双丝GMAW焊接工艺

发布时间：2022-10-05 10:02 热度：

　　通过对核岛安全壳大厚壁板材SA738Gr.B进行2G位置横焊焊接工艺研究，运用双丝GMAW共熔池焊接:由福尼斯TPS5000CMTTWIN焊机和1台ABBIＲB2600机械臂协作的焊接方法，进行实际规格尺寸工艺试验件的焊接，找寻合适的焊接工艺参数。试验结果表明，本次工艺试验件的性能满足设计要求，所得工艺参数可以指导现场焊接施工，实现大厚壁板材的焊接自动化。

　　关键词:双丝GMAW焊;共熔池;SA738Gr.B;2G横焊;工艺参数

　　双丝GMAW焊是新发展起来的高效焊接技术，是一种能实现高速度、高熔敷率、高质量的焊接工艺，随双丝GMAW焊接技术逐步完善和发展，采用协同模式控制的双丝GMAW共熔池焊的应用范围也不断扩大。对于大厚壁板材、大口径工艺管道的焊接，双丝GMAW焊可实现焊接自动化，同时保证焊接质量，提高焊接熔敷效率，从而提高焊接施工效率。对SA738Gr.B大厚壁板材的焊接，目前采用手工焊接方法效率较低，实际生产需选派大量经验丰富的焊工，且劳动强度大，焊材消耗量大，浪费大。因此需使用焊接机械臂及焊机的协作，实现自动化焊接，降低人工投入和资源浪费，同时提高效率，找到切实可行、高效安全的焊接工艺是必要的。

　　1工艺试验

　　1.1试验材料工艺试验使用母材、焊材及规格见表1，Q235B钢主要用于双丝GMAW焊的初步试验，便于观察焊缝成形、熔池形态及焊接过程是否稳定流畅。SA738Gr.B焊材用于焊接工艺试验。表1试验材料材质规格Nmm焊材应用Q235B600×500×10EＲ70S－6拉道试验SA738Gr.B500×300×50EＲ90S－G焊接试验鉴于双丝焊枪结构的特殊性，不易于打底焊，本次SA738Gr.B板材焊接工艺研究采用焊条电弧焊打底。根据目前核电采用的SA738Gr.B焊接坡口形式及尺寸，结合双丝焊枪的特点，采用图1所示K形坡口形式。焊接试验前需要对SA738Gr.B进行预热，预热温度105～200℃，道间温度105～200℃。接头预热宽度不得低于母材厚度的4倍。SA738Gr.B横焊采用如图1所示的坡口，并通过焊接试验中找寻合适的坡口尺寸参数，最终的坡口尺寸和焊接试验工艺参数见表2。图2为实际组对焊条电弧焊打底焊后的试板。1.2焊接试验双丝焊接系统采用福尼斯TPS5000CMTTWIN型，可实现非直流脉冲、脉冲和CMT3种模式自由搭配焊接，经过多次拉道和施焊试验，笔者决定在本次焊接工艺开发时采用脉冲+CMT模式进行焊接试验。采用横焊位置对每块试板进行多层多道焊，同时采用多点测温来控制层间温度，所得出的焊接工艺参数见表3。填充层成形如图3所示，盖面层成形如图4所示。1.3焊后热处理笔者对焊缝成形良好，VT检测符合ASMEⅢ卷NE分卷的试件进行焊后热处理，焊后热处理温度范围为595～620℃，保温时间≥10h，425℃升、降温速率为60～120℃Nh，图5为焊后热处理工艺曲线图。1.4试验结果按ASMEⅢ卷NE分卷对试验件进行UT和ＲT检测，显示无任何缺陷。化学成分分析试验结果见表4。力学性能试验结果见表5。宏观检验结果显示，焊接接头无裂纹、未熔合、未焊透、夹渣以及无超出标准的气孔等缺陷。金相检验结果显示，焊接接头焊缝区为索氏体+贝氏体+铁素体组织，热影响区为马氏体+铁素体+索氏体+点状碳化物组织，母材为铁素体+索氏体+贝氏体组织。

　　2试验分析

　　本次工艺试验共进行了6个项目，以验证焊接接头的工艺性能是否满足相关要求，分别为:拉伸试验(常温、高温)、弯曲试验、冲击试验、宏观检查、金相检查、化学成分分析，从表5的力学性能试验结果可以看出，焊接接头的拉伸、弯曲、冲击、宏观、微观、化学分析成分等指标均符合相关标准要求。焊接试验结果表明，在脉冲+CMT模式下设定主丝电流180～200A，电压25～30V，辅丝电流150～200A，电弧电压15～20V，焊接速度9～12mmNs时，焊接完成的焊接接头无损探伤结果和力学性能是满足要求的。

　　3结论

　　采用SMAW打底，焊材为E9018－G－H4，双丝GMAW共熔池焊接，焊材为EＲ90S－G焊丝，设定脉冲+CMT模式和合理的焊接工艺参数对SA738Gr.B钢进行焊接。试验结果表明，焊缝成形良好，焊接接头的无损探伤结果及力学性能试验结果完全符合相关标准要求，双丝GMAW焊横焊工艺可用于实际产品的生产，有效提高了现场焊接生产效率及合格率，降低了施焊成本，保证了焊接接头质量。

　　参考文献:

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　　［5］蒋善玉．核电站安全壳用SA738Gr.B钢板焊接性能研究［J］．山东冶金，2015(5):42－44．

　　作者：李根 丁超 赵冠鹏