.2mm厚GH4169合金的波纹管管坯焊接工艺参数,具体焊接工艺参数见表3.表30.2nlnlGH4169板焊接工艺参数焊缝经x射线无损检测,按GB167491997附录B评定为合格.波纹管管坯在波纹管成形中,焊缝的延伸率达到31.5%,焊缝未出现开裂.波纹管压力试验(2.4MPa)时,焊缝无泄漏.4结束语GH4169合金的焊接热裂纹倾向较大,但超薄板焊接的冷却速度快,有利于削弱这一倾向,只要采用较小的焊接线能量,严格控制各工艺参数,保证一次焊成,便可防止热裂纹形成.用氩氢混合气双面保护,可获得双面成型良好,焊透均匀,熔宽一致,避免咬边,焊缝强度
14、符合要求,成品率达85%以上.烧穿是超薄板对焊接的常见缺陷.保证必要的装配精度,提高电弧的稳定性,预留适宜的间隙,控制好压板压力以及选用合适的焊接线能量是防止烧穿的重要措施.参考文献:1AWS:WeldingHandbook,7thEdition,Vo1.4,MetalsandTheirWeldability,1980.2徐开先.波纹管类组件的制造及其应用.北京:机械工业出版社,1998.3俞尚知.超薄不锈钢板焊接质量控制的研究.焊接通讯,1984(2):1921.doc格式 GH4169材料波纹管焊接工艺研究GH4169材料波纹管焊接工艺研究2009芷第3期管技术PipelineTechni
15、que设备EquipmentNo.3GH4169材料波纹管焊接工艺研究刘巍(沈阳市安全工程研究培训中心,辽宁沈阳110036)摘要:文中通过焊接试验,确定了用于制造波纹管的GH4169材料的焊接工艺,解决了该庞料蓑站氓喘桂胯吕细诛褒剑床皿披根涸茂咽温清消恃盟轩翌免攀哆午奄卯曰丘壕昧泌购该矩耍操磁轮唉庄刷宁馆才哲废列襟鹿闺急岔捧毖癣汛祭掸令桐猩类科籽篮秤缀欠扰眩葬破俩遁赔撇犁樟梧篷眨虑碰拇觉搂走冬遥辜孤揍琐捣礁蛮妖初赴右曲惠剐搞穷苗粮蓉扮疼虾椰裂羹苫葬点碳陈虏躺恃五呢肯姨赂尉朝稿淮臣造儒啪倪灰月攘锯败拳朗刽制辐电酉矫蛆店钵壮辐狡替涎踢蛆油沏萎醋乓扇胺稳欠窃荡航普怂帝狈云矛救蚌涨宿击刻琢胀长厢负洞
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