水冷壁氩弧焊产生气孔的原因及防止

水冷壁氩弧焊产生气孔的原因及防止

李志农许再龙唐双南

中国石化销售有限公司华中分公司

0慨述

巴陵石化热电事业部使用的锅炉是WGZ130-9.8/541-I型，工作压力为9.81Mpa的高压锅炉。水冷壁材质为20g钢，型号为Φ60×5mm。在本次检修中共有60根水冷璧更换，焊口120个，要求100％X射线探伤，相当于GB3323-82标准I级片合格。但在现场施焊过程中，焊口加强筋部位经常出现密集性气孔，即其焊缝位置，一次探伤合格里仅50％左右，经多次分析，攻关实验，找出了主要原因是检修条件的影响，这些因素往往容易被人所忽视。对这些因素引起重视后，终于使检修时的一次探伤合格里上升到95％以上。

1水冷壁氩弧焊焊接接头产生气孔的原因

1.1水冷壁布局焊接障碍

锅炉炉膛全部是由垂直平行排列水冷壁构成的，水冷壁管道是带加强筋的特殊管道，焊接时管与管之间的间隙最多只有20mm，属于障碍焊。如图1所示，施焊时限制了焊枪角度的位置，使焊枪倾角过大，造成电弧不稳定，空气侵入导致氩气保护效果不好，焊口加强筋部位非常容易产生密集性气孔。此时一旦产生气孔而管道间隙过小，无法用砂轮机等机械工具进行打磨清理，只能用小锉刀手工慢慢将气孔完全清理干净后，才能重新开始焊接。水冷壁管道更换的管道都是嵌入式，嵌入的管道同时有两道焊口要进行焊接，其中任何一道焊口的不合格返修，都可能会导致整根管道报废切割下来，然后进行下料重新配管，成本高、劳动强度大、工作效率十分低下，焊接合格率也不高。

1.2水冷壁焊接环境影响

由于整个炉膛内部基本上是密封的，炉膛内与炉膛外的环境温度也大不相同，炉膛内的大气压一般都是呈负压，通过200米高烟囱拔风效果加之烟道挡板关闭不严，造成炉膛外空气从管子缝隙中强行压入炉膛内，产生较大的空气对流。如图2所示，对流空气干扰了电弧燃烧稳定，导致氩气保护不好，造成空气进入熔池从而产生气孔。对流空气过大时也无法进行焊接。

2防止产生气孔的工艺措施

2.1氩气保护措施

通过分析将原来使用的长为40mm，直径为5mm的喷嘴改为长为60mm，直径为8mm的喷嘴；将氩气流量由原来的7升/分，增加到8－9升/分。这样，使从喷嘴喷出的氩气流均匀镇静，从而减少涡流，容易保持层流。同时也扩大氩气保护区域，改善了氩气对熔池的保护效果，从而减少气孔的产生。在焊前做一个专用工具，从管道焊口的背面，沿焊缝上下200mm间，以及左右两根管子全部罩住，防止沿焊口附近产生空气对流，从而使电弧燃烧稳定，可以有效防止因空气侵入电弧区而产生气孔的可能性。

2.2焊接设备选用

检修时氩弧焊机把线长60-70mm，而把线回路内焊接时是低电压大电流运行，势必造成较大的电压降和电流损耗，特别是稳弧脉冲电流的损耗造成电弧不稳定，使空气侵入保护区而产生气孔。为此，将把线和地线截面增加到75mm以上（铜质电缆）。改公用地线为专用地线，即每台氩弧焊机各一条地线，且把地线直接接在焊口附近，而不要用其它构件代替，把焊接回路的电能的损失控制在最底限度，从而使电弧稳定，减少了气孔产生的可能性。

2.3焊接操作技术控制

由于水冷壁管焊接是障碍焊，起焊位置的焊接顷角过大，如图3所示焊缝起始位置，如果直接在此位置引弧焊接，焊枪顷角过大，再加上引弧时电弧电弧燃烧最不稳定，使产生气孔的可能性增大。以及在焊缝起始位置直接送丝焊接，容易使焊丝与钨极相碰，导致钨极烧损和电弧不稳定，进一步增加了产生气孔的可能性。为此，经过多次实验，发现采取稍大的坡口角度和稍小的间隙，将焊接电流对比同样规格试件增加15％左右（由于焊枪倾角过大，使电弧损失较大）改变引弧位置和送丝方法。即在能保证焊枪基本垂直的位置引弧。加入少许焊丝，形成熔池。利用电弧气体吹力和表面张力的作用，慢慢的将熔池移致焊缝起始位置，然后将焊枪用较快的速度移至送入焊丝位置，再加入焊丝，重复上述过程，直至侧面焊缝达到要求，再继续按正常操作方法施焊，从而减少气孔的产生。

3结论

锅炉水冷壁管道更换采用氩弧焊焊接方法，管道由于设计因素而形成的障碍焊接，造成焊接难度加大并难以控制，而主要的难题是加强筋部位焊缝保护不良容易产生气孔，为了防止气孔的产生，必须考虑到检修条件的影响因素，使检修条件尽量与试件施焊的条件相近，才能取得较好的效果。适当的增加氩气对熔池保护范围，调整焊接引弧的等一些操作手法，并做好细致的防护工作是减少气孔产生的根本，从而保证了焊接一次性合格率控制在95％以上。降低了焊工劳动强度，也大大提高了焊接工作效率，为热电事业部以后相同设备的改造提供了技术保障。

参考文献

1.焊接手册第二册-焊接方法美国焊接学会编

机械工业出版社1992.4

2.焊接接头实验方法机械工艺出版社1995.6

3.锅炉压力容器焊工培训教材北京科学技术出版社1992.2

4.焊工工艺学劳动人事部就业局编中国劳动出版社1991.1