對于容器內(nèi)壁大面積可采用帶極堆焊技術(shù)，小直徑接管內(nèi)壁堆焊，由于藥芯焊絲堆焊工藝（FCAW）具有熔敷效率高，生產(chǎn)率明顯提高，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良；對電流電壓的適應(yīng)范圍大，焊接條件實(shí)現(xiàn)較為容易，易于進(jìn)行半自動和自動化的焊接；脫渣性能良好，焊縫成形美觀；飛濺很小，電弧穩(wěn)定性優(yōu)良，合格率高等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)。

       本文根據(jù)鎳基藥芯焊絲625的焊接特點(diǎn)，通過焊接工藝試驗(yàn)，以確定影響藥芯焊絲堆焊層成形及性能主要焊接工藝參數(shù)，為小直徑接管內(nèi)壁堆焊采用鎳基藥芯焊絲堆焊提供科學(xué)依據(jù)。

1      焊接設(shè)備及焊接材料

1.1   焊接設(shè)備

       本試驗(yàn)采用ESAB LAH 500藥芯焊絲堆焊設(shè)備，該設(shè)備由電焊機(jī)（包括電源送絲機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)）水冷焊槍以及行走系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)組成。不銹鋼藥芯焊絲氣體保護(hù)焊設(shè)備采用平特性直流電源，通過改變送絲速度來調(diào)節(jié)焊接電流，因此，焊接規(guī)范調(diào)節(jié)比較方便。當(dāng)弧長變化時(shí)，可引起較大的電流變化，有較強(qiáng)的自調(diào)節(jié)作用；同時(shí)，由于短路電流較大, 引弧比較容易。

1.2   焊接材料

       根據(jù)產(chǎn)品堆焊技術(shù)要求，采用鎳基625型鎳基合金堆焊，根據(jù)焊絲的成分與規(guī)格，選用了WEL FCW 625堆焊材料。焊絲直徑為φ1.2mm，在板厚為50mm的2.25Cr-1Mo材料上進(jìn)行了鎳基藥芯焊絲堆焊，堆焊時(shí)嚴(yán)格控制第1層的預(yù)熱溫度、層間溫度以及后熱溫度, 第2層堆焊的層間溫度應(yīng)控制在100℃以下。

1.3   鎳基合金625的焊接特點(diǎn)

       由于鎳基合金625焊縫金屬組織為單一奧氏體組織，液態(tài)焊縫金屬流動性差，熔深淺，焊接時(shí)易產(chǎn)生熱裂紋及氣孔，因此焊前應(yīng)徹底清洗工件；焊接時(shí)選用較小的熱輸入量，使接頭高溫停留時(shí)間減少，對控制和減少熱裂紋，提高耐腐蝕性均有利；同時(shí)應(yīng)選擇合適的焊接速度；鎳基合金之間焊接時(shí)不預(yù)熱，層間溫度應(yīng)控制在100℃以下。

2      焊接工藝試驗(yàn)

       影響藥芯焊絲堆焊層成形及性能的焊接工藝參數(shù)主要有：焊接電流、焊接電壓、焊接速度、干伸長、搭接量等。

2.1   焊接電流

       焊接電流與堆焊焊道成形、熔深、稀釋率、機(jī)械性能均有很大關(guān)系，焊接電流過大時(shí)，焊接過程飛濺大，堆焊層表面氧化且容易出現(xiàn)熱裂紋；而焊接電流過小時(shí)，容易產(chǎn)生夾渣缺陷以及焊縫成形不良。經(jīng)試驗(yàn)，對于直徑為φ1.2mm藥芯焊絲焊接電流確定在180~200A之間堆焊焊道成形最佳。

2.2   焊接電壓

       對于藥芯焊絲堆焊，焊接電壓與焊接電流的匹配很重要。在焊接電流一定的條件下，如果電壓過低、堆焊焊道太窄，則容易出現(xiàn)夾渣現(xiàn)象，并且使堆焊厚度增加，造成焊材浪費(fèi)；如果焊接電壓過高、堆焊焊道比較寬, 使得堆焊厚度不能滿足要求，經(jīng)過多次試驗(yàn)，對于直徑為φ1.2mm藥芯焊絲焊接電壓確定在28~32V之間堆焊焊道成形最佳。

2.3   焊接速度

       焊接速度對藥芯焊絲堆焊影響比較大，主要有兩個(gè)方面：①堆焊焊道的幾何形狀；②堆焊層的稀釋率。若焊接速度太快，堆焊焊道太窄、太薄, 則在下一道搭接焊時(shí)，容易造成重疊。反之，易形成堆高大、堆寬窄的焊道, 會造成噴嘴堵塞，易造成夾渣，對于直徑為φ1.2mm鎳基藥芯焊絲焊接速度確定在250~300mm/min為最佳。

2.4   焊絲伸出長度和焊絲位置

       焊絲伸出長度對電弧的穩(wěn)定性、熔深、電弧能量等均有影響，焊絲伸出長度太長，會使電弧不穩(wěn)定，飄忽不定，且飛濺大。焊絲伸出長度過短, 過多的飛濺物易造成噴嘴堵塞，使氣體保護(hù)不良，堆焊時(shí)易產(chǎn)生氣孔。經(jīng)試驗(yàn)，焊絲伸出長度應(yīng)在15~20mm范圍。焊接時(shí)，焊槍傾角θ約40°時(shí)較好，如果θ過大或過小，會降低CO2 氣體保護(hù)效果。

2.5   堆焊焊道之間的搭接量

       堆焊焊道之間的搭接量（焊絲與前一道堆焊焊縫間的距離）直接影響產(chǎn)品的堆焊層厚度及不平度，并對堆焊層的側(cè)彎性能影響較大，為了解決這些問題，對鎳基藥芯焊絲堆焊焊道之間的搭接量做了系列試驗(yàn)，并確定了獲得堆焊焊道有良好成形、優(yōu)良性能的工藝參數(shù)，即焊絲相對于前一道邊緣0~1mm的堆焊焊道成形美觀，機(jī)械性能好。

2.6   CO2氣體流量

       鎳基藥芯焊絲堆焊時(shí)，氣體流量為15~20L/min，若氣體流量較小，保護(hù)氣體挺度不夠，降低了氣體保護(hù)效果；若焊接電流較大，焊速較快，焊絲伸出長度較長，均需加大氣體流量。

2.7   最佳焊接工藝參數(shù)

       經(jīng)過上述大量焊接試驗(yàn)，確定了鎳基藥芯焊絲堆焊時(shí)，獲得良好成形, 優(yōu)良性能的堆焊層焊接工藝參數(shù)（表1）。為下一步工藝評定以及產(chǎn)品部件的焊接，提供了科學(xué)依據(jù)。