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先进的带极堆焊技术
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你可能喜欢09MnNiDⅣ锻件管板埋弧带极堆焊工艺试验
0引言现代石油化工和核工业生产装置大都具有高温、高压、耐腐蚀性强等特点,在非标设备尤其是换热器的设计、制造工艺中,为了兼顾经济性和满足使用要求,换热器管板往往采用堆焊的方法。埋弧带极堆焊具有熔敷率高,合金元素稀释率低,堆焊层表面光滑、平整、美观,堆焊层质量稳定等特点,被广泛应用于换热器管板的堆焊。本文以09MnNiDⅣ锻件管板堆焊304L的实例介绍了其焊接试验的过程,并指出了要保证管板堆焊质量必须严格控制的关键点。1焊接性分析和堆焊试验要求1.1焊接性分析09MnNiDⅣ锻件上堆焊不锈钢,由于母材对堆焊层焊缝的稀释和碳的迁移,在堆焊层侧焊缝中会产生马氏体组织;另外,为保证堆焊层焊缝具有良好的耐腐蚀和抗裂性能,堆焊层的组织应为“γ+δ”双相组织,δ铁素体含量要求在3%～12%。因此,选择焊接材料和降低母材焊缝的熔合比是堆焊的关键。为了防止堆焊层合金元素稀释和含碳量增高,同时防止产生脆硬的马氏体组织,首先必须采用25-13型铬镍奥氏...&
(本文共6页)
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近年来,高温、高压耐腐蚀的石油化工及煤化工压力容器趋向大型化,对于一些大型主要设备基于强度和耐蚀性的综合考虑,内壁往往要求堆焊奥氏体不锈钢或镍基合金。因此,为了提高生产效率和产品质量,埋弧带极堆焊技术被广泛应用于容器内壁大面积堆焊之中。同时容器中锥体部分的带极堆焊由于其形状的特殊性,是国内很少遇见的成功带极埋弧堆焊经验。结合工厂的实际情况,从生产的可行性和可靠性出发,从研究制造相应的专业设备入手,在制定合理的工艺及参数的基础上,选择带极埋弧堆焊进行容器内壁堆焊,既提高了生产效率,又保证了产品的质量。1.概述某厂承揽了煤化工项目的锁斗容器的生产,锁斗容器类别为二类(SAD),容器主体材质为16MnR堆焊00Cr17Ni14Mo2,设计参数如表1所示。表1设计参数工作压力(正常/最高)/MPa0~6.68设计压力/MPa7.4工作温度(正常/最高)/℃48~150设计温度/℃290工作介质气化炉渣、黑水容器的内直径为2190mm,长...&
(本文共3页)
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稳压器是核电站反应堆冷却剂系统的主要设备之一,我公司承制产品为某核电站扩建工程用稳压器(2×600MW)。该设备为一个立式圆筒形高温(360℃)高压(17.2MPa)容器,基材为16MND5(法国牌号,相当于ASME牌号SA508-III)锻件,设备内径2112mm,壁厚115mm,内壁堆焊6mm不锈钢堆焊层,总重约81t。设备安全等级为核一级(最高级),RCC-M规范等级为一级。设备主要包括以下几个部件:上封头组件、筒体组件、下封头组件、裙座组件、电加热元件组件和喷雾头组件等。结构简图见附图。该扩建工程每个机组有一台稳压器,它通过底部波动管与主管道相连,其作用是调节反应堆一回路主系统冷却剂工作压力,以防止一回路主系统及设备超压或反应堆内冷却剂压力过低而出现容积沸腾现象,以避免堆芯燃料元件棒过热烧毁的事故。用来抑制压力过高的喷雾器安置在上部蒸汽空间的顶端;限制压力降低的电加热裙座组件下封头组件筒体组件上封头组件喷雾头组件电加热元...&
(本文共4页)
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前言镍基合金,尤其是Incoloy825是一种奥氏体Ni-Fe-Cr镍基合金,常用于高温、高压而且介质还有热腐蚀作用等工况条件十分苛刻的设备上,它添加了适量铜、钼和钛等,有良好的耐氧化物应力腐蚀,对各种酸均有一定的耐蚀性,非常适用于高耐腐蚀性又要求较高强度的一些条件下,同时还可以作为高温下耐蚀合金使用。今年,我公司为青岛炼油化工有限公司制造的1台热高分气与混合氢换热器,管束材质为Incoloy825,管板材质为2.25Cr-1Mo+堆焊镍基合金,即堆焊ENiCrMo3材料,而ENiCrMo3由于Ni≥55%、Cr=20.0%￣23.0%、Mo=8.0%￣10.0%,所以其焊缝金属在室温和高温下具有较高的强度和很强的耐蚀能力,包括耐点蚀、缝隙腐蚀以及多种酸性介质中的应力腐蚀开裂。该设备由于管板面积较大,如果用传统的焊条电弧焊施焊,不但焊接效率低下,而且劳动强度大、焊接质量不易保证,因此我们这次采用焊接效率较高的埋弧带极堆焊进行工艺...&
(本文共2页)
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1前言2焊接工艺的确定我公司2007年承接了中国石化青岛炼油化工有限责任公司410万吨/年柴油加氢精制装置热高分气与混氢换热器。设备设计参数见表1,结构形式如图1所示。热高分气与混氢换热器是加氢精制装置中的关键设备之一。由于介质特殊,设备中的U型换热管采用S32750(SAF2507)超级双相不锈钢,管板采用12Cr2Mo1Ⅳ锻件堆焊309MoL+SAF2205双相钢(SAF2507为Cr、Ni含量25%和7%的超级双相不锈钢,SAF2205为Cr、Ni含量22%和5%的双相不锈钢,即组织为50%铁素体+50%奥氏体的双相组织)。由于带极堆焊要求堆焊层铁素体含量为40%￣65%,因此,堆焊遇到了极大难度。换热管超级双相不锈钢S32750(SAF2507)为瑞典山特维克(SANDVIK)钢材有限公司生产,管板采用12Cr2-Mo1Ⅳ锻件堆焊309MoL+SAF2205。双学成分及力学性能见表2。由于此设备中超级双相不锈钢材料S32...&
(本文共3页)
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堆焊是在工件的表面或边缘上面对其进行熔敷一层耐磨、耐蚀、耐热等性能金属层的焊接工艺。堆焊可以有效的提高零件的使用寿命,同时也可以提高一些产品的性能,如果材料使用得当,则可以有效的提高经济效益,降低生产成本。所以说对于不同的工件和堆焊焊条要使用相应的堆焊工艺,这样才能达到最佳的堆焊效果。本文所涉及到的不锈钢带极堆焊是利用“金属带”代替焊丝作为电极,在熔炼型焊剂或陶质焊剂层下进行的一种焊接方法。伴随着科技的不断进步和社会经济的快速发展,不锈钢带极堆焊在我国石油、化工设备制造等领域有着越来越广泛的应用。但是由于化工生产技术的快速进步,工艺条件变得越来越复杂,相应的也对其设备的要求和生产的条件越来越高,这就使得利用带极堆焊技术进行堆焊高合金不锈钢广泛应用于各种化工设备的制造中。1不锈钢带极堆焊具有的优点与其他方法相比较,带极堆焊具有以下几点优点:第一,熔敷效率高和熔池浅;第二,其稀释率低,可以同时保证堆焊层稳定的化学成分,又可以保证设备...&
(本文共1页)
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带极电渣堆焊
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带极电渣堆焊是在带极埋弧基础上发展起来的，它利用导电熔渣的电阻热熔化母材和焊带。和带极埋弧堆焊相比，带极电渣堆焊有更高的熔敷率，更快的堆焊速度，更低的稀释率，更低的焊剂消耗和更纯净的堆焊金属。[1]
带极电渣堆焊简介
带极电渣堆焊是在带极埋弧堆焊基础上发展起来的，具有较高的熔敷效率。带极电渣堆焊是它利用导电熔渣的电阻热熔化和焊带。[2]
带极电渣堆焊
带极电渣堆焊工作原理
带极电渣堆焊是把持电流利过液态熔渣所发作的电阻热作为热源，焊条将电极（焊丝或板极）和焊件概
电渣焊原理图
略消融，冷却后组成堆焊层的工艺法子。起头先在极板与评论底部之间引燃电弧，把持电弧热使焊剂消融组成渣池后，电弧燃烧，热源廉价由电弧热过渡到熔渣电阻热。因为消融的金属密度大，下沉组成液体金属熔池，熔渣密度小，浮于熔池下面，渣池笼盖在金属熔池概略，保护金属熔池不被气氛净化。跟着电极的不竭消融，熔池中液体金属和熔渣均不竭上升，离热源较远的下部液体金属，在冷却成形水套的强制冷却下凝聚成堆焊层。电渣槽中产生的热量熔化伸进电渣槽内的基体金属和焊带，电渣焊原理如图[3]
与埋弧带极相比，熔融电渣良好的热导率避免了电弧飞溅。焊剂的成分对热导率、固化和粘性等都有影响。为了提高大电流下的熔敷层厚度，焊剂碱度和氟化物含量通常很高，使其具有较高的导电性和较低的粘性。电渣槽的温度大约为2 300℃，形成了薄层的导电液态熔渣，并能热辐射。由于大量的热量积累，采用水冷夹钳是非常有必要的。由于电流很大，所以ESW焊接机头比带极埋弧堆焊机头重很多。[2]
带极电渣堆焊带极电渣焊特征
与带极埋弧堆焊相比，ESW具有如下特点：
(1)熔敷率提高了60%-80%。
(2)由于熔深很浅(大约10%一15%的稀释率)，只有一半稀释到母材中。
(3)焊接电压低(24-26 V)。
熔敷率示意图
(4)电流和电流密度大(60 rain宽焊带通过电流为l 000-1 250A，相应电流密度为33-42 A/mm2)，尤其是高速焊剂允许焊接电流超过2 000A，相应电流密度为70 A/ram2。
(5)提高了焊接速度(50%-200%)，导致覆盖面积提高。
(6)热输入量大致相同。
(7)焊剂烧损低(大约0．4-0．5 kg/kg)。
(8)ESW焊焊缝金属的固化速率很低，有利于气孔逸出，减少气孔缺陷。氧气能够从熔融的电渣池中逸出到表面；堆焊层金属表面相当干净，从冶金学角度看，减少了热裂和晶间腐蚀倾向。工业生产实际应用中，产品的焊缝表面相对基体金属，具有较高的熔敷率和较低的稀释率是非常重要的。带极埋弧堆焊已经广泛应用于表面大面积堆焊，但是电渣堆焊技术正在逐渐占据主导地位。[2]
带极电渣堆焊工艺参数
采用合理的堆焊是保证电渣过程稳定，焊缝质量良好的有效手段。影响带极电渣堆焊质量的工艺参数最主要的有焊接电压、电流和焊接速度，其次还有干伸长，焊剂层厚度，焊道间搭接量、焊接位置等。
① 精确控制焊接电压对带极电渣堆焊具有重要意义，当电压太低，有带极粘连母材的倾向。电压太高，电弧现象明显增加，熔池不稳定，飞溅也增大，推荐的焊接电压可在20～30V之间优选。
② 焊接电流对带极电渣堆焊质量影响也较大。焊接电流增加，焊道的、熔宽、堆高均随这增加，而稀释率略有下降，但电流过大，飞溅会增加。不同宽度的带极应选择不同的焊接电流，比如对φ75mm×0.4mm的带极，电流可在A之间优选。
③ 随着焊接速度的增加，焊道的熔宽和堆高减小，熔深和稀释率增加，焊速过高，会使电弧发生率增加，为控制一定的稀释率，保证堆焊层性能，焊接速度一般控制在15～425px/min。
④ 带级电渣堆焊时，母材倾角会影响稀释率和焊道成形，一般推荐采用水平位置或稍带坡度（1?～2&ordm；）的上坡焊为宜。
⑤ 其他一些参数的推荐值为：带极伸出长度为25～35mm，焊剂厚度25～35mm，焊道搭接量5～l0mm。[4]
带极电渣堆焊带极电渣堆焊焊剂
获得稳定电渣过程的另一个必要条件是焊剂必须具有良好的导电性。一般电渣堆焊的电导率需达2～
带极电渣堆焊焊剂
3Ω-25px-1，为普通埋弧焊焊剂的4～5倍。国内外采用的剂多为烧结型。焊剂电导率的大小，取决于焊剂组分中氯化物（NaF、CaF2、Na3AIF6等）的多少，当氯化物（质量分数）少于40%，堆焊过程为电弧过程，在40%～50%范围大致是电弧、电渣联合过程；当氯化物大于50%后，可形成全电渣过程。CaF2既是良好的导电材料又是主要的造渣剂，因此CaF2通常是电渣堆焊焊剂的主要成分。[5]
除了导电性外，焊剂还需有良好的堆焊工艺性（脱渣、成形、润湿性）及良好的冶金特性（合金元素烧损小，不利元素增量少），适宜的粒度（一般比埋弧焊焊剂粒度细）。满足上述要求，已用于生产的焊剂种类很多，如有国外的FJ-1（）、EST122（德国）、Sandvik37S（）；国产的SJ15、SHD202等等。
比如，ESAB公司[3]
生产的OKFlux 10.10用于60*0.5mm焊带焊接电流可达1800A， OK Flux 10.14用于60*0.5mm焊带焊接电流可达2300A，适用于奥氏体不锈钢的堆焊。OK Flux 10.11特别适合镍基合金的堆焊. OK Flux 10.12特别适用于小直径圆柱形物体的表面堆焊。[1]
带极电渣堆焊磁控装置
对于宽带极（带极宽度大于60mm）电渣堆焊，由于磁收缩效应，会使堆焊层产生咬边，随着带极宽度增加，堆焊电流增大，咬边现象越重，因此必须采用外加磁场的方法来防止咬边的产生（磁控法）。同时必须合理布置磁极位置，选择合理的激磁电流大小，外加磁场太强或太弱均会影响堆焊焊道的成形。二个磁极的磁控电流应可分别调整。比如对于非预热的平焊位置的工件，当带极为60mm×0.5mm时，磁控装置的南、控制电流分别为1.5A和3.5A；对于90mm×0.5mm的带极则分别为3A和3.5A。[3]
．伊萨中国官方网站[引用日期]
Martin Kubenka，Gabriellf Galazzi，Solveig Rigdal．带极堆焊技术的应用：《电焊机》，《电焊机》 2010年08期
．中华焊接动力网[引用日期]
．百度[引用日期]
．专利之家[引用日期]
李春旭王希靖陈西山李晓耀杨光起汤传健．磁控带极电渣堆焊焊道质量控制：《焊接》， 1987年05期 上传我的文档
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带极堆焊是怎么一回事
带极堆焊是一种效率极高的堆焊方法，它分带极埋弧堆焊和带极电渣堆焊两种类型。由于采用了薄板式宽电极和高的焊接电流，所以它的熔敷速度是各种单丝堆焊熔敷速度 的十几倍至几十倍。主要是将一些压力容器的表面大面积堆积耐高温，耐腐蚀的材料。绝大多数采用专机实现。
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