管-管对接GTAW焊接参数大起底,赶紧收藏

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首页休闲益智管道对接更新时间:2024-09-22

钨极惰性气体保护焊,英文名称为Tungsten Inert Gas Welding,缩写为TIG。后来,美国焊接学会将其正式命名为Gas Tungsten Arc Welding,缩写改为GTAW。 这里谈谈管-管对接GTAW的焊接参数。

管-管对接管件水平固定(5G)和倾斜固定(6G)全位置焊接时,最主要的问题是电弧对焊接区的累积加热,特别是小直径薄壁管对接接头的焊接,这一难点尤为突出。其原因是电弧对焊件的加热速度大于散热速度,使热量积聚,最终导致焊接熔池失稳。因此在管件对接的全位置焊接过程中,为始终保持熔池形态稳定,即使熔池的表面张力与重力平衡,必须适当地控制电弧的能量,其解决办法是,除了采用脉冲电流外,还应分区段程序控制各焊接参数。图1所示为管子横断面周长典型的划分方法,即将其等分为4个区段。每个区段为90°。第一区段从D点开始,即从10∶30到13∶30结束,依此类推。不同区段相对应的焊接位置如下:

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。


图1管子对接接头周长区段的划分

管子对接接头全位置焊接时,应按不同区段的焊接位置程序控制焊接电流(IP、IB)、焊接速度和送丝速度,使焊接熔池始终处于热平衡状态。对于某些规格的管件和导热性差的管材,还可能要求对焊接区段细分成8等分或16等分。

管件对接接头全位置焊,按管壁厚度可分别采用自熔GTAW工艺和填丝GTAW工艺。

一、管-管对接自熔GTAW焊接参数

管-管对接自熔GTAW焊接参数主要包括电弧长度(电弧电压)、焊接速度、焊接电流以及焊接参数的分段程控等。

1. 电弧长度

电弧长度即为钨极尖端至焊件表面的距离,它取决于焊接电流、电弧的稳定性和两对接管子的同心度或椭圆度。为获得优质的焊缝,电弧长度必须保持恒定,按经验,在薄壁管对接的自熔GTAW焊中,电弧长度应为管壁厚度的1/2 0.25mm。例如管壁厚度为1.0mm,电弧长度应为0.75mm。

2. 焊接速度

焊接速度取决于被焊材料在熔化状态下的流动性和管壁厚度。常用的焊接速度范围为100~250mm/min。管壁越薄,焊速越快。

3. 焊接电流

焊接电流取决于母材的种类、管壁厚度、焊接速度和保护气体的物理特性。其选用原则是保证焊缝全焊透。

对于奥氏体不锈钢的焊接,按经验数据,壁厚每增加0.1mm,焊接电流提高4A。焊接厚0.8mm的管-管对接接头时,焊接电流应为32A。

当采用脉冲电流时,应设定4个参数:峰值电流、基本电流、脉冲宽度(持续时间)和脉冲频率。峰值电流与基值电流的比值一般在2∶1~5∶1的范围内,通常选用3∶1。

脉冲频率取决于所要求的相邻焊点的搭接量,大都取75%。在薄壁管焊接时,脉冲频率与焊接速度成正比关系,比例系数约为25。例如焊接速度选定为125mm/min,脉冲频率应为5Hz。

脉冲宽度取决于被焊材料的热敏感性,并应随热敏感性的提高而减小,常用脉冲宽度为20%~50%,通常取35%。

4. 焊接参数的编程

在管管对接全位置焊中,为使焊缝在整个圆周内成形均整,主要焊接参数——焊接电流、焊接速度应按预先设计的逻辑程序进行编程,并分区段程序控制。起弧和收弧阶段,程序控制焊接电流递增或衰减。

二、管-管对接填丝GTAW焊接参数

填丝GTAW主要用于壁厚大于3mm的开坡口管-管对接接头。可以采用两种操作方法:窄焊道技术和多层单道焊技术,如图2所示。

图2管-管对接接头开坡口多层焊缝施焊方法

1. 与填充丝有关的焊接参数

与填充丝有关的焊接参数包括填充丝的伸出长度、钨极与填充丝夹角,钨极尖端至焊缝端的距离,如图3所示。

1)钨极与填充丝的夹角α应调整至50°~80°。

2)钨极尖端至焊丝端的距离De-f应调整到1.5~3mm。根部焊道焊接时,推荐调至较大值,以利用填充丝的动能推进熔池,并形成微凸的焊道。对于填充层和盖面层,De-f应调整到约2.0mm。这样,焊丝靠近电弧,易于熔化,可提高焊丝的熔化速度并避免夹丝。

3)焊丝伸出长度Sf应调整到8~12mm。如果伸出长度太短,导丝嘴容易被烧坏;如果伸出太长,焊丝将产生扭曲,可能与钨极相碰,导致焊接过程中断。

4)电弧长度应调整到2~3mm,根部焊道焊接时,电弧长度应降低到1.0mm,以达到足够的熔透深度。

2. 其他边界参数

所谓边界参数是指在管管对接全位置自动焊设备中不能进行编程的焊接参数。这些参数对焊缝质量的重复性和焊接效率会产生较大的影响。在管-管对接全位置自动焊中,重要的边界参数有:

1)保护气体的种类、纯度和流量。

2)背面保护气体的种类、纯度和流量。

3)气体透镜垫的种类和规格。

4)钨极的种类、直径、端部形状和伸出长度。

5)陶瓷喷嘴的尺寸、直径和长度。

6)填充丝的牌号、炉批号、直径、送入倾角和接触点位置。

7)焊缝起始点位置。

8)层间温度。

9)焊接电缆的连接方法和部位。

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