_等离子弧气刨清根在不锈钢焊接工艺中的应用

这种工艺焊接时， 包括等离子弧气刨清根在内的对
焊缝的处理可保证获得连续完好的焊缝。
3．2 理化试验
根据 AWS D1．6/D1．6M 及产品规格书的要求， 对
工艺试板加工试样后做理化检验， 相关试验及其结
果见表 4。 通过对焊接接头的力学性能试验、 金相组
织观察以及检测出的焊缝中铁素体含量， 可以看出，
使用直径为 38．1 mm 的压头进行 180°弯曲， 试验面均未见裂纹
宏观金相
2 处位置的焊接接头剖面
未发现缺陷 （图 5）
铁素体含量
焊缝区
13％
硬度 HV10 距上表面 2 mm 处及焊缝根部
表5
48 ·工艺与新技术· 文 章 编 号 ：1002－025X(2018)10-0048-04
焊接技术 第 47 卷第 10 期 2018 年 10 月
0．024 0．50 1．12 0．038 0．001 0．050 2 16．79 10．00 2．03 0．05
屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa
伸长率 （％）
312
633
60
焊材选用等级为 AWS/ASME E316LT1－1/－4 的药
芯焊丝。 焊丝熔敷金属的主要化学成分及力学性能
见表 2。
表 2 焊材的化学成分 （质量分数） （％） 及力学性能
预热在焊接应用技术中的作用
周云芳， 戴为志
（中国工程建设焊接协会， 北京 100088）
摘要： 结合工程实践对预热相关技术理论进行了深入浅岀的介绍， 推荐了几种确定预热温度的方法， 使读者进一步了解预热在焊接应
用技术中的作用。
关键词： 预热； 预热工艺； 二次结晶； 确定方法
中图分类号： TG441.1
45°
0~2
0~2
焊接方法
FCAW－G FCAW－G FCAW－G
焊层
打底层 填充层 盖面层
图 2 坡口尺寸及组对形式
表 3 焊接工艺参数
焊接电流 /A
140~160 145~160 150~160
电弧电压 /V
23~25 24~26 23~25
焊接速度 /（mm·min-1）
171 240~540 370~580
Welding Technology Vol．47 No．10 Oct. 2018
使用纯氮气， 工作气体使用 φ（H2）35%+φ（Ar）65%的 混合气体， 并应选用不锈钢电极。 由于采用的是水 冷却， 所以为保证枪头内水循环不出现渗漏， 需在 洁净的环境下组装枪头， 避免各零配件受到污染。
在工艺试验前， 参阅厂家资料对等离子弧气刨 机进行了试验， 得出不锈钢焊接接头背部气刨清根 时 ， 电 流 宜 控 制 在 60 ~80 A， 气 刨 速 度 宜 控 制 在 0．6~1．2 m/min， 电极的高度宜控制在距工件表面 18~ 20 mm， 同时电极应有 45°左右的倾角。 气刨时， 工 件的温度不宜过高， 过高容易导致刨槽表面出现严 重的氧化甚至是烧损 （颜色变黑）， 从而需要打磨， 这样就失去了等离子弧气刨的高效清洁的优势。
1．1 预热的定义
收稿日期： 2018-04-05
预热是指在焊接前对焊件整体或焊接区域局部
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
并且在参数选用合适、 设备操作控制得当的情况下，
气刨出的凹槽表面并未被氧化， 只需将凹槽周围的
氧化屑去除， 必要时用钢丝刷刷一下即可施焊， 极
注： 1．A 为距上表面 2 mm 处， B 为焊缝根部。 2．硬 度 测 点 所 在 区 域 ： 1~3 点 为 母 材 ， 4~8 点 为 HAZ， 9~11 为 焊 缝 ， 12~
16 为另一侧的 HAZ， 17~19 为另一侧的母材。
枪和自动枪， 能够满足多种场合的需求。
参考文献： ［1］ 李亚江． 焊接冶金学： 材料焊接性［M］． 北京： 机械工业出版社，
随着科技的发展， 等离子弧以其高效清洁的特 点优势， 广泛应用于切割， 并且在越来越多的场合 采用。 利用等离子弧进行气刨清根即为等离子弧在 制造业的一种扩展应用， 但是等离子弧气刨是否会 对焊接接头的性能产生不利影响， 通过等离子弧气 刨清根后进行封底焊而获取的焊接接头的性能是否 能 够 满 足 AWS D1．6/D1．6M 及 产 品 规 格 书 的 要 求 ， 应通过实际的工艺试验进行评价， 为此需进行相应 的工艺试验。
文献标志码： B
DOI:10.13846/12-1070/tg.2018.10.015
预热是焊接中普遍应用的一种技术， 对保证 预热是基础理论知识和工程实际经验相结合的技
工程焊接质量起着非常重要的作用。 虽然预热应 术参数， 本文论述了预热的基础理论， 并结合工
用普遍， 几乎人人皆知， 但很多从事工程焊接的 程实例对几种确定的预热温度方法进行了说明，
缝， 工艺采用了清根后进行封底焊的方式， 从而打底焊接时背部不需进行防氧化保护。 相比常规的打磨清根的方式， 等离子弧气刨清
根， 极大地提高了工作效率。 对焊接接头进行无损检测及理化试验， 结果均满足要求， 证明了采用等离子弧气刨进行全熔透焊接接头
的根部处理方式， 并未对焊接接头产生不利影响， 工艺的合理性得以确认。
钢、 不锈钢等多种材料的加工， 但是根据不同的作 业对象， 需使用不同的电极以及保护气体等。 等离 子弧设备一般配有 2 种气刨枪头： 自动枪、 手动枪。 自动枪由 1 台行走小车带动， 通过设置行走小车的 参数， 控制气刨过程。 手动枪为人工控制， 气刨过 程可方便地根据实际情况进行调节。
等离子弧气刨清2 焊接工艺 按照图 2 所示尺寸组对工艺试板。 控制焊接时
的试板温度不高于 150 ℃， 在 2G 位置按照表 3 中的 焊接参数首先将工艺试板组件的坡口焊满， 直至有 一定的余高， 然后对背面根部使用等离子弧气刨机 进行清根， 气刨清根前后工艺试板的根部状态分别 如图 3 和图 4 所示。
化学成分 力学性能
C Si Mn P S Cu Cr Ni Mo
0．032 0．65 1．23 0．021 0．007 0．08 18．97 11．81 2．23
抗 拉 强 度 /MPa
伸长率 （%）
575．8
37．7
1．2 等离子弧气刨设备介绍与操作要求 等离子弧气刨机可用于切割和刨削， 适用于碳
46 ·工艺与新技术· 文 章 编 号 ：1002－025X(2018)10-0046-03
焊接技术 第 47 卷第 10 期 2018 年 10 月
等离子弧气刨清根在不锈钢焊接工艺中的应用
王世达， 程尚华， 朱永强
（蓬莱巨涛海洋工程重工有限公司， 山东 蓬莱 265607）
摘要： 对不锈钢结构采用等离子弧气刨的方式进行清根的焊接工艺进行了分析。 工艺选用气保护药芯焊丝电弧焊。 为获得全熔透焊
收稿日期： 2017-12-20
1 试验材料及等离子弧气刨设备介绍与操作要求 1．1 试验材料
试验板的 母 材 材 质 为 ASTM A240/A240M 316L， 厚度 10 mm。 试板主要化学成分及力学性能见表 1。
表 1 试板化学成分 （质量分数） （％） 及力学性能
化学成分 力学性能
C Si Mn P S Cu Cr Ni Mo N
关键词： 不锈钢焊接； 药芯焊丝电弧焊； 全熔透焊缝； 等离子弧气刨清根； 焊接工艺
中图分类号： TG456.2
文献标志码： B
DOI:10.13846/12-1070/tg.2018.10.014
0 引言 在矿山设备模块中有大量不锈钢结构， 很多地
方采用焊接进行连 接 ， 板 厚 大 多 小 于 20 mm， 为 保 证高效的焊接多采用药芯焊丝电弧焊。 对于药芯焊 丝电弧焊， 为获得全熔透的焊缝， 背部清根是常用 的方式。 常规的此种板厚的不锈钢焊接清根方式是 使用砂轮片进行打磨， 该清根方式效率低下， 工人 的劳动强度大， 工作环境恶劣， 而且在结构的拐角 处， 受空间位置的限制， 砂轮片很难触及打磨位置。 种种限制因素， 使得不锈钢焊接的现场生产效率一 直很低。 寻求一种高效、 且质量可靠的清根方式， 保证能及时完成大量的不锈钢焊接， 对于生产成本 的控制具有重要意义。
相关工作人员对预热的认知不足， 涉及较为深奥 旨在促进读者对预热的理解， 进而提升我国焊接
的焊接应用技术理论要求知之更少， 而关于预热 工程质量。
技术的论述也很少， 进而在工程实践中出现一些
弊 端 ， 对 工 程 质 量 安 全 造 成 一 定 影 响 。 事 实 上 ， 1 预热的定义及相关技术内涵
在不锈钢焊接中， 为保证焊接质量采用等离子弧气
刨的方式清根， 能够得到性能满足 AWS D1．6/D1．6M
要求及业主规格书要求的焊接接头。
表 4 工艺板破坏性试验结果
试验
试验说明
试验结果
拉伸试验
2 个横向拉伸试样
抗拉强度： 573， 577 MPa； 断裂位置均为母材
弯曲试验
2 个面弯， 2 个背弯
气刨参数选择合适时， 气刨后可得到表面光亮 的凹槽 （周围有气刨时所产生的氧化屑） （图 1）。
·工艺与新技术· 47
图 3 气刨前工艺试板的根部
图 4 气刨后工艺试板的根部状态
等离子弧气刨后， 可以看到凹槽 （坡口） 形状 均匀， 但需用风铲或小锤敲掉气刨产生的残留在刨 槽两侧的氧化屑 （图 4 中刨槽两侧的黑色物质）， 然 后用钢丝刷清理待焊区域。 达到焊接的清洁要求后， 再采用表 3 中的参数进行封底焊。
热输入 /（kJ·mm-1）
1．1~1．4 0．4~0．9 0．4~0．5
3 试验及结果分析
3．1 外观检验及无损检测