1. Streszczenie tła
Wymagania dotyczące prefabrykacji rurociągów w przemyśle inżynierii morskiej i petrochemii są stosunkowo wysokie, a ilość pracy stosunkowo duża. Stosuje się tradycyjną podstawę do ręcznego spawania TIG oraz wypełnienie i pokrycie spawalnicze MIG, ale jakość i wydajność nie są idealne. W artykule przyjęto nowy proces spawania — wysokowydajne spawanie metodą TIG gorącym drutem, w celu uzyskania spawania podstawowego TIG, spawania wypełniającego i spawania otulającego, a także osiągnięcie wysokiej wydajności spawania metodą MIG w celu zastąpienia tradycyjnej metody. W wyniku tego eksperymentu udowodniono, że właściwości mechaniczne wynikające z badań są skuteczne i zostały z powodzeniem zastosowane w przemyśle.
Cel badawczy
Obecnie tradycyjny proces spawania wykorzystuje ręczne spawanie TIG do podłoża, spawanie ręczne lub spawanie MIG, spawanie łukiem krytym i inne wieloprocesowe metody wypełniania i przykrywania w celu poprawy wydajności spawania. Jednakże te metody napełniania i pokrywania nie są łatwe do osiągnięcia przy automatycznym spawaniu, nie są odpowiednie dla rur o różnych średnicach, stosunkowo łatwo powodują wady spawalnicze, a wskaźnik jakości spawania jest ograniczony poziomem operacyjnym pracowników.
W porównaniu ze zwykłym spawaniem TIG, spawanie TIG gorącym drutem dodaje oddzielny zasilacz gorącego drutu do wstępnego podgrzewania drutu spawalniczego w oparciu o tradycyjny zimny drut i zwiększa prędkość topienia drutu spawalniczego bez zmiany energii linii spawalniczej. W ten sposób wytwarzany łuk spawalniczy zużywa jedynie niewielką ilość energii do stopienia drutu spawalniczego, poprawiając w ten sposób wydajność produkcji spawalniczej.
Wysokowydajny gorący drut TIG jest ponad 5 razy bardziej wydajny niż zwykły TIG, porównywalny z prędkością spawania MIG, a szybkość osadzania jest zwiększona z 0,3 ~ 0,5 kg/h do 2 ~ 4 kg/h. Krajowa technologia TIG z gorącym drutem znajduje się w fazie stagnacji i daleka jest od osiągnięcia wydajnego i wysokiej jakości spawania. Wydajność procesu spawania zagranicznego gorącym drutem TIG nie została znacząco poprawiona i nie może osiągnąć wydajności spawania MIG. Dlatego szczególnie pilne i ważne jest opracowanie wydajnego procesu spawania metodą TIG gorącym drutem.
3.1 Materiały eksperymentalne
Materiałem macierzystym rury doświadczalnej jest stal Q235-A o grubości 12 mm i średnicy zewnętrznej 108 mm. Skład chemiczny przedstawiono w tabeli 1. Wytrzymałość na rozciąganie stali Q235-A wynosi σb=482MPa, granica plastyczności σs=235MPa, a wydłużenie δ=26%. Stosowany jest drut spawalniczy H08Mn2Si o średnicy 1,2mm. Skład chemiczny przedstawiono w tabeli 1. Wytrzymałość drutu spawalniczego H08Mn2Si na rozciąganie wynosi σb≥500 MPa, granica plastyczności σs≥420MPa, a wydłużenie δ≥22%.
Sprzęt spawalniczy Xinfa charakteryzuje się wysoką jakością i niską ceną. Aby uzyskać szczegółowe informacje, odwiedź:Producenci spawania i cięcia - chińska fabryka spawania i cięcia oraz dostawcy (xinfatools.com)
3.2 Metoda eksperymentalna
W badaniu wykorzystano wysokowydajny system spawania metodą TIG z otwartym drutem KB370 do prefabrykacji rurociągów z obejmą otwartą typu otwartego, jak pokazano na rysunku 1, wielofunkcyjne źródło prądu spawania PHOENIX-521 oraz źródło prądu z gorącym drutem Sharp Arc-200. Zastosowano proces spawania metodą TIG gorącym drutem, a schemat złącza przedstawiono na rysunku 2.
Rysunek 1 Wysokowydajny system spawania gorącym drutem typu KB370 z obejmą rurową
Rysunek 2 Schemat ideowy złącza
Przed spawaniem wewnętrzna i zewnętrzna część rowka próbki rury jest szlifowana i usuwana z rdzy, w zakresie około 25 mm. Przed zgrzewaniem próbnym próbkę rury mocuje się za pomocą zgrzewania punktowego. Wystarczy trzypunktowe zgrzewanie punktowe. Niewspółosiowość jest kontrolowana w zakresie 1,5 mm i nie ma szczeliny.
3.3 Wyniki eksperymentów
Po zespawaniu próbki rur poddano najpierw defektom rentgenowskim i wszystkie uzyskały wynik I. W innych eksperymentach stosowano makroskopowe badania metalograficzne, mikroskopowe metalograficzne i właściwości mechaniczne, jak pokazano odpowiednio na rysunkach 3, 4, 5, 6 i tabeli 3. Rysunki 3 i 4 wyraźnie pokazują morfologię spoiny trójwarstwowej, zmiany w strukturze organizacyjnej, małą strefę wpływu ciepła spoiny oraz brak porów i pęknięć. Tabela 3 pokazuje, że wszystkie spoiny zostały przerwane w obszarze materiału macierzystego, a wygięcie dodatnie i wygięcie tylne spełniały wymagania normy GB/T14452-93. Jak widać z tabeli 4, wyciągnięto następujące wnioski:
Rysunek 3 Mikrostruktura metalu nieszlachetnego, strefa wpływu ciepła i przekrój spoiny
Rysunek 4 Makroskopowa struktura metalograficzna przekroju spoiny
Rysunek 5 Próba rozciągania
(a) Dodatnie zagięcie
(b) Wygięcie do tyłu
Wysokowydajny gorący drut TIG może osiągnąć jakość spawania TIG i prędkość spawania MAG, ale spawanie MAG ma wady, takie jak duże odpryski, silny łuk, duża porowatość, duża energia linii i duża ilość szlifowania. Chociaż jego wydajność osadzania jest wysoka, oczywiście nie jest tak stabilna i niezawodna jak spawanie TIG przy wysokich wymaganiach jakościowych. Całkowita wydajność wysokowydajnego spawania metodą TIG gorącym drutem jest porównywalna lub nieco większa niż w przypadku spawania metodą MAG;
Wysokowydajne spawanie TIG gorącym drutem i tradycyjne spawanie TIG zimnym drutem zapewniają ogólną poprawę wydajności od 5 do 10 razy.
4. Wnioski eksperymentalne
4.1 Spawanie gorącym drutem TIG pozwala uzyskać spoinę o powierzchni wolnej od wad i dobrej formacji;
4.2 Prędkość podawania drutu podczas spawania gorącym drutem TIG osiąga 5 m/min do 6,5 m/min, a szybkość topienia może osiągnąć 3,5 kg/h, co znacznie poprawia wydajność produkcji;
4.3 Pękanie przy rozciąganiu spoin TIG z gorącym drutem występuje w materiale rodzimym, co poprawia wydajność złącza;
4.4 Wysokowydajne spawanie metodą TIG gorącym drutem pozwala uzyskać jakość spawania TIG i prędkość spawania MIG.
5. Rynek dojrzałych zastosowań i perspektyw
Po prawie dwóch latach promocji i zastosowań na rynku jesteśmy obecnie szeroko wykorzystywani w inżynierii morskiej, gazownictwie, oprzyrządowaniu, petrochemii i kontenerach.
Wysokowydajny proces spawania gorącym drutem TIG nadaje się nie tylko do stali węglowej, ale także stali stopowej, stali nierdzewnej, stali duplex, stopów na bazie niklu i innych materiałów (eksperymenty na różnych materiałach wykazały, że szczególnie w stali duplex procesu spawania w inżynierii morskiej i innych gałęziach przemysłu, wysokowydajne spawanie gorącym drutem TIG ma nieporównywalne zalety). Przełamał monopol zagranicznego spawania gorącym drutem TIG w Chinach, a jego wydajność jest 1,5 do 2 razy wyższa niż w przypadku zagranicznych gorących drutów w porównaniu z zagranicznymi markami.
Technologia ta wypełnia lukę w spawaniu prefabrykatów rurociągów, jest innowacyjnym produktem technologii procesowej odpowiednim dla warunków krajowych w Chinach i stanowi przełomową innowację w branży prefabrykacji rurociągów. Może całkowicie zastąpić istniejący tradycyjny proces polegający na wypełnieniu podkładu TIG + MAG i pokryciu procesu podwójnego kompozytu, unikając konieczności wielokrotnego zakupu sprzętu przez użytkowników i jest naprawdę wielofunkcyjnym i wielofunkcyjnym systemem spawania prefabrykacji rurociągów. System spawania wykorzystujący tę technologię jako proces podstawowy jest obecnie stosowany również w inteligentnym systemie prefabrykacji rurociągów, a perspektywy rynkowe są szerokie.
Czas publikacji: 27 sierpnia 2024 r
