（江蘇雙良鍋爐有限公司，江蘇 江陰 214444）

0 前言

承壓設備上筒體縱環(huán)縫多采用埋弧焊進行焊接，由于焊接工作量大，如何利用新設備在保證產品質量的前提下提高生產效率，成為企業(yè)不斷探索的課題。雙絲埋弧焊是一種先進高效的焊接方法，雙絲的引入減少了焊接道次，顯著提高焊接生產效率[1]。但雙絲埋弧焊固有的焊接線能量大，容易導致接頭力學性能惡化，影響焊接接頭的使用[2-3]。本研究在單絲埋弧焊免清根工藝應用的經驗基礎上，通過焊接工藝試驗，優(yōu)化焊接工藝參數(shù)，保證接頭力學性能，同時由于背部無需采用碳弧氣刨清根，在提高生產效率的同時改善了生產作業(yè)環(huán)境，為雙絲埋弧焊應用于承壓設備筒體縱環(huán)縫焊接提供技術參考。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料

試驗采用Q245R鋼板，板厚20 mm。焊接材料采用H08MnA焊絲配SJ101焊劑。

1.2 焊接方法

為驗證雙絲埋弧焊的焊接質量，試驗增加一組常規(guī)單絲埋弧焊焊接試板，焊后將相關力學性能與雙絲埋弧焊進行對比。

雙絲埋弧焊的前導焊絲采用直流反接，直徑φ4.0，與試板垂直，后續(xù)焊絲使用交流，雙絲之間距離15 mm，焊絲間夾角10°；單絲埋弧焊采用直流反接，焊絲直徑φ4.0。

1.3 坡口準備

埋弧焊免清根焊接工藝能否確保焊縫根部熔透且打底焊接時不致燒穿鈍邊，很大程度上取決于坡口形式[4-5]。根據(jù)單絲埋弧焊免清根工藝應用的經驗基礎[6]，采用的坡口形式如圖1所示。

圖1 試板坡口形式Fig.1 Groove type of test plate

1.4 焊接工藝參數(shù)

為了解決雙絲埋弧焊固有的焊接線能量大的特點，在保證焊接接頭質量的前提下，經過多次焊接試驗，盡量控制好焊接線能量，焊接工藝參數(shù)如表1所示。

表1 焊接工藝參數(shù)Table 1 Welding process parameters

1.5 力學性能試驗

焊后按照NB/T47014的要求進行拉伸、彎曲、沖擊等力學性能試驗。

2 工藝應用合理性分析

2.1 焊接工藝性能

雙絲埋弧焊采用前絲直流、后絲交流的焊接方式，前絲直流電弧的穿透力較大，能夠增大熔深，后絲則有增大焊道寬度和美觀焊縫成形的作用，與單絲埋弧焊相比，生產效率得到了極大的提高。此外，雙絲埋弧焊中后絲有一個后傾角，能有效改善焊縫形狀，降低余高，減小焊接過程中產生未熔合和夾渣的可能性，提高焊接質量。雙絲埋弧焊焊接過程中，前、后焊絲的焊接工藝參數(shù)共同決定了熱輸入、最終組織形態(tài)和使用性能。焊接過程中正面第一道在控制好熱輸入量的前提下，熔深應大于1/2鈍邊厚度，以保證背面無需碳弧氣刨清根、直接進行埋弧焊蓋面。

2.2 單、雙絲埋弧焊接頭力學性能對比

2.2.1 抗拉強度

焊接接頭力學性能結果如表2所示?？梢钥闯觯p絲自動埋弧焊焊接接頭的抗拉強度與單絲自動埋弧焊相比變化不大。這表明單、雙絲自動埋弧焊焊接工藝穩(wěn)定性較好，焊縫金屬抗拉強度無顯著變化，均能達到母材性能的要求。

表2 焊接接頭力學性能試驗結果Table 2 Mechanical test result of welding joint

2.2.2 彎曲性能

單、雙絲埋弧焊焊接接頭側彎試驗均無裂紋出現(xiàn)，試驗合格。

2.2.3 沖擊性能

雙絲埋弧焊的單道熱輸入量大于單絲埋弧焊的熱輸入量，表現(xiàn)在焊縫及熱影響區(qū)單絲埋弧焊0℃沖擊吸收能量高于雙絲埋弧焊。這是因為熱輸入量大，焊縫及熱影響區(qū)高溫停留時間延長，使得晶粒粗大，從而降低沖擊韌性，但均符合母材的性能要求。

從力學性能試驗的結果來看，只要控制好焊接線能量，雙絲埋弧焊的力學性能與單絲埋弧焊一樣，都能滿足母材及承壓設備對焊接接頭的力學性能要求。

2.3 生產效率及能耗分析

2.3.1 提高生產效率

由表1可知，雙絲埋弧焊相對單絲埋弧焊單道焊縫的焊接速度可提高30%～40%，同時減少焊接層道次，以及層間清理及其他輔助時間，大大提高生產效率，縮短生產周期；背面無需碳弧氣刨清根及砂輪打磨工序，進一步縮短焊接生產周期，提高生產效率。

2.3.2 降低能耗及成本

在焊接熱輸入不變的情況下，雙絲埋弧焊熱輸入效率高，其高速度的焊接有效降低了工件二次加熱所帶來的能量損耗，包括工件的熱量損耗、焊劑的二次熱量損耗等，與單絲埋弧焊相比，熔敷效率更高，能耗降低。由于焊接速度的提高、焊接層道數(shù)及焊材用量的減少，大大降低了企業(yè)的生產制造成本。

2.3.3 改善車間生產環(huán)境

從源頭上消除了碳弧氣刨清根產生的明弧刺激、粉塵及噪聲對工人身心健康的影響，改善車間生產作業(yè)環(huán)境，為公司降低制造成本的同時也獲得了積極的社會效益。

3 結論

（1）在合適的焊接工藝參數(shù)下進行焊接，雙絲埋弧焊接頭的各項性能指標均滿足母材及相關標準的各項要求。

（2）與傳統(tǒng)單絲埋弧焊相比，雙絲埋弧焊生產效率顯著提高，生產周期縮短，能耗降低。

（3）雙絲埋弧焊不清根工藝技術在改善生產作業(yè)環(huán)境、降低制造成本的同時也獲得了積極的社會效益。

[1]陳祝年.焊接工程師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[2]張承德，王成文，邢均田，等.雙絲窄間隙埋弧焊的高壓容器生產中的應用[J].焊接，1990（7）：16-20.

[3]伍小龍，徐衛(wèi)東，汪輝.厚壁容器的雙絲窄間隙埋弧焊[J].壓力容器，2003，20（3）：27-31.

[4]張勝男，趙文斌.埋弧焊免清根免打底技術的試驗研究[J].自動化與儀器儀表，2013，167（3）：37-38.

[5]張芬芬.埋弧自動焊不清根技術在壓力容器制造中應用[J].城市建設理論研究，2014（22）：4419-4420.

[6]張旭平，于民華，顧芝敏，等.埋弧焊免清根技術在鍋殼鍋爐上的應用[J].焊接技術，2017（2）：40-42.