张发荣 何志涛 姜殿忠 程登
电渣焊技术在建筑钢结构中的应用,成功解决了箱型结构内隐蔽焊缝的焊接问题。水冷丝极电渣焊枪(φ12mm)在工作时,其焊接端部送丝机构由于在工作中长时间处于高温环境之中,焊枪内部的水路循环系统容易遭到破坏,导致在焊接过程中漏水而影响焊接质量。电渣焊工作区剖面如图1所示。我厂经过长时间的探索,整合了一套丝极电渣焊枪的检修方案,针对焊枪工作中的缺陷问题,提出了同种钢材及异种钢材的焊接修复技术。此项技术对焊枪在生产过程中的工作质量提供了保障。
图1 电渣焊工作区剖面
(1)纯铜特性 纯铜应用于焊枪的内壁及连杆、导电嘴等部位。其导热性特别高,在恒温下凝固没有固液共存的温度区间,但焊缝及热影响区仍有较大的热裂倾向。此外,由于纯铜在熔化温度时的表面张力较碳钢及低合金钢小,流动性稍大,故焊接时表面成形能力较差。其化学成分及力学性能如表1所示。
(2) Ni-Cr-Ti型不锈钢特性 0Cr18Ni10Ti奥氏体不锈钢运用到焊枪的外壁部位,工作时承受焊缝区域的高温,具有优异的高温应力破断性能及高温抗蠕变性能,其焊接性较好。但对加热到400~800℃区间时,焊接接头贫铬会产生较为严重的晶间腐蚀问题,故该钢种在焊接后需特别注意冷却温度,尽量避免晶间腐蚀敏化区温度。其化学成分及力学性能如表2所示。
表1 纯铜的化学成分及力学性能
表2 0Cr18Ni10Ti的化学成分及力学性能
(1)纯铜焊接工艺 在焊枪结构中,连杆部位与枪体导丝区域内壁的焊接均为纯铜焊接,且焊接区域较小,连杆连接部位尺寸约为φ4mm,连杆插入枪体导丝区域后进行封闭焊接,且焊接要求较高(见图2)。
连杆与枪体导丝区域内壁的焊接采用气焊进行,焊丝选用大西洋HS201铜焊丝,φ2.0mm,气剂选用专用CJ301。焊前对接头部位进行400~500℃的预热处理,焊接时选择乙炔焰的中性火焰进行,且焊接过程中适当进行小幅度挑弧,使焊接部位焊缝进行有效的熔合,焊接后用手工锉将焊缝接头进行磨光处理,便于水路循环的畅通。
(2)0Cr18Ni10Ti及0Cr18Ni10Ti+T4焊接工艺 为了保证水路循环的顺畅性,在枪体与连杆焊接完毕后需对循环区域进行封套密封。封套为0Cr18Ni10Ti材质不锈钢,涉及封套与枪体外壁(0Cr18Ni10Ti材质)焊接、封套与连杆(T4材质)焊接(见图3)。
因封套的焊接均在枪体外侧,施焊空间相对较大,故封套与枪体、封套与连杆的密封焊接选用TIG焊进行(见图4、图5)。焊接完毕,对封套焊接部位焊缝进行手工锉打磨处理,如图6所示,焊接参数如表3所示。
(3)密封性检测 因焊枪直径较小,且焊缝涂敷面积不大,运用传统的焊缝检测设备存在一定的难度,故根据工厂实际情况用0.8~1.0MPa压缩空气对焊枪检修焊接部位进行碱水测漏试验,确保检修焊缝的密封性质量,同时保证焊枪在高温环境中的工作质量(见图7、图8)。
图2 连杆连接结构
图3 封套连接
图4 不锈钢焊接
图5 不锈钢+纯铜焊接
图6 焊缝打磨
图7 焊枪通气
图8 高压测漏
表3 0Cr18Ni10Ti及0Cr18Ni10Ti+T4焊接参数
通过对电渣焊枪结构进行比较系统的认识,我厂研制并整合了以上电渣焊枪检修工艺方案,对焊枪维护、检修和成本控制起到了显著的成效,同时对焊接质量的控制和焊接技术的研发也具有重大意义。