航天航空產(chǎn)品中經(jīng)常選用不同規(guī)格的小口徑導(dǎo)管(壁厚為1~2mm)作為連接之用。不銹鋼導(dǎo)管與球頭接嘴進(jìn)行對接焊,材質(zhì)均為06Cr18Ni11Ti。要求焊縫具有致密、耐高壓、高溫和耐蝕性。以往導(dǎo)管焊接均采用手工鎢極氬弧焊,但焊縫內(nèi)部易出現(xiàn)未焊透、鎢極夾渣及氣孔等缺陷,影響導(dǎo)管焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。為了確保導(dǎo)管焊接質(zhì)量,采用了進(jìn)口的機(jī)械化鎢極氬弧焊全位置焊機(jī)。該設(shè)備由焊接電源和焊接機(jī)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(diào)節(jié)和控制焊接速度、焊接電流、焊接時(shí)間以及保護(hù)氣體提前和滯后流通時(shí)間等參數(shù)。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(jī)頭中,焊接機(jī)頭上裝有鎢極,機(jī)頭能自動沿待焊處作360°圓周旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行焊接。施焊時(shí)不加填充焊絲,靠待焊處金屬自行熔化,實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形的工藝。該設(shè)備操作方便、穩(wěn)定性好、再現(xiàn)性好,適用于不同口徑導(dǎo)管的對接焊。
施焊過程中不加填充焊絲,要達(dá)到導(dǎo)管焊接單面焊雙面成形的目的,具有一定的難度。所以對導(dǎo)管裝配有獨(dú)特的要求:
1. 要求導(dǎo)管兩端和球頭接嘴均需經(jīng)過機(jī)械加工,兩者壁厚要均勻一致。
2. 焊接端面應(yīng)垂直,導(dǎo)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(dǎo)管焊縫成形,通常用芯棒來保證。
3. 無論導(dǎo)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(dá)不到要求,直接影響焊接接頭的力學(xué)性能。
4. 對裝配間隙有嚴(yán)格要求,裝配間隙不大于0.1mm時(shí),可以獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫;若間隙達(dá)到或超過0.15mm時(shí),將出現(xiàn)未焊透的缺陷。
焊接參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響頗大,其中峰值電流在每個焊接區(qū)域(導(dǎo)管固定不動,焊接分上、下、左、右4個區(qū))的變化值、引弧間隙、氣體流量、鎢極直徑等參數(shù)變化的影響較為突出。經(jīng)過一系列的焊接工藝試驗(yàn)得出表3-68的數(shù)值。
用表中數(shù)據(jù)焊接了數(shù)百根導(dǎo)管焊接接頭,經(jīng)X光射線檢測,沒有發(fā)現(xiàn)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(bǔ)焊和二次補(bǔ)焊的焊接接頭進(jìn)行了抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)見表3-69。從表中可以看出,焊接接頭抗拉強(qiáng)度值均超過母材金屬抗拉強(qiáng)度下限值(560MPa)。對焊接接頭進(jìn)行了晶間腐蝕試驗(yàn),按《不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕驗(yàn)方法》進(jìn)行考核,全部通過。
綜上所述,用鎢極氬弧焊全位置焊接的06Cr18Ni11Ti不銹鋼導(dǎo)管焊接接頭,無論焊縫外觀質(zhì)量還是焊縫內(nèi)部質(zhì)量均優(yōu)于手工鎢極氬弧焊,在產(chǎn)品上得到廣泛地應(yīng)用。