航天航空產品中經常選用不同規格的小口徑導管(壁厚為1~2mm)作為連接之用。不銹鋼導管與球頭接嘴進行對接焊,材質均為06Cr18Ni11Ti。要求焊縫具有致密、耐高壓、高溫和耐蝕性。以往導管焊接均采用手工鎢極氬弧焊,但焊縫內部易出現未焊透、鎢極夾渣及氣孔等缺陷,影響導管焊接質量的穩定性。為了確保導管焊接質量,采用了進口的機械化鎢極氬弧焊全位置焊機。該設備由焊接電源和焊接機頭兩部分組成。電源部分具有脈沖電流和程序控制的功能,可以調節和控制焊接速度、焊接電流、焊接時間以及保護氣體提前和滯后流通時間等參數。施焊前,將不銹鋼管與鋼管或鋼管與球頭接嘴裝夾固定在焊接機頭中,焊接機頭上裝有鎢極,機頭能自動沿待焊處作360°圓周旋轉并進行焊接。施焊時不加填充焊絲,靠待焊處金屬自行熔化,實現單面焊雙面成形的工藝。該設備操作方便、穩定性好、再現性好,適用于不同口徑導管的對接焊。


施焊過程中不加填充焊絲,要達到導管焊接單面焊雙面成形的目的,具有一定的難度。所以對導管裝配有獨特的要求:


  1. 要求導管兩端和球頭接嘴均需經過機械加工,兩者壁厚要均勻一致。


  2. 焊接端面應垂直,導管與球頭接嘴的中心為一直線,位移量不能超過0.3mm,否則將直接影響導管焊縫成形,通常用芯棒來保證。


  3. 無論導管待焊端面或球頭接嘴待焊處都不允許有倒角加工面,不然焊縫厚度達不到要求,直接影響焊接接頭的力學性能。


  4. 對裝配間隙有嚴格要求,裝配間隙不大于0.1mm時,可以獲得優質的焊縫;若間隙達到或超過0.15mm時,將出現未焊透的缺陷。


  焊接參數對焊接質量的影響頗大,其中峰值電流在每個焊接區域(導管固定不動,焊接分上、下、左、右4個區)的變化值、引弧間隙、氣體流量、鎢極直徑等參數變化的影響較為突出。經過一系列的焊接工藝試驗得出表3-68的數值。



  用表中數據焊接了數百根導管焊接接頭,經X光射線檢測,沒有發現裂紋、未熔合、未焊透等缺陷,X光底片按QJ1842-1995中I級評定,合格率為99.4%。對焊接接頭、一次補焊和二次補焊的焊接接頭進行了抗拉強度試驗見表3-69。從表中可以看出,焊接接頭抗拉強度值均超過母材金屬抗拉強度下限值(560MPa)。對焊接接頭進行了晶間腐蝕試驗,按《不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕驗方法》進行考核,全部通過。


表 69.jpg


  綜上所述,用鎢極氬弧焊全位置焊接的06Cr18Ni11Ti不銹鋼導管焊接接頭,無論焊縫外觀質量還是焊縫內部質量均優于手工鎢極氬弧焊,在產品上得到廣泛地應用。