胡娟娟

（合肥市金塑特種設備技術服務有限公司，安徽合肥230601）

一臺在制高壓容器，筒體的材質15CrMoR，設計要求在其內壁埋弧帶極堆焊6 mm不銹鋼S32168堆焊層。制造過程中，檢測人員對一個組對筒節(jié)的堆焊層耐飾層表面進行滲透檢測時，發(fā)現(xiàn)每個焊道收弧處出現(xiàn)明顯紅色滲透顯像（圖1），再將焊道收弧處打磨平齊后進行滲透檢測，焊道收弧處存在線性顯示（圖2），打磨1mm深后仍有未熔合線性顯示（圖3），對其進行打磨解剖目視檢查確認為未熔合缺陷。發(fā)現(xiàn)問題后，中止了焊接工作，立即對未熔合缺陷進行成因分析，制定處理對策，保證了產品的焊接質量。

圖1 秦皇島某項目樁位圖

圖2 秦皇島某項目巖土勘探報告

圖3 打磨1mm深后未熔合線性顯示

1 實際焊接工藝情況

組對筒體的材質15CrMoR，厚度50mm，內壁要求埋弧帶極堆焊6 mm不銹鋼S32168堆焊層。堆焊前對母材被堆焊面進行100%磁粉檢測，確認無裂紋缺陷，并把被堆焊面對接焊縫磨平，經100%射線檢測合格后，在母材表面進行雙層堆焊，即過渡層堆焊（焊帶為E309L-16，焊劑為EQ-309(B)）和表面耐飾層堆焊（焊帶為E347-16，焊劑為EQ-347)）。通過帶極堆焊方法將焊帶堆焊在母材上，使焊帶與母材兩種材料混合凝固在一起，最終獲得性能均勻與母材有良好結合的堆焊層。

該設備制造前已進行焊接工藝評定，焊接工藝評定試件的檢驗項目均符合要求，其主要焊接參數(shù)入下：

①電流極性: 直流反接（DCEP）；②帶極尺寸：0.5×60mm；③焊接電流：550A；④焊接電壓：28V；⑤焊接速度15cm·min-1；⑥焊道重疊度6mm；⑦帶極伸出長度35mm。

2 缺陷原因分析

因為確認線性顯示為未熔合缺陷，通過以下焊接工藝參數(shù)方面來分析未熔合缺陷產生原因。

（1）焊接電流：帶極堆焊采用直流反接（DCEP）時，如果要得到合適的熔深及堆焊層厚度，要求電流密度數(shù)值區(qū)間應在20～25A/mm2。對于60mm帶寬焊帶，極限電流約為2000A，極限電流密度約為67A/mm2。當焊接電流550A時，折算出電流密度為18.43A/mm2，低于上述電流密度數(shù)值區(qū)間最小值20A/mm2，焊接電流確實過低，所以按此焊接電流焊接會產生未熔合缺陷；

（2）焊接電壓：因焊接表面的飛濺比較少，不符合過高電壓有劇烈飛濺的特征。因焊接時未發(fā)生焊帶連接母材的情況可排除過低電壓可能性；

（3）堆焊速度：焊接速度為15～25cm·min-1為范圍值，焊接速度過低時很難再搭接處保證良好的熔合且難脫渣【文獻1】。焊道兩側確實存在難以清除的焊渣，焊工曾打磨清除，仍有殘留；

（4）焊接位置：焊接位置選擇時，允許最大不超過坡度為3°的向上和向下堆焊，水平是最佳的焊接位置。因焊縫表面無凸起可以排除存在焊接位置存在問題情況。

綜上所述：焊接電流過低導致未熔合缺陷主要因素，焊接速度偏低是次要因素。

3 處理對策

打磨清除已焊筒節(jié)焊道收弧處未熔合缺陷，并使用滲透檢測方法進行確認缺陷清除情況，再使用焊條電弧焊進行補焊，補焊后滲透檢測。

查閱相關工具書，重新進行焊接工藝評定，確定焊接參數(shù)：①電流極性: 直流反接（DCEP）；②帶極尺寸：0.5×60mm；③焊接電流：700A，④焊接電壓：28V，⑤焊接速度16cm·min-1,⑥焊道重疊度6mm；⑦帶極伸出長度35mm。

將焊接電流折算成電流密度，焊接電流700A的電流密度為23.45A/mm2，符合電流密度數(shù)值區(qū)間應在20～25A/mm2范圍內的要求。

按照新確定的焊接工藝參數(shù)進行組對筒節(jié)堆焊，堆焊后對焊道收弧處進行打磨，并做滲透檢測，未見未熔合缺陷顯示。

4 結語

焊接電流過低和焊接速度偏低會導致埋弧帶極堆焊產生未熔合缺陷。

對堆焊層表面進行滲透檢測時，應將發(fā)現(xiàn)焊道收弧處未熔合缺陷檢查重點。

埋弧帶極堆焊進行焊接工藝評定時，宜參考相關工具書中的經驗數(shù)據(jù)來擬定焊接工藝參數(shù)，焊接電流計算成電流密度來確定是否在合適電流密度數(shù)值區(qū)間，焊接電壓、焊接速度和焊接位置等焊接工藝參數(shù)也應嚴格控制；避免盲目制定焊接工藝評定而導致實際焊接生產中易產生焊接缺陷的情況。