焊接坡口设计
要得到好的焊件,在加工中必须仔细考虑焊接坡口的形式。即使选择了合适的焊材,坡口设计得不好也不能得到好的焊件。
有各种各样的文件可以帮助设计坡口。有这样两本书提供了指导,美国焊接协会“焊接手册”卷1第八版第五章和ASM“材料手册”卷6,焊接、钎焊和锡焊、坡口设计和焊接准备。另外,设计要求可以参照制造标准,比如ASME锅炉管道和压力容器标准。
典型的对焊接坡口列于图3(这些坡口常用于钨极气体保护弧焊GTAW,金属极气体保护弧焊GMAW,焊条电弧焊(SMAW)。钨极气体保护弧焊通常用来在坡口I方头部分和坡口II这种只能单面焊接的坡口类型中打底。剩下的部分可以用其他适当的焊接工艺。在厚板上(厚度大于19mm)用开口焊接,通常用U型坡口。这样的坡口减少了焊材用量和焊接时间。
其他的坡口设计见图4。实际需要焊接的道层数受到很多因素影响,比如焊材的尺寸(焊丝或焊条的直径),电流强度和焊接速度。
需要注意的是,镍基合金很粘(比碳钢或者不锈钢的流动性差)以及不容易流动和润湿侧边。要小心操作电弧和焊材使融化的金属放置在合适的位置。另外由于焊接金属的粘性,这种金属要比典型的碳钢和不锈钢难焊透。由于这种低穿透的特性,熔融不完全的可能性就增大了。在这些因素的影响下,就一定要保证开口要有足够的宽度使焊枪焊条通过合适的操作来保证正确的焊缝位置。焊材的一般用量是板材重量的4-5%,一般焊条的使用量列于表
板厚(mm)
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坡口形状
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根部间距A(mm)
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根部厚度B(mm)
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坡口夹角C(度)
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大致焊材用量(KG/M)
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1.6
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I
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0-1.6
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N/A
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None
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0.03
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2.4
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I
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0-2.4
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N/A
|
None
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0.06
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3.2
|
I
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0-3.2
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N/A
|
None
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0.09
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6.3
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II
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1.6-3.2
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0.8-2.4
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60-75
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0.45
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9.5
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II
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0.8-4
|
0.8-2.4
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60-75
|
0.89
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12.7
|
II
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0.8-4
|
0.8-2.4
|
60-75
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1.41
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12.7
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III
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0.8-4
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0.8-2.4
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60-75
|
0.89
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15.9
|
II
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0.8-4
|
0.8-2.4
|
60-75
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2.08
|
15.9
|
III
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0.8-4
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0.8-2.4
|
60-75
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1.22
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19.1
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II
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0.8-4
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0.8-2.4
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60-75
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2.83
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19.1
|
III
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0.8-4
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0.8-2.4
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60-75
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1.79
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连接区域的准备工作对焊接抗腐蚀镍基合金来说是非常重要的。可以通过各种机械或者热切割的方法来准备焊接夹角。等离子切割/刨,机加工,磨制,碳弧气刨都是可以使用的。一定要在焊接前使热切割的边界变得光亮。(在使用碳弧气刨的时候这一点尤为重要,因为可能造成在焊接时从碳电极上吸收碳。
除了焊接角区域,在焊接区域上表面和下表面(正面和根部)都要用粗沙盘磨出25mm区域的光亮金属。这在用保护金属弧焊焊接HASTELLOYB-2B-3时是必要的。如果表面的锈垢不除去,焊接金属就会和锈垢连在一起造成母材底部开裂。焊接和相邻区域在焊接之前必须彻底清洁。所有的油脂,粉笔印,机加工溶液,腐蚀产品,颜料,锈垢,探伤染料及其他物质都必须被彻底清除。不锈钢刷子用于GTAW和GMAW的层间清理就足够了。对各种焊接,建议对开头和结束的部分进行打磨。如果使用氧气或者二氧化碳作为保护气体,就会在表面形成氧化膜,因此层间在使用刷子之前打磨是必须的。使用保护金属弧焊留下的熔渣也要去除,打磨后再用刷子刷。
和碳钢接触后留下的表面的铁污染(铁锈沾污)并不是什么大问题,所以也不一定要在使用前去除。另外,这种铁污染若有一小部分融化进入焊接金属也不会影响抗腐蚀性能。
这些污染并不是什么大问题,只需要小心操作就可以避免,这样就不需要在使用前进行检测。