手提式灭火器筒体的焊接工艺评定研究

摘要：焊接作为手提式灭火器筒体生产中的重要工序，是保证手提式灭火器质量的关键，也是保证手提式灭火器安全运行的重要条件，而焊接质量的好坏是由焊接工艺决定的，因此，保证手提式灭火器筒体生产中焊接工艺的合理性至关重要。本文对目前应用于手提式灭火器筒体的焊接工艺进行研究，拟定焊接工艺评定方案，并对工艺评定方案的合理性进行验证，为制定手提式灭火器筒体的产品标准提供技术依据。

关键词：手提式灭火器； 筒体； 焊接工艺

1 前言

目前应用于手提式灭火器筒体中的生产方法种类繁多，又缺少针对手提式灭火器筒体焊接工艺评定的相关标准来规范生产，使得市场上的手提式灭火器质量参差不齐，对产品的使用带来了安全隐患。焊接作为手提式灭火器筒体生产中的重要工序，是保证手提式灭火器质量的关键，也是保证手提式灭火器安全运行的重要条件，而焊接质量的好坏是由焊接工艺决定的，因此，保证手提式灭火器筒体生产中焊接工艺的合理性至关重要。通过调研得知目前手提式灭火器筒体的焊接工艺主要为两种：制管线焊接（氩弧焊Ar）和自动熔化极气体保护焊。本文针对这两种焊接工艺进行对比研究，拟定焊接工艺评定方案，并对工艺评定方案的合理性进行验证，为制定手提式灭火器筒体的产品标准提供技术依据。

2 焊接工艺评定试验方案

经调研得知，目前应用于手提式灭火器筒体生产的材料大多数为Q195，是一种碳素结构钢，σs≥195MPa，σb≥315MPa，具有高的塑性、韧性和焊接性能，良好的压力加工性能。根据筒体材料的焊接特性及筒体的结构特征，拟定焊接工艺评定试验方案如下：

2.1 外观检查

不允许咬边，焊缝和热影响区表面不得有裂纹、气孔、弧坑、凹陷和不规则的突变，焊缝两侧的飞溅物必须清除干净；同一焊缝宽度应均匀，余高不超过2mm。

2.2 机械性能试验（拉伸、弯曲、显微硬度）

常温下机械性能检测，焊接接头的强度和显微硬度指标不低于母材标准值[1]。

2.3 金相检验

焊接结构的服役能力和工作可靠性，既取决于焊缝区的组织和质量，也取决于热影响区的组织和宽窄。因此对焊接接头组织进行金相观察与分析已成为焊接生产与科研中用以评判焊接质量优劣，寻找焊接结构的失效原因的一种重要手段[2]。本文参照ISO 17639-2003“金属材料焊缝的破坏性试验-焊缝宏观和微观检验”，检验焊缝根部应焊透，焊缝金属和热影响区不允许有裂纹、未熔合。

3 工艺评定试验结果与分析

本文对两种焊接工艺（筒体材料选用Q195，工艺参数如表1）的筒体取材进行评定性试验并对其进行对比分析。

3.1 外观检查

两组样品的焊缝均匀，焊缝和热影响区表面无裂纹、气孔、弧坑、凹陷和不规则的突变等缺陷。

3.2 机械性能试验

拉伸试验：试验方法按GB5100“钢质焊接气瓶”和GB/T228“金属材料 拉伸试验”进行，试样2个。

弯曲试验：试验方法按GB5100“钢质焊接气瓶”和GB/T2653“焊接接头弯曲试验方法”进行，测定焊接接头的完好性和塑性，弯曲180°后拉伸面上的焊缝和热影响区内沿任何方向不得有单条长度大于3mm的开口缺陷，试样4个（面弯2个，背弯2个），宽度为20mm，长度150mm。

显微硬度：试验方法按GB/T4340“金属材料 维氏硬度试验”进行。

常温下两组焊接接头试样的强度均高于母材标准值，断口位置均发生在母材，表明焊缝强度均合格。显微硬度指标均不低于母材标准值，面弯和背弯试验合格，无裂纹，表明三组焊接接头的塑性良好。

3.3 金相检验

金相组织：基体为铁素体+渗碳体，热影响区为贝氏体，两组试样焊缝根部均焊透，焊缝金属和热影响区无裂纹、未熔合等缺陷。

4 验证性试验

4.1 水压爆破试验

两种焊接工艺各取两具进行试验，试验方法按GB4351.1-2005“手提式灭火器 第1部分：性能和结构要求”进行。水压试验：采用水作加压介质，水温不应低于5℃，试验时先升压至1.4MPa，然后卸压，反复进行数次以排除水中气体，然后缓慢、均匀升压至2.1MPa，在此压力下保压1min并观察是否有泄漏、破裂和可见的变形。爆破试验：将经水压试验合格后的筒体用和水压试验相同的方法缓慢均匀升压，直到筒体破裂，记录爆破压力和容积变形率，破口形状[3]。试验结果如下表。

两组样品的水压爆破性能均符合标准GB4351.1-2005“手提式灭火器 第1部分：性能和结构要求”6.10.1.1，6.10.1.2条款要求。

4.2 疲劳试验

两种焊接工艺各取两具进行试验，试验方法按GB/T9252 “气瓶疲劳试验方法”进行，循环压力的上限值为2.1MPa，循环次数12000次，试验后筒体应无裂缝、泄漏等缺陷[4]。疲劳试验后，按GB4351.1-2005“手提式灭火器 第1部分：性能和结构要求”进行爆破试验，记录爆破压力和容积变形率，破口形状。试验结果如下表。

两组样品的疲勞试验性能均符合标准GB4351.1-2005“手提式灭火器 第1部分：性能和结构要求”6.10.1.4条款要求。

4.3 筒体压扁试验

两种焊接工艺各取两具进行试验，试验方法按GB4351.1-2005“手提式灭火器 第1部分：性能和结构要求”进行，将筒体的中间分别安装在两个顶端半径为12.5mm、厚度为25mm，宽度大于筒体直径的压块中，在垂直于筒体的纵轴方向上压扁，焊缝应与压块成90°，压扁应在30s～60s之间发生，压扁后的尺寸为筒体外径的1/3。压扁后对其进行水压试验，不应有泄漏、破裂等缺陷。试验结果如下表。

两组样品的压扁试验性能均符合标准GB4351.1-2005“手提式灭火器 第1部分：性能和结构要求”6.10.1.3条款要求。

5 结论

焊接工艺评定试验结果表明，两组焊接筒体的机械性能均满足评定标准的要求，两种焊接工艺均适合于手提式灭火器筒体的生产要求，通过验证试验表明制定的焊接工艺评定方案合理，满足手提式灭火器筒体焊接的要求，可为制定手提式灭火器筒体的产品标准提供技术依据。

作者简介：

李音，（1987-），男，汉族，应急管理部上海消防研究所助理研究员，从事灭火器及相关产品的研究与检验工作。

参考文献：

[1] NBT 47014-2011 承压设备焊接工艺评定 [S]

[2] 徐卫东.焊接检验与质量管理[M].机械工业出版社.2008.

[3] GB4351.1-2005.手提式灭火器第1部分：性能和结构要求 [S]

[4] GB8109-2005 推车式灭火器 [S]