试谈不锈钢管道焊接工艺模板.doc
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1、n316L 不锈钢管道焊接工艺焊接工艺(1)焊接方法:因为现场多数为不锈钢管道且大小不一,依据不锈钢焊接特点,尽可能减小热输入量,故采取手工电弧焊、氩弧焊两种方法,d 159 mm 采取氩弧焊打底,手工电弧焊盖面。d 159 mm 全用氩弧焊。焊机采取手工电弧焊/氩弧焊两用WS7 一400 逆变式弧焊机。document.write();xno = xno+1; (2)焊接材料:奥氏体不锈钢是特殊性能用钢,为满足接头含有相同性能,应遵照“等成份”标准选择焊接材料,同时为增强接头抗热裂纹和晶间腐蚀能力,使接头中出现少许铁素体,选择HooCr19Ni12Mo2氩弧焊用焊丝,手弧焊用焊条CHSO22
2、 作为填充材料,其成份见表1 和表2。表1 焊丝HOOCr19Ni12Mo2化学成份(%)CSiMnPSNiCrMo0.0120.131.700.0190.00713.2318.722.38表2 焊条CHS022化学成份(%)CCuSiMnPSNiCrMo0.030.200.640.750.020.00711.7719.662.05(3)焊接参数。奥氏体不锈钢突出特点是对过热敏感,故采取小电流、快速焊,多层焊时要严格控制层间温度,使层间温度小于60 。具体参数见表3 。表3 焊接参数接头形式焊缝层次焊接方法焊接材料焊接电流I/A电弧电压U/V焊接速度v/(cm.min)牌号 直径d/mm管对接
3、一层手工钨极氩弧焊HOOCr19Ni12Mo22.575-8010-116-83.283-9011-136-8二层手工钨极氩弧焊HOOCr19Ni12Mo22.575-8010-116-83.285-9312-136-8手工电弧焊CHS0222.580-8525-269-12(4 )坡口形式及装配定位焊。坡口形式采取V 形坡口,因为采取了较小焊接电流,熔深小,所以坡口钝边比碳钢小,约为0-0.5 mm,坡口角度比碳钢大,约为65- 700,其形式见图l 。图1 坡口形式因不锈钢热膨胀系数较大,焊接时产生较大焊接应力,要求采取严格定位焊。对于d89 mm 管采取两点定位,d=89-219 mm采
4、取三点定位,d219 mm 采取四点定位;定位焊缝长度6-8 mm。(5)焊接技术要求: 手工电弧焊时焊机采取直流反接,氩弧焊时采取直流正接; 焊前应将焊丝用不锈钢丝刷刷掉表面氧化皮,并用丙酮清洗;焊条应在200-250 烘干1h,随取随用; 焊前将工件坡口两侧25 mm 范围内油污等清理洁净,并用丙酮清洗坡口两侧25 mm 范围; 氩弧焊时,喷嘴直径2 mm , 钨极为钵钨极,规格2.5 mm ; 氩弧焊焊接不锈钢时,后面必需充氩气保护,才能确保后面成形。采取在管道内局部充氩方法,流量为5-14L/min,正面氩气流量为12 一13L/min 。打底焊时焊缝厚度应尽可能薄,和根部熔合良好,收
5、弧时要成缓坡形,如有收弧缩孔,应用磨光机磨掉。必需在坡口内引弧熄弧,熄弧时应填满弧坑,预防弧坑裂纹。因为该不锈钢为奥氏体不锈钢,为预防碳化物析出敏化及晶间腐蚀,应严格控制层间温度和焊后冷却速度,要求焊接时层间温度控制在60 以下,焊后必需立即水冷,同时采取分段焊接。具体分段方法见图2。这种对称分散焊接次序,即可增大接头冷却速度,又可减小焊接应力。图2 不一样管径分段焊接示意图2 结果( 1 )外观检验无气孔、焊瘤、凹陷及咬边等缺点,成形良好。( 2 )对试件进行拉伸、弯曲试验,各项力学性能指标均满足要求,未发觉未熔合和裂纹等缺点。( 3 )宏观金相检验,发觉焊道熔合良好,熔深为1-1.5 mm
6、 。微观金相检验,其母材及热影响区全部是全奥氏体组织,焊缝金属为奥氏体十铁素体(4 % )组织,完全满足抗晶间腐蚀和抗脆化要求,经煤化企业现场施工确保了焊接工程质量。1 依据不锈钢焊接特点,尽可能减小热输入量,通常采取手工电弧焊、氩弧焊两种; 2 焊接参数。奥氏体不锈钢突出特点是对过热敏感,故采取小电流、快速焊,多层焊时要严格控制层间温度,使层间温度小于60 。 3 因不锈钢热膨胀系数较大,焊接时产生较大焊接应力,要求采取严格定位焊。对于d89 mm 管采取两点定位,d=89-219 mm采取三点定位,d219 mm 采取四点定位;定位焊缝长度6-8 mm。 4 打底焊时焊缝厚度应尽可能薄,和
7、根部熔合良好,收弧时要成缓坡形,如有收弧缩孔,应用磨光机磨掉。必需在坡口内引弧熄弧,熄弧时应填满弧坑,预防弧坑裂纹。 5 外观检验无裂纹、气孔、焊瘤、凹陷及咬边等缺点以我加工不锈钢经验,不锈钢比通常碳钢较软、韧性大,切削时不轻易断削,轻易产生刀瘤而引致烧刀,因为韧,刀具角度比通常相对要锋利一点,适宜快速切削。聂福全. C 4 q T$ O; y( |* Y 在采取钻、铰、镗工艺加工部分奥氏体组织及马氏体组织不锈钢材料如1Cr18Ni9Ti、2Cr13孔时,加工过程中会出现刀具磨损加紧、加工表面完好性差、切屑排除困难等共性问题,严重影响了这类材料零件加工质量、生产周期及加工成本。根据金属工艺学、
8、金属切削原理等理论对上述材质加工难点进行分析,探索出一套行之有效不锈钢材料钻、铰、镗加工工艺。3 J, A0 u& w0 C% b. p/ b机械设计,机械加工,设计软件,机械工程师,设备管理,焊接,液压,铸造,密封,测量,工程机械,粉末冶金,轴承,齿轮,泵阀,工业自动化, $ C2 j& x% X4 Fg2 N* . M; & i 不锈钢材料加工难点分析4 c- a- j* _. x4 + d$ X1 Q# F机械设计,机械加工,设计软件,机械工程师,设备管理,焊接,液压,铸造,密封,测量,工程机械,粉末冶金,轴承,齿轮,泵阀,工业自动化 U$ Y) Y% d, b3 z 不锈钢材料加工难点
9、关键有以下多个方面:/ U n; g/ c5 r) o. c* K+ . J# F0 d+ a; M$ t& N9 Z9 N4 z 1. 切削力大,切削温度高3 Q( $ T( b$ Q6 n1 A# t6 G/ z7 P& j3 M; K机械设计,机械加工,设计软件,机械工程师,设备管理,焊接,液压,铸造,密封,测量,工程机械,粉末冶金,轴承,齿轮,泵阀,工业自动化 该类型材料强度大,切削时切向应力大、塑性变形大,所以切削力大。另外材料导热性极差,造成切削温度升高,且高温往往集中在刀具刃口周围狭长区域内,从而加紧了刀具磨损。中国机械小区7 r- ?7 ( p0 l% y7 ) p& V; h
10、& K1 u# F; xH机械设计,机械加工,设计软件,机械工程师,设备管理,焊接,液压,铸造,密封,测量,工程机械,粉末冶金,轴承,齿轮,泵阀,工业自动化 2. 加工硬化严重; j* Q: V O- x M5 j$ 3 QA J3 S w |! R. n 奥氏体不锈钢和部分高温合金不锈钢均为奥氏体组织,切削时加工硬化倾向大,通常是一般碳素钢数倍,刀具在加工硬化区域内切削,使刀具寿命缩短。8 ; x1 y5 U+ f/ j/ Tf9 o 8 _. G3 I6 0 C. f 3. 轻易粘刀机械设计,机械加工,设计软件,机械工程师,设备管理,焊接,液压,铸造,密封,测量,工程机械,粉末冶金,轴承,
11、齿轮,泵阀,工业自动化, S; C6 U% Pf( Z) 7 I1 O* D* w. d1 |8 p! v% P- n 不管是奥氏体不锈钢还是马氏体不锈钢均存在加工时切屑强韧、切削温度很高特点。当强韧切屑流经前刀面时,将产生粘结、熔焊等粘刀现象,影响加工零件表面粗糙度。机械设计,机械加工,设计软件,机械工程师,设备管理,焊接,液压,铸造,密封,测量,工程机械,粉末冶金,轴承,齿轮,泵阀,工业自动化 8 t) m! 9 hX8 H* E$ ( |, r* n* DT中国机械小区 4. 刀具磨损加紧2 |6 f3 r( t9 8 6 机械设计,机械加工,设计软件,机械工程师,设备管理,焊接,液压,
12、铸造,密封,测量,工程机械,粉末冶金,轴承,齿轮,泵阀,工业自动化; D8 $ K8 b+ p3 t3 k 上述材料通常含高熔点元素、塑性大,切削温度高,使刀具磨损加紧,磨刀、换刀频繁,从而影响了生产效率,提升了刀具使用成本。9 , n, P; N S2 f/ I9 A8 p4 k3 n8 R9 g0 o 不锈钢零件加工工艺8 O9 N- X1 B. q4 2 r8 T# - F中国机械小区 M0 w& A- * A j/ j% & ? 经过上述加工难点分析,不锈钢加工工艺及相关刀具参数设计和一般结构钢材料应含有较大不一样,其具体加工工艺以下:* L/ Z. E6 x# * R+ l( V2
13、p8 g# v6 s6 B3 Y; y- u i/ S 1.钻孔加工中国机械小区) + T! i% 9 u- K( d5 a4 R, I4 s4 0 s- d 在钻孔加工时,因为不锈钢材料导热性能差,弹性模量小,孔加工起来也比较困难。处理这类材料孔加工难题,关键是选择适宜刀具材料,确定合理刀具几何参数和刀具切削用量。钻削上述材料时,钻头通常应选择W6Mo5Cr4V2Al、W2Mo9Cr4Co8等材质钻头,这些材质钻头缺点是价格比较昂贵,而且难以采购。而采取常见W18Cr4V一般标准高速钢钻头钻孔时,因为存在顶角较小、切屑太宽而不能立即排出孔外、切削液不能立即冷却钻头等缺点,再加上不锈钢材料导热
14、性差,造成集中在刀刃上切削温度升高,轻易造成两个后刀面和主刃烧伤及崩刃,使钻头使用寿命降低。0 h5 V9 Y M. B5 K u9 中国机械小区: e- q, 9 U7 a: v (1)刀具几何参数设计 在采取W18Cr4V一般高速钢钻头钻孔时,切削力及切削温度均集中在钻尖上,为提升钻头切削部位耐用度,能够合适增大顶角角度,顶角通常选135140,顶角增大也将使外缘前角减小,钻屑变窄,以利于排屑。不过加大顶角后,钻头横刃变宽,造成切削阻力增大,所以必需对钻头横刃进行修磨,修磨后横刃斜角为4755,横刃前角为35,修磨横刃时,应将切削刃和圆柱面转角处修磨成圆角,以增加横刃强度。因为不锈钢材料弹
15、性模量较小,切屑层下金属弹性恢复大,加之加工过程中加工硬化严重,后角太小会加紧钻头后刀面磨损,而且增加了切削温度,降低钻头寿命。所以须合适加大后角,但后角太大,将使钻头主刃变得单薄,减小了主刃刚性,因以后角应以1215为宜。为使钻屑变窄,利于排屑,还需要在钻头两个后刀面上开交错分布分屑槽。* H/ NP& Q H, r: n6 $ 3 yb: N4 l1 M8 o3 a( P (2)切削用量选择 钻削时,切削用量选择应从降低切削温度基础点出发,因为高速切削将会使切削温度升高,而高切削温度将加剧刀具磨损,所以切削用量中最关键是选择切削速度。通常情况下,切削速度以1215m/min较为适宜。进给量
16、对刀具寿命影响较小,但进给量选择太小将会使刀具在硬化层内切削,加剧磨损;而进给量假如太大,又会使表面粗糙度变差。综合上述两个原因,进给量选择为0.320.50mm/r为宜。1 L: t6 d9 d1 r6 p& B中国机械小区2 U5 n8 p8 V. u$ 0 n* J4 wP2 (3)切削液选择 钻削时,为降低切削温度,可采取乳化液作为冷却介质。3 F9 V5 k& u7 l中国机械小区# Q2 n$ Q1 R6 t& e: b 2.铰孔加工: x q8 I3 A) |) ?4 x% i) M0 g1 2 * j (1)刀具几何参数设计 不锈钢材料铰削加工大部分使用硬质合金铰刀。铰刀结构和
17、几何参数和一般铰刀有所不一样。为增强刀齿强度并预防铰削时产生切屑堵塞现象,铰刀齿数通常比较少。铰刀前角通常为812,但在一些特定情况,为了实现高速铰削,也可采取05前角;后角通常为812;主偏角选择视孔不一样而异,通常情况下通孔为1530,不通孔为45;铰孔时为了使切屑向前排出,也可合适增加刃倾角角度,刃倾角角度通常为1020;刃带宽度为0.10.15mm;铰刀上倒锥应较一般铰刀大,硬质合金铰刀通常为0.250.5mm/100mm,高速钢铰刀为0.10.25mm/100mm;铰刀校正部分长度通常为一般铰刀65%80%,其中圆柱部分长度为一般铰刀40%50%。! R7 S2 C: E3 N+ m
18、- l# pP. u. * . A6 (2)切削用量选择 铰孔时进给量为0.080.4mm/r,切削速度为1020m/min,粗铰余量通常为0.20.3mm,精铰余量为0.10.2mm。粗铰时应采取硬质合金刀具,精铰时可采取高速钢刀具。) h- kC) a G6 ?$ w8 % X$ 1 q& Y1 3 n# ( b8 (3)切削液选择 不锈钢材料铰孔时,可采取全损耗系统用油或二硫化钼作为冷却介质。5 H. C1 f& v! 机械设计,机械加工,设计软件,机械工程师,设备管理,焊接,液压,铸造,密封,测量,工程机械,粉末冶金,轴承,齿轮,泵阀,工业自动化 y5 1 + z( Q! . ? S中
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