药芯焊丝混合气体保护焊焊接水轮机不锈钢转轮的方法

摘要

本发明公开了一种药芯焊丝混合气体保护焊焊接水轮机不锈钢转轮的方法，通过合理确定焊接材料，合理选择混合气体并确定其混合气体比例，以及合理确定的施焊过程中应严格遵守的焊接规范，克服了水轮机不锈钢转轮采用传统手工焊焊接速度慢，焊接操作难度大，焊接工艺不理想的缺点，提高了水轮机不锈钢转轮的焊接质量和焊接效率，节约了焊接材料，具有良好的经济效率和生产实用性。

说明书

技术领域

本发明属于焊接工艺方法，特别涉及采用药芯焊丝混合气体对水轮机不锈钢转轮进行保护焊焊接的方法。

背景技术

水轮机不锈钢转轮的焊接一般采用传统手工焊的方法，焊接速度慢，焊接质量难以保证。熔化极气体保护焊是高效的焊接方法，被国内外水利发电设备制造厂广泛使用，但是此种方法却在水轮机不锈钢转轮上的运用受到限制。这是因为水轮机不锈钢转轮的叶片坡口多采用离子切割，施焊采用实芯焊丝混合气体保护焊，焊缝产生的氧化皮多，氧化皮熔点高，不宜熔化，不锈钢熔化后流动性差，氧化皮不易上浮，造成焊缝夹渣严重，焊接质量不理想。采用同材质施焊，由于水轮机不锈钢转轮的材质为0Cr13Ni5Mo，此种焊丝主要依赖进口，价格高，实用性差。

发明内容

针对水轮机不锈钢转轮焊接工艺的技术难题，提供一种药芯焊丝混合气体保护焊焊接水轮机不锈钢转轮的方法，采用药芯焊丝混合气体保护焊的方法，克服传统手工焊焊接速度慢，焊接质量难以保证的缺点，提高水轮机不锈钢转轮的焊接质量和焊接效率。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为，一种药芯焊丝混合气体保护焊焊接水轮机不锈钢转轮的方法，选用YC-YBG217(Q)药芯焊丝作为焊接材料，使用二氧化碳和氩气作为混合气体，以合理的混合气体比例，按照制定的焊接规范进行施焊。

药芯焊丝的选择是对水轮机不锈钢转轮材料和其他焊丝进行化学成份分析比较试验，选用与其化学成分相近的焊丝。不锈钢转轮材质为0Cr13Ni5Mo，通过化学成分和机械性能分析后，选用YC-YBG217(Q)作为药芯焊丝，焊材规格为Φ1.6。

CO₂是氧化性气体，对电弧的稳定，焊缝的成形及熔深有一定的改善作用。氧化性气体的过量会造成飞溅增大，合金元素烧损增加，接头冲击韧性降低。纯氩气保护焊电弧不稳定，焊缝的成形差，熔深浅。对此混合气体的多种比例进行试验后，发现混合气体中二氧化碳和氩气的重量比为10∶1时，电弧稳定，吹力大，电弧较长，飞溅细小，焊缝边缘齐整，故确定混合气体比例为10∶1。

焊接电流和焊接电压对工艺性能有重要的影响，在焊接电流和焊接电压大小选择合适并相互匹配情况下，可保证焊接电弧稳定，飞溅细小，焊缝成形好，从而可靠保证焊接产品的质量，通过大量的试验，制定的焊接规范为：焊接电流210～250A，电弧电压26～29V，焊接速度180～220mm/min，焊丝干伸长度10～15mm。

按照JB/T6963刚制件熔化焊工艺品评定标准，对两组不同厚度试板进行焊接试验，外观检查、探伤合格，机械性能良好。采用两件尺寸20×30×30，坡口一致的试板作药芯焊丝混合气体保护焊和手工焊的经济效率对比试验，发现药芯焊丝混合气体保护焊的焊接效率是手工焊的2.3倍，焊材重量只是手工焊的焊材重量的78.6％。漫水湾转轮上冠、叶片、下环材质都是0Cr13Ni5Mo，采用传统手工焊，焊接每台转轮，需焊工6人，花费时间8天，采用本发明，焊接每台转轮，需焊工6人，花费时间3.5天，药芯焊材使用210公斤，节约焊材50公斤。

本发明的优点在于合理确定焊材，混合气体及其比例，以及焊接工艺，解决了水轮机不锈钢转轮焊接的技术难题，保证了焊接质量，节约了焊接时间，提高了焊接效率，节约了焊接成本，具有很强的实用性。

具体实施方式

药芯焊丝混合气体保护焊焊接水轮机不锈钢转轮的方法，选用YC-YBG217(Q)药芯焊丝作为焊接材料，使用二氧化碳和氩气作为混合气体，以合理的混合气体比例，用CO₂保焊机按照制定的焊接规范进行施焊。

用混合气体配比器以10∶1的重量比配比二氧化碳和氩气。混合气体混合比对焊接工艺性能的影响见下表1：

表1：混合气体混合比对焊接工艺性能的影响

  保护气体                         工艺性能  电弧形状  飞溅情况  焊缝成形  CO₂+Ar50％  电弧稳定、吹力大  飞溅细小  边缘齐整  CO₂+Ar10％  电弧稳定、吹力大电弧较长  飞溅细小  边缘齐整  CO₂+Ar15％  电弧稳定、吹力大电弧较长  飞溅增大  边缘齐整

从表中看出，二氧化碳和氩气的重量比为10∶1时，效果最好，且熔敷金属效果最佳。

制定的焊接规范为：焊接电流230A，电弧电压26～29V，焊接速度180～220mm/min，焊丝干伸长度10～15mm。表2药芯焊丝混合气体保护焊于手工焊的经济效益对比表：

表2：药芯焊丝混合气体保护焊与手工焊的经济效益对比

  焊接方法  焊材  焊材规格  焊材重量  所用时间  手工焊  铬232  Φ4  0.7kg  55min  药芯焊丝混合气体保护焊  YC-YBG217(Q)  Φ1.6  0.55kg  24min

从上表可以看出，药芯焊丝混合气体保护焊的生产效率是手工电弧焊生产效率的两倍以上，所用焊材是焊条重量的80％略少。

药芯焊丝YC-YBG217(Q)的焊材规格为Φ1.6。