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316L不锈钢管道焊接工艺焊接工艺(1)焊接方法:由于现场多数为不锈钢管道且大小不一,根据不锈钢的焊接特点,尽可能减小热输入量,故采用手工电弧焊、氩弧焊两种方法,d>Φ159mm的采用氩弧焊打底,手工电弧焊盖面。d≦Φ159mm的全用氩弧焊。焊机采用手工电弧焊/氩弧焊两用的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,为满足接头具有相同的性能,应遵循“等成分”原则选择焊接材料,同时为增强接头抗热裂纹和晶间腐蚀能力,使接头中出现少量铁素体,选择HooCr19Ni12Mo2氩弧焊用焊丝,手弧焊用焊条CHSO22作为填充材料,其成分见表1和表2。表1焊丝HOOCr19Ni12Mo2化学成分(%)CSiMnPSNiCrMo0.0120.131.700.0190.00713.2318.722.38表2焊条CHS022化学成分(%)CCuSiMnPSNiCrMo0.030.200.640.750.020.00711.7719.662.05(3)焊接参数。奥氏体不锈钢的突出特点是对过热敏感,故采用小电流、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。坡口形式采用V形坡口,由于采用了较小的焊接电流,熔深小,因而坡口的钝边比碳钢小,约为0-0.5mm,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,焊接时产生较大的焊接应力,要求采用严格的定位焊。对于d≦Φ89mm的管采用两点定位,d=Φ89-Φ219mm采用三点定位,d≧219mm的采用四点定位;定位焊缝长度6-8mm。(5)焊接技术要求:①手工电弧焊时焊机采用直流反接,氩弧焊时采用直流正接;②焊前应将焊丝用不锈钢丝刷刷掉表面的氧化皮,并用丙酮清洗;焊条应在200-250℃烘干1h,随取随用;③焊前将工件坡口两侧25mm范围内的油污等清理干净,并用丙酮清洗坡口两侧25mm范围;④氩弧焊时,喷嘴直径Φ2mm,钨极为钵钨极,规格Φ2.5mm;⑤氩弧焊焊接不锈钢时,背面必须充氩气保护,才能保证背面成形。采用在管道内局部充氩的方法,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量薄,与根部熔合良好,收弧时要成缓坡形,如有收弧缩孔,应用磨光机磨掉。必须在坡口内引弧熄弧,熄弧时应填满弧坑,防止弧坑裂纹。由于该不锈钢为奥氏体不锈钢,为防止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,焊后必须立即水冷,同时采用分段焊接。具体分段方法见图2。这种对称分散的焊接顺序,即可增大接头的冷却速度,又可减小焊接应力。图2不同管径分段焊接示意图2结果(1)外观检查无气孔、焊瘤、凹陷及咬边等缺陷,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,未发现未熔合和裂纹等缺陷。(3)宏观金相检验,发现焊道熔合良好,熔深为1-1.5mm。微观金相检验,其母材及热影响区都是全奥氏体组织,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的要求,经煤化公司现场施工保证了焊接工程质量。1根据不锈钢的焊接特点,尽可能减小热输入量,一般采用手工电弧焊、氩弧焊两种;2焊接参数。奥氏体不锈钢的突出特点是对过热敏感,故采用小电流、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,焊接时产生较大的焊接应力,要求采用严格的定位焊。对于d≦Φ89mm的管采用两点定位,d=Φ89-Φ219mm采用三点定位,d≧219mm的采用四点定位;定位焊缝长度6-8mm。4打底焊时焊缝厚度应尽量薄,与根部熔合良好,收弧时要成缓坡形,如有收弧缩孔,应用磨光机磨掉。必须在坡口内引弧熄弧,熄弧时应填满弧坑,防止弧坑裂纹。5外观检查无裂纹、气孔、焊瘤、凹陷及咬边等缺陷以我加工不锈钢的经验,不锈钢比一般碳钢较软、韧性大,切削时不容易断削,容易产生刀瘤而引致烧刀,由于韧,刀具的角度比一般的相对要锋利一点,适宜快速切削。聂福全在采取钻、铰、镗工艺加工一些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快、加工表面完好性差、切屑排除困难等共性问题,严重影响了此类材料零件的加工质量、生产周期及加工成本。按照金属工艺学、金属切削原理等理论对上述材质加工难点进行分析,摸索出一套行之有效的不锈钢材料钻、铰、镗加工工艺。,{$C2j&x%X4Fg2N*`.M;\&i不锈钢材料加工难点分析机械设计,机械加工,设计软件,机械工程师,设备管理,焊接,液压,铸造,密封,测量,工程机械,粉末冶金,轴承,齿轮,泵阀,工业自动化U$Y)Y%d,b3z不锈钢材料加工难点主要有以下几个方面:/U'n;g/c5r)o.c*K+].J#F0d+a;M$t&N9Z9N4z1.切削力大,切削温度高该类型材料强度大,切削时切向应力大、塑性变形大,因而切削力大。此外材料导热性极差,造成切削温度升高,且高温往往集中在刀具刃口附近的狭长区域内,从而加快了刀具的磨损。中国机械社区7r-?7](p0l%`y7]2.加工硬化严重bbs.cmiw.cn;j*Q:VO-xM5j$[3QAJ3Sw'|!R.n奥氏体不锈钢以及一些高温合金不锈钢均为奥氏体组织,切削时加工硬化倾向大,通常是普通碳素钢的数倍,刀具在加工硬化区域内切削,使刀具寿命缩短。/Tf9o'[8_.G3I6`0C.f3.容易粘刀机械设计,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,齿轮,泵阀,工业自动化,S;C6U%Pf(Z)@7I1O}*Dbbs.cmiw.cn*w.d1|8p!v%P-n无论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、切削温度很高的特点。当强韧的切屑流经前刀面时,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']8t)m!{9hX8H4.刀具磨损加快bbs.cmiw.cn2|6f3r(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,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^$K8b+p3t3k上述材料一般含高熔点元素、塑性大,切削温度高,使刀具磨损加快,磨刀、换刀频繁,从而影响了生产效率,提高了刀具使用成本。bbs.cmiw.cn9`,n,P;N'S2f/I9A不锈钢零件加工工艺通过上述加工难点分析,不锈钢的加工工艺及相关刀具参数设计与普通结构钢材料应具有较大的不同,其具体加工工艺如下:bbs.cmiw.cn*L/Z.E6x#^*R+l(V2p8g#v6s6B3Y;y-ui/S1.钻孔加工中国机械社区)^+T!i%}9u-K(d5a4Rbbs.cmiw.cn,I4s4]0s-d在钻孔加工时,由于不锈钢材料导热性能差,弹性模量小,孔加工起来也比较困难。解决此类材料的孔加工难题,主要是选用合适的刀具材料,确定合理的刀具的几何参数以及刀具的切削用量。钻削上述材料时,钻头一般应选用W6Mo5Cr4V2Al、W2Mo9Cr4Co8等材质的钻头,这些材质钻头缺点是价格比较昂贵,而且难以采购。而采用常用的W18Cr4V普通标准高速钢钻头钻孔时,由于存在顶角较小、切屑太宽而不能及时排出孔外、切削液不能及时冷却钻头等缺点,再加上不锈钢材料导热性差,造成集中在刀刃上的切削温度升高,容易导致两个后刀面和主刃烧伤及崩刃,使钻头的使用寿命降低。中国机械社区:e-q,~9U7a:v(1)刀具几何参数设计在采用W18Cr4V普通高速钢钻头钻孔时,切削力及切削温度均集中在钻尖上,为提高钻头切削部位的耐用度,可以适当增大顶角角度,顶角一般选135°~140°,顶角增大也将使外缘前角减小,钻屑变窄,以利于排屑。但是加大顶角后,钻头的横刃变宽,造成切削阻力增大,因而必须对钻头横刃进行修磨,修磨后横刃的斜角为47°~55°,横刃前角为3°~5°,修磨横刃时,应将切削刃与圆柱面转角处修磨成圆角,以增加横刃强度。由于不锈钢材料弹性模量较小,切屑层下的金属弹性恢复大,加之加工过程中加工硬化严重,后角太小会加快钻头后刀面的磨损,而且增加了切削温度,降低钻头的寿命。因此须适当加大后角,但后角太大,将使钻头的主刃变得单薄,减小了主刃的刚性,所以后角应以12°~15°为宜。为使钻屑变窄,利于排屑,还需要在钻头两个后刀面上开交错分布的分屑槽。bbs.cmiw.cn3yb:N4l1M8o3a(P(2)切削用量选择钻削时,切削用量的选择应从降低切削温度的基本点出发,因为高速切削将会使切削温度升高,而高的切削温度将加剧刀具磨损,因而切削用量中最重要的是选择切削速度。一般情况下,切削速度以12~15m/min较为合适。进给量对刀具寿命影响较小,但进给量选择太小将会使刀具在硬化层内切削,加剧磨损;而进给量如果太大,又会使表面粗糙度变差。综合上述两个因素,进给量选择为0.32~0.50mm/r为宜。(3)切削液选择钻削时,为降低切削温度,可采用乳化液作为冷却介质。#Q2n$Q1R6t&e:b2.铰孔加工:xq8I3A)|)?4x(1)刀具几何参数设计不锈钢材料的铰削加工大部分使用硬质合金铰刀。铰刀的结构和几何参数与普通铰刀有所不同。为增强刀齿强度并防止铰削时产生切屑堵塞现象,铰刀齿数一般比较少。铰刀前角一般为8°~12°,但在某些特定情况,为了实现高速铰削,也可采用0°~5°前角;后角一般为8°~12°;主偏角的选择视孔的不同而异,一般情况下通孔为15°~30°,不通孔为45°;铰孔时为了使切屑向前排出,也可适当增加刃倾角角度,刃倾角角度一般为10°~20°;刃带宽度为0.1~0.15mm;铰刀上倒锥应较普通铰刀大,硬质合金铰刀一般为0.25~0.5mm/100mm,高速钢铰刀为0.1~0.25mm/100mm;铰刀校正部分长度一般为普通铰刀的65%~80%,其中圆柱部分长度为普通铰刀的40%~50%。(2)切削用量选择铰孔时进给量为0.08~0.4mm/r,切削速度为10~20m/min,粗铰余量一般为0.2~0.3mm,精铰余量为0.1~0.2mm。粗铰时应采用硬质合金刀具,精铰时可采用高速钢刀具。bbs.cmiw.cn$[1q&Y1@3n#\(b8\(3)切削液选择不锈钢材料铰孔时,可采用全损耗系统用油或二硫化钼作为冷却介质。5H.C1f&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中国机械社区6@$d6b0e.?-v1L3f3M3.镗孔加工%^%aN)p:X2j$A-D(1)刀具材料选择因加工不锈钢零件时切削力大、切削温度高,刀具材料应尽量选择强度高、导热性好的YW或YG类硬质合金。精加工时也可使用YT14及YT15硬质合金刀片。批量加工上述材料零件时,可采用陶瓷材料刀具,由于此类材料的特点主要是韧性大,加工硬化严重,切削这些材料的切屑以单元切屑形式产生,将使刀具产生振动,容易造成刀刃产生微崩现象,因此选择陶瓷刀具切削此类材料零件时首先应考虑的是微观韧性。目前Sialon是一种比较好的选择,特别是α/βSialon材料,因其优异的抗高温变形的性能以及扩散磨
本文标题:316L 不锈钢管道焊接工艺
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