管與管對接GTAW焊接參數
鎢極惰性氣體保護焊,英文名稱為 TungstenInertGasWelding,縮寫為 TIG。後來,美國焊接學會將其正式命名為 GasTungstenArcWelding,縮寫改為 GTAW。這裡談談管-管對接 GTAW的焊接參數。
管與管對接管件水準固定(5G)和傾斜固定(6G)全位置焊接時,最主要的問題是電弧對焊接區的累積加熱,特別是小直徑薄壁管對接接頭的焊接,這一難點尤為突出。
其原因是電弧對焊件的加熱速度大於散熱速度,使熱量積聚,最終導致焊接熔池失穩。因此在管件對接的全位置焊接過程中,為始終保持熔池形態穩定,即使熔池的表面張力與重力平衡,必須適當地控制電弧的能量,其解決辦法是,除了採用脈衝電流外,還應分區段程式控制各焊接參數。管子橫斷面周長典型的劃分方法,即將其等分為4個區段。每個區段為90°。
第一區段從D點開始,即從10∶30到13∶30結束,依此類推。不同區段相對應的焊接位置如下:
S10°~90°平焊位置
S290°~180°立向下焊位置
S3180°~270°仰焊位置
S4270°~360°立向上焊位置
管子對接接頭周長區段的劃分
管子對接接頭全位置焊接時,應按不同區段的焊接位置程式控制焊接電流(IP、IB)、焊接速度和送絲速度,使焊接熔池始終處於熱平衡狀態。對於某些規格的管件和導熱性差的管材,還可能要求對焊接區段細分成8等分或16等分。
管件對接接頭全位置焊,按管壁厚度可分別採用自熔GTAW工藝和填絲GTAW工藝。
一、管與管對接自熔GTAW焊接參數
管與管對接自熔GTAW焊接參數主要包括電弧長度(電弧電壓)、焊接速度、焊接電流以及焊接參數的分段程控等。
1. 電弧長度
電弧長度即為鎢極尖端至焊件表面的距離,它取決於焊接電流、電弧的穩定性和兩對接管子的同心度或橢圓度。為獲得優質的焊縫,電弧長度必須保持恆定,按經驗,在薄壁管對接的自熔GTAW焊中,電弧長度應為管壁厚度的1/2+0.25mm。例如管壁厚度為1.0mm,電弧長度應為0.75mm。
2. 焊接速度
焊接速度取決於被焊材料在熔化狀態下的流動性和管壁厚度。
常用的焊接速度範圍為100~250mm/min。管壁越薄,焊速越快。
3. 焊接電流
焊接電流取決於母材的種類、管壁厚度、焊接速度和保護氣體的物理特性。其選用原則是保證焊縫全焊透。
對於奧氏體不鏽鋼的焊接,按經驗數據,壁厚每增加0.1mm,焊接電流提高4A。焊接厚0.8mm的管-管對接接頭時,焊接電流應為32A。
當採用脈衝電流時,應設定4個參數:峰值電流、基本電流、脈沖寬度(持續時間)和脈衝頻率。峰值電流與基值電流的比值一般在2∶1~5∶1的範圍內,通常選用3∶1。
脈衝頻率取決於所要求的相鄰焊點的搭接量,大都取 75%。在薄壁管焊接時,脈衝頻率與焊接速度成正比關係,比例係數約為 25。例如焊接速度選定為 125mm/min,脈衝頻率應為5Hz。
脈衝寬度取決於被焊材料的熱敏感性,並應隨熱敏感性的提高而減小,常用脈衝寬度為20%~50%,通常取35%。
4. 焊接參數的程式設計
在管與管對接全位置焊中,為使焊縫在整個圓周內成形均整,主要焊接參數——焊接電流、焊接速度應按預先設計的邏輯程序進行程式設計,並分區段程式控制。起弧和收弧階段,程式控制焊接電流遞增或衰減。
二、管與管對接填絲GTAW焊接參數
填絲GTAW主要用於壁厚大於3mm的開坡口管-管對接接頭。可以採用兩種操作方法:窄焊道技術和多層單道焊技術。
管與管對接接頭開坡口多層焊縫施焊方法﹕
窄焊道技術
多層單道焊技術
1. 與填充絲有關的焊接參數
與填充絲有關的焊接參數包括填充絲的伸出長度、鎢極與填充絲夾角,鎢極尖端至焊縫端的距離。
填充絲有關的焊接參數
鎢極與填充絲的夾角α應調整至 50°~80°。
鎢極尖端至焊絲端的距離De-f應調整到 1.5~3mm。根部焊道焊接時,推薦調至較大值,以利用填充絲的動能推進熔池,並形成微凸的焊道。對於填充層和蓋面層,De-f應調整到約 2.0mm。這樣,焊絲靠近電弧,易於熔化,可提高焊絲的熔化速度並避免夾絲。
焊絲伸出長度Sf應調整到 8~12mm。如果伸出長度太短,導絲嘴容易被燒壞;如果伸出太長,焊絲將產生扭曲,可能與鎢極相碰,導致焊接過程中斷。
電弧長度應調整到 2~3mm,根部焊道焊接時,電弧長度應降低到 1.0mm,以達到足夠的熔透深度。
2. 其他邊界參數
所謂邊界參數是指在管-管對接全位置自動焊設備中不能進行程式設計的焊接參數。這些參數對焊縫品質的重複性和焊接效率會產生較大的影響。在管-管對接全位置自動焊中,重要的邊界參數有:
保護氣體的種類、純度和流量。
背面保護氣體的種類、純度和流量。
氣體透鏡墊的種類和規格。
鎢極的種類、直徑、端部形狀和伸出長度。
陶瓷噴嘴的尺寸、直徑和長度。
填充絲的牌號、爐批號、直徑、送入傾角和接觸點位置。
焊縫起始點位置。
層間溫度。
焊接電纜的連接方法和部位。
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