1、焊接工作的重要性
壓力容器具有爆炸危險,一旦發生爆炸,將是災難性的。事實證明壓力容器的漏泄和爆炸大多源于焊接接頭的斷裂。因此,焊接質量是確保壓力容器安全可靠的關鍵。國家對壓力容器焊接有嚴格要求,制造單位在焊接前必須確保焊接工藝評定和焊工持證上崗。
在壓力容器制造的諸多工序(如下料、機加、成形、焊接、檢測等)中,唯獨焊接不能外委,要求采用本廠的焊接工藝和由本廠的焊工焊接。這些都說明了焊接對壓力容器的重要性。
樹立焊接質量意識
做為鎢極氬弧焊工需要樹立四種焊接質量意識:干凈意識;保護意識;焊透意識;飽滿和美觀意識。
2、焊前處理
清潔程度對鈦鎳材的焊接質量有很大影響,雜質如水分、油脂、銹蝕、氧化膜等熔入焊縫金屬中將會出現氣孔、夾雜、裂紋等缺陷。應特別注意表面不可殘留含硫和含鉛的物質。鎢極氬弧焊鈦時更容易出現氣孔,因其焊絲中不像鎳材焊絲含有Mn、Ti、Al等脫氧劑。
2.1.1鎳材焊接前在坡口及其兩側20mm寬度的表面可用不銹鋼絲刷或金屬銑頭清除氧化膜,用丙酮或酒精去除油脂、灰塵與其它污染物。鎳材坡口表面熱切割產生的氧化層需打磨去除干凈,見金屬光澤。
鎳的氧化膜熔點比母材金屬高很多(如鎳的氧化膜熔點2090℃,純鎳的熔點1450℃,相差約640℃),在焊接過程中氧化膜不被熔化掉將導致焊縫金屬夾渣。因此,這種氧化膜在焊接之前必須清除掉。
2.1.2鈦及鈦合金焊絲、坡口表面及其兩側20mm范圍應進行表面清潔。可根據表面污染程度選用脫脂或機械清理。清理干凈的焊絲和焊件,不應再直接用手觸摸。氣割、等離子切割等火焰方法加工的坡口,應從變色部分機械加工掉2~3mm。
加工后的坡口表面應平整、光滑、不得有裂紋、分層、夾雜、毛刺、飛邊和氧化色。坡口表面應呈銀白色金屬光澤。特別應注意的是噴砂面鈦板的坡口兩側10mm范圍內必須去除氧化膜,見金屬光澤后再焊接。否則,將會出現焊縫邊緣氣孔。
2.1.3換熱器未穿管前,換熱管整根管子清除表面附著物;管端清除表面氧化膜、油污、水漬和毛刺;清潔長度不小于管外徑,且不小于25mm。管板和折流板整體去除油污和毛刺。換熱管伸出管板過長時,應用機械方法削平,不能用砂輪打磨。
2.1.4鈦-鋼復合板起邊后的坡口(圖1所示)邊緣10mm范圍內的殘余鈦打磨去除干凈。這種殘余鈦熔入鋼焊縫將會形成微裂紋。
2.1.5鎳鋼復合板臺階式坡口(圖2所示)邊緣的殘留高合金必須打磨去除干凈。這種高合金熔入鋼焊縫將會產生脆硬相或出現裂紋。
2.1.6復合板(包括鈦-鋼和鎳-鋼)復層焊接前整個筒體內部清理干凈,無灰塵鐵削等臟物。復層坡口兩側各25mm內的表面和鈦蓋板表面焊前拋光處理和丙酮擦洗。
2.1.7焊絲用丙酮擦洗干凈后再使用。
焊前處理就是講究干凈:廠房干凈;焊件干凈;焊絲干凈;人干凈。專業鈦鎳材容器制造廠應有潔凈廠房,操作人員應穿干凈的工作服和潔凈的皮質手套。
2.2氬氣保護
母材和焊材表面必須清潔,防止污染物質熔入焊縫;高溫熔池和高溫焊道必須得到惰性氣體的有效保護,防止焊縫金屬的氧化,這兩點是獲得優質焊接接頭的重要條件。因此,氬氣保護是焊接鈦鎳材的最基本要求。氧化將會削弱焊接接頭的力學性能和耐蝕性能。
焊接鈦鎳材要有保護意識并掌握保護技術。金屬的活性越高對保護的要求越嚴格,鈦材要求使用99.99%的純氬,鋯材要求使用99.999%的高純氬,鉭材應在密閉的充氬的氣室中焊接。
根據焊接接頭的實際形狀制作適宜的保護工裝(通常叫保護盒),是鎢極氬弧焊工應具備的技能,也是焊接鈦鎳材的一項重要準備工作。因此,焊工有兩重任務,一是焊好,二是保護好。焊接和保護二者相輔相成,焊好保護不好沒用,保護好焊不好也沒用。沒有合適的保護措施禁止焊接。
保護有拖罩保護和充氬保護兩種方式,能用拖罩保護不用充氬保護。充氬的空間往往較大,不僅保護效果不好而且費氣。
2.2.1只要采用鎢極氬弧焊,就必須對高溫(鈦材為400℃以上)熔池或焊道進行氬氣保護,即使是普通碳鋼。碳鋼、不銹鋼第一層焊接用氬弧打底時,背面也應用氬氣保護。碳鋼保護好也是銀白色的。不保護的接頭射線檢測是沒有問題的,但性能(尤其是背彎)就不一定合格了。
2.2.2用鎢極氬弧焊組對工件點焊定位時,背面能用拖罩保護時用拖罩保護。對于小直徑對接口可以充氬保護。
2.2.3換熱器換熱管與管板焊接時有兩種形式,一種是管頭熔倒(破頭焊),一種是管頭不熔倒(留頭焊)。破頭焊加銅堵(圖3所示),防止和減少焊接時焊把噴嘴氬氣流失。留頭焊在管內加保護工裝(圖4所示),通氬氣保護。
留頭焊的管伸出長度應達到4mm或以上,以便焊接時管頭不被咬豁。若需要焊后可將管頭用機械的方法削至符合圖樣要求的長度。留頭焊除了保證根部熔合外,應特別注意管內壁不氧化、不熔化。
2.2.4在氧化的焊道上焊一層保護完好的焊道是極其錯誤的,尤其對于先拼板后成形的鈦封頭或筒體縱縫。
2.2.5鈦材焊后表面應呈銀白或淡黃色,不應出現藍色。靠用第二遍焊接或用焊把一燎去除藍色的作法是錯誤的。正確的做法是刷掉或磨掉氧化的熔敷金屬。
2.2.6鈦鋼復合板設備,檢漏孔起三個作用:焊接鈦蓋板時由檢漏孔通入氬氣保護背面;焊后打氣密檢漏;運行中的泄漏信號孔。
鈦鋼復合板筒體焊接時應按圖5所示設計檢漏孔(焊檢漏嘴)和氣路阻斷(銀釬焊),即縱縫上2個檢漏孔,環縫上2個檢漏孔(如圖6所示);氣路阻斷后縱焊縫和環焊縫不聯通。第一層焊接時,在待焊的鈦蓋板正面兩側貼紙,邊焊邊揭(如圖7所示)。
一側揭紙的長度不超過250mm,一次焊接的長度不超過200mm,兩側交替進行。第二層焊接時,由檢漏孔繼續通氬氣保護。由檢漏孔通氬氣時,一部分氬氣流向焊接區域,另一部分氬氣從另一個檢漏孔流出。
2.2.7由于鈦制容器薄板居多,當在筒體或封頭上焊接附件時,對應的另一側不應氧化。
在實際手工焊接操作中,一名焊工焊接需要一名或二名保護工保護。保護工需注意力集中,要緊跟焊把的移動而移動保護拖罩,這叫跟盒保護(如圖8、圖9所示)。正面跟盒的保護工不能跟的太緊而碰撞焊把影響焊工操作,或跟的太慢保護效果變差。背面跟盒的保護工要根據焊接熔池亮點的移動而時時移動保護拖罩。因此,一條優質焊縫的獲得是焊工和保護工相互配合的結果,保護工是有功勞的。
由于焊件結構的多樣復雜性做好保護工作是不容易的,應得到足夠的重視。在焊接前做好保護工裝,并得到驗證。應著重解決好鎳材膨脹節、鈦材封頭、彎頭、三通、鈦鋼復合板的焊接保護。
2.3焊透
未焊透等于削弱承壓厚度,跟裂紋一樣是不允許存在的焊接缺陷,涉及到壓力容器的安全。
壓力容器的A、B類對接接頭因需經過射線檢測,絕大多數的情況下是能焊透的。未焊透經常出現在接管與筒體的D類角接接頭上,尤其是帶補強圈的情況。由于這種焊接接頭往往沒有射線或超聲波檢測要求,長期以來操作人員沒有養成焊透意識。若不做出特別提示,接管焊不透的情況較多。
焊透需要坡口加工到位,既方便焊透又不能有很大的組對間隙。有條件的可以機加工坡口,沒條件的可以用等離子或火焰切割,但要留有修磨余量。
檢測手段跟上是培養焊工焊透意識的重要手段。
2.4焊縫飽滿和美觀
所謂焊縫飽滿就是對接接頭的焊縫填充金屬不低于母材表面,角接頭的焊腳高度達到圖樣要求。焊縫是否飽滿與焊接層數有關,不飽滿是焊接層數不夠。焊縫飽滿和焊腳高度是最容易解決的問題,只是常常被忽視。焊縫成形一致,焊波均勻即是美觀。
在保證焊縫內在質量合格的情況下,追求焊縫的外在美觀,這是焊接操作的最高境界。內外都華麗是焊接質量的終極目標。焊縫外觀檢驗合格不一定能達到美觀的程度。評定美觀的標準是什么?在這里只有一條就是看著“舒服”,如同欣賞一件工藝品。
不要把焊縫返修當成焊縫不美觀的理由,必須明確焊接返修是對焊縫表面質量最嚴重的破壞,應力圖避免焊接返修。
因此,應樹立“焊就焊好,還求更好,一次焊好”的焊接理念。
“焊就焊好”是保證焊接接頭的綜合性能合格,這是最基本的要求;
“還求更好”是焊道美觀;
“一次焊好”是不返修,不破壞焊縫外觀質量,不浪費時間和材料。
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