一种承压设备承压焊缝实芯焊丝气体保护焊工艺 【技术领域】
本发明涉及一种承压设备承压焊缝实芯焊丝气体保护焊工艺。
背景技术
对于直径8米以上的大型承压容器焊缝的焊接，能适用埋弧焊的基本上都采用埋弧焊自动焊接工艺，而对于埋弧焊不适用的焊缝，通常采用手工电弧焊接。手工电弧焊接不仅效率低，而且焊接质量也受到认为因素的影响，质量不稳定。
为了提高焊接效率，保证焊接质量，人们尝试对承压容器焊缝的焊接全部采用埋弧自动焊工艺。由于埋弧焊只适用平缝焊接，因此工作人员将待焊接的容器放置到可以使容器转动的设备上，使待焊接容器卧倒并能转动，这样就可以使用高效率的埋弧焊工艺了。通常是将承压容器放置到滚轮架上使之转动。但是随着石油化工装置的大型化乃至超大型化，容器的直径不断增大，但容器壁厚却不需同比例增大，因此出现了容器壁板相对较薄的现象，若仍采用上述卧式埋弧自动焊，则不仅需要在设备内部或外部加设加固圈以保证容器筒体在转动过程中的稳定性，而且，当容器直径达到八米以上时，设备主焊缝外侧需要在10米以上的高空进行焊接，施工安全性差，同时容器转动时与滚轮接触部位局部应力过高，对容器材料造成损伤。鉴于此，此类焊缝的焊接仍旧以效率低下的手工电弧焊为主，这需要投入大量优秀焊工，增加了设备制造的成本，而焊接质量却不能得到保证。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种焊接效率高、焊接质量好的、用于大型承压设备承压焊缝实芯焊丝气体保护焊工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该承压设备承压焊缝实芯焊丝气体保护焊工艺，其特征在于包括下述步骤：
①根据待焊接容器的材质选用相匹配的焊丝；
②采用二氧化碳和氩气二元保护气体，调节保护气体中氩气的比例为70-90v％，其余为二氧化碳；
③根据带焊接设备的材质、壁厚确定焊接电流、电压和焊接速度；
④合通气体保护焊机的电源，开始焊接；
⑤焊接完毕后，对焊缝进行焊后热处理。
所述焊丝的选择原则是与所述带焊接容器的化学成份相同，例如带焊接容器有A、B、C三种组分组成，那么焊丝也有A、B、C三种组分组成；采用氩气和二氧化碳二元保护气体能够有效提高焊缝的冲击韧性；在带焊接容器材质和壁厚确定的情况下，焊接电流、电压和焊接速度也随之确定；而焊后的热处理对不同的材质有不同的要求，例如对低温钢采用的容器，其焊后热处理通常是在540-580℃的温度下处理1-4小时，而对耐热钢则是在690±14℃的温度下处理2-4小时，处理时间和容器的壁厚和材质有关。
本发明由于采用了氩气和二氧化碳二元保护气体，可有效提高焊缝的冲击韧性，确保了焊接质量，同时由于采用埋弧焊替代了传统的手工焊条焊接，焊接效率大大提高。
为了提高焊接过程的自动化，进一步确保焊接质量的均匀性，所述气体保护焊机的焊枪可以放置在爬行小车上，所述爬行小车能沿在所述带焊接容器的外壁上沿所述焊缝以一定的速率位移。通过爬行小车移动的速率来控制焊接速率，焊接质量均匀，焊接效率高。
作为上述方案的改进，可以在所述待焊接容器的外壁或内壁上沿所述焊缝设置有轨道，所述爬行小车设置在该轨道上，通过轨道来保证爬行小车的运行轨迹。
为了方便轨道的安装和拆卸，所述轨道为能够吸附在所述待焊接容器的外壁或内壁上的磁性轨道。
或者还可以在所述轨道和所述待焊接容器的外壁或内壁之间设有能将两者吸附在一起的磁块。
由于焊缝通常有一定的宽度，焊接时需要在焊缝的宽度范围内摆动焊丝，因此作为上述方案的改进，可以在所述爬行小车上设有摆动器，所述气体保护焊机的焊枪放置在该摆动器上。该摆动器可以实用常规技术中的能摆动的设施。
与现有技术相比，本发明能够应用于各种材料的、大直径的承压容器的环缝焊接，焊接效率高，焊接质量好，尤其是二元保护气体的使用，大大提高了焊缝的冲击韧性，使大型、超大型承压容器的制造质量和进度都能得到保证，且成本也相对较低。设备直径越大本发明的效益越明显。
【附图说明】
图1为本发明实施例中焊接设备的立体示意图；
图2为图1中喷嘴、焊丝和导电嘴的局部放大平面结构示意图；
图3为本发明实施例中焊接系统示意图。
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
将该承压设备焊缝实芯焊丝气体保护工艺应用于100万吨/年乙烯装置的多台09MnNiDR塔器的环缝焊接中。塔器直径8.2米，壁厚从24-40mm不等。
如图1所示，大型塔器通常是先将筒节组焊成若干大段，然后再分段合拢组焊成整体。图1所示为将左右两个分段进行组焊，在承压设备壳体1的外壁上距离分段合拢环缝20cm左右沿分段合拢环缝3平行固定磁性轨道2，在轨道2上放置爬行小车4，该爬行小车4由电机驱动，通过齿轮与磁性轨道上的齿条结合，通过调节爬行小车4面板上的按钮，可以使爬行小车4在轨道2上以一定的速度匀速移动。爬行小车4的移动速度即为焊接速度。爬行小车4上面另安装有摆动器5，焊枪6则固定在摆动器5上面，摆动器5可带动焊枪6在垂直于焊缝方向实现左右摆动，以保证焊接质量并使焊缝成型美观。
本实施例选用德国蒂森公司生产的低温钢用实芯焊丝，牌号为T Union GM Ni2(型号为ER80S-G(Ni2mod))，焊丝直径φ1.2mm，焊丝化学成分如表1所示。
表1
焊丝牌号 C Mn Si S P Ni Cr Mo Cu V Al
T Union GM Ni2 0.07 1.04 0.65 0.008 0.005 2.26 0.002 0.005 0.10 0.001 0.003
氩气与二氧化碳体积比80％Ar+20％CO
2。调节焊接电流为180-260A，电弧电压28-32V，焊接速度8.0-15.0cm/min。
如图1分段合拢环缝的焊接时全位置焊接，因此在整个焊接过程中，需要焊接操作人员对焊接电流、电弧电压和焊接速度进行微调。
本实施例中的焊机采用唐山松下生产脉冲气体保护焊机，型号为500GL3。
如图3所示，将焊机7、混合气体容器8和送丝机9进行连接，然后将焊枪6固定在摆动器5上并使焊丝10对向环缝3。
启动焊机7，打开混合气体容器8的阀门，在爬行小车4上设置好其移动速度即焊接速度，按下焊接启动按钮，混合气体从喷嘴11中喷出，约3秒钟后，送丝启动，形成电弧与焊接熔池，混合气体将电弧和焊接熔池与外界隔开，同时爬行小车4开始行走，并在摆动器5的带动下焊枪左右摆动。
根据待焊接容器的壁厚，可能需要多层焊接。爬行小车沿轨道行驶一圈后，该环缝的一层焊接即告完成
与现有的手工焊接相比较其焊接效率：
本实施例中的直径为8.2米、壁厚为40mm的一条分段环缝，若采用手动电弧焊接，两名焊工约需要两天时间完成全部焊接工作，而若采用实芯焊丝GMAW工艺，则一名焊工不用一天即可以轻松完成，且焊缝外观成型美观；并且手工焊接后还需要进行打磨，不仅需要另外增加时间，还需还增加打磨成本；而采用本实施例的工艺焊后不再需要打磨。
焊接完毕后需要进行消除应力热处理，本实施例中的热处理温度为540～580℃，时间2-3小时。焊接时间是根据壁厚来确定的，每25mm的厚度需要1小时。热处理后对焊缝进行力学性能试验，本实施例中环缝在-70℃冲击试验结果为焊缝区120-160J，热影响区为160-240J，大大超过设计要求的34J指标，完全满足性能要求。
本实施例中未涉及部分与现有技术相同。