1. Resumo do plano de fundo
Os requisitos para a pré-fabricação de dutos nas indústrias offshore de engenharia e petroquímica são relativamente altos e a quantidade de trabalho é relativamente grande. São utilizadas a tradicional base manual de soldagem TIG e enchimento e cobertura de soldagem MIG, mas a qualidade e eficiência não são as ideais. Este artigo adota um novo processo de soldagem - soldagem TIG com fio quente de alta eficiência, para obter soldagem de base TIG, soldagem de enchimento e soldagem de cobertura, e atinge o método de soldagem MIG de alta eficiência para substituir o método tradicional. Através deste experimento, as propriedades mecânicas da pesquisa provaram ser eficazes e foram utilizadas com sucesso na indústria.
Finalidade da pesquisa
Atualmente, o processo de soldagem tradicional utiliza soldagem TIG manual para base, soldagem manual ou soldagem MIG, soldagem a arco submerso e outros métodos multiprocessos para preencher e cobrir para melhorar a eficiência da soldagem. No entanto, esses métodos de enchimento e cobertura não são fáceis de obter soldagem automática, não são adequados para vários diâmetros de tubos, são relativamente fáceis de produzir defeitos de soldagem e a taxa de aprovação da qualidade da soldagem é limitada pelo nível operacional dos trabalhadores.
Em comparação com a soldagem TIG comum, a soldagem TIG com fio quente adiciona uma fonte de alimentação de fio quente separada para pré-aquecer o fio de soldagem com base no fio frio tradicional e aumenta a velocidade de fusão do fio de soldagem sem alterar a energia da linha de soldagem. Desta forma, o arco de soldagem fornecido necessita apenas gastar uma pequena quantidade de energia para derreter o fio de soldagem, melhorando assim a eficiência da produção de soldagem.
O TIG de fio quente de alta eficiência é mais de 5 vezes mais eficiente que o TIG comum, comparável à velocidade de soldagem MIG, e a taxa de deposição é aumentada de 0,3 ~ 0,5 kg / h para 2 ~ 4 kg / h. A tecnologia TIG de fio quente doméstico está em um estágio estagnado e está longe de alcançar uma soldagem eficiente e de alta qualidade. A eficiência do processo de soldagem TIG com fio quente estrangeiro não foi significativamente melhorada e não pode atingir a eficiência da soldagem MIG. Portanto, é particularmente urgente e importante desenvolver um processo eficiente de soldagem TIG com fio quente.
3.1 Materiais experimentais
O material mãe do tubo experimental é o aço Q235-A, com espessura de 12mm e diâmetro externo de 108mm. A composição química é mostrada na Tabela 1. A resistência à tração do aço Q235-A é σb=482MPa, a resistência ao escoamento é σs=235MPa e o alongamento é δ=26%. É utilizado o fio de soldagem H08Mn2Si com diâmetro de 1,2 mm. A composição química é mostrada na Tabela 1. A resistência à tração do fio de soldagem H08Mn2Si é σb≥500 MPa, a resistência ao escoamento é σs≥420MPa e o alongamento é δ≥22%.
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3.2 Método experimental
O teste usou o sistema de soldagem TIG de fio quente de alta eficiência para pré-fabricação de tubulação do tipo braçadeira de tubo aberto KB370, conforme mostrado na Figura 1, a fonte de alimentação de soldagem multifuncional PHOENIX-521 e a fonte de alimentação de fio quente Sharp arc-200. Foi utilizado o processo de soldagem TIG com fio quente e o diagrama esquemático da junta é mostrado na Figura 2.
Figura 1 Sistema de soldagem com fio quente de alta eficiência tipo braçadeira de tubo KB370
Figura 2 Diagrama esquemático da junta
Antes da soldagem, o interior e o exterior da ranhura da peça de teste do tubo são retificados e removidos da ferrugem, com um alcance de cerca de 25 mm. Antes do teste de soldagem, a peça de teste do tubo é fixada por soldagem a ponto. A soldagem a ponto de três pontos é suficiente. O desalinhamento é controlado dentro de 1,5 mm e não há folga.
3.3 Resultados experimentais
Depois que as amostras de tubo foram soldadas, elas foram primeiro submetidas à detecção de falhas por raios X e todas passaram no nível I. Outros experimentos utilizaram ensaios metalográficos macroscópicos, metalográficos microscópicos e de propriedades mecânicas, conforme mostrado nas Figuras 3, 4, 5, 6 e Tabela 3, respectivamente. As Figuras 3 e 4 mostram claramente a morfologia da solda de três camadas, as mudanças na estrutura organizacional, a pequena zona afetada pelo calor da solda e a ausência de poros ou trincas. A Tabela 3 mostra que todas as soldas foram quebradas na área do material original, e a dobra positiva e a dobra traseira atenderam aos requisitos da norma GB/T14452-93. Como pode ser visto na Tabela 4, as seguintes conclusões são tiradas:
Figura 3 Microestrutura do metal base, zona termicamente afetada e seção transversal da solda
Figura 4 Estrutura metalográfica macroscópica da seção transversal da solda
Figura 5 Teste de tração
(a) Curvatura positiva
(b) Flexão para trás
O TIG de fio quente de alta eficiência pode atingir qualidade de soldagem TIG e velocidade de soldagem MAG, mas a soldagem MAG tem desvantagens como grandes respingos, arco forte, grande porosidade, grande energia de linha e grande quantidade de moagem. Embora sua eficiência de deposição seja alta, obviamente não é tão estável e confiável quanto a soldagem TIG sob requisitos de alta qualidade. A eficiência abrangente da soldagem TIG com fio quente de alta eficiência é equivalente ou ligeiramente superior à soldagem MAG;
A soldagem TIG com fio quente de alta eficiência e a soldagem TIG com fio frio tradicional têm uma melhoria geral na eficiência de 5 a 10 vezes.
4. Conclusão experimental
4.1 A soldagem TIG com fio quente pode obter uma solda com superfície livre de defeitos e boa formação;
4.2 A velocidade de alimentação do fio de soldagem TIG com fio quente atinge 5m/min, até 6,5m/min, e a taxa de fusão pode chegar a 3,5kg/h, o que melhora muito a eficiência da produção;
4.3 A fratura por tração das soldas TIG com fio quente ocorre no material de base, o que melhora o desempenho da junta;
4.4 A soldagem TIG com fio quente de alta eficiência realmente atinge a qualidade de soldagem da soldagem TIG e a velocidade de soldagem da soldagem MIG.
5. Mercado de aplicações e perspectivas maduras
Após quase dois anos de promoção e aplicação no mercado, atualmente somos amplamente utilizados em engenharia naval, gás, instrumentação, petroquímica e contêineres.
O processo de soldagem TIG com fio quente de alta eficiência não é adequado apenas para aço carbono, mas também para aço-liga, aço inoxidável, aço duplex, ligas à base de níquel e outros materiais (experimentos em vários materiais mostraram que, especialmente no aço duplex processo de soldagem em engenharia naval e outras indústrias, a soldagem TIG com fio quente de alta eficiência tem vantagens incomparáveis). Ele quebrou o monopólio da soldagem TIG com fio quente estrangeiro na China e sua eficiência é 1,5 a 2 vezes maior do que a dos fios quentes estrangeiros em comparação com marcas estrangeiras.
Esta tecnologia preenche a lacuna na soldagem de pré-fabricação de dutos, é um produto de tecnologia de processo inovador adequado às condições nacionais da China e é uma inovação disruptiva na indústria de pré-fabricação de dutos. Ele pode substituir completamente o processo tradicional existente de enchimento TIG + MAG e cobertura de processo composto duplo, evitando que os usuários comprem repetidamente equipamentos, e é um sistema de soldagem de pré-fabricação de dutos verdadeiramente multifuncional e multifuncional. O sistema de soldagem com esta tecnologia como processo principal também é atualmente aplicado ao sistema inteligente de pré-fabricação de dutos, e as perspectivas de mercado são amplas.
Horário da postagem: 27 de agosto de 2024
