1. Estratto dello sfondo
I requisiti per la prefabbricazione di condutture nell’ingegneria offshore e nell’industria petrolchimica sono relativamente elevati e la quantità di lavoro è relativamente elevata. Vengono utilizzate la tradizionale base manuale per saldatura TIG e il riempimento e rivestimento per saldatura MIG, ma la qualità e l'efficienza non sono ideali. Questo documento adotta un nuovo processo di saldatura: saldatura TIG a filo caldo ad alta efficienza, per ottenere la saldatura di base TIG, la saldatura di riempimento e la saldatura di copertura, e ottiene il metodo di saldatura ad alta efficienza di saldatura MIG per sostituire il metodo tradizionale. Attraverso questo esperimento, le proprietà meccaniche della ricerca si sono rivelate efficaci e sono state utilizzate con successo nell'industria.
Scopo della ricerca
Allo stato attuale, il processo di saldatura tradizionale utilizza la saldatura TIG manuale per la base, la saldatura manuale o la saldatura MIG, la saldatura ad arco sommerso e altri metodi multiprocesso per riempire e coprire per migliorare l'efficienza della saldatura. Tuttavia, questi metodi di riempimento e copertura non sono facili da ottenere con la saldatura automatica, non sono adatti a vari diametri di tubo, sono relativamente facili da produrre difetti di saldatura e la velocità di superamento della qualità della saldatura è limitata dal livello operativo dei lavoratori.
Rispetto alla normale saldatura TIG, la saldatura TIG a filo caldo aggiunge un'alimentazione separata a filo caldo per preriscaldare il filo di saldatura sulla base del tradizionale filo freddo e aumenta la velocità di fusione del filo di saldatura senza modificare l'energia della linea di saldatura. In questo modo, l'arco di saldatura fornito necessita solo di una piccola quantità di energia per fondere il filo di saldatura, migliorando così l'efficienza della produzione di saldatura.
Il TIG a filo caldo ad alta efficienza è oltre 5 volte più efficiente del TIG normale, paragonabile alla velocità di saldatura MIG, e il tasso di deposito è aumentato da 0,3~0,5 kg/h a 2~4 kg/h. La tecnologia TIG domestica a filo caldo è in una fase stagnante ed è lontana dal raggiungere una saldatura efficiente e di alta qualità. L'efficienza del processo di saldatura TIG a filo caldo esterno non è stata migliorata in modo significativo e non può raggiungere l'efficienza della saldatura MIG. Pertanto è particolarmente urgente e importante sviluppare un efficiente processo di saldatura TIG a filo caldo.
3.1 Materiali sperimentali
Il materiale madre del tubo sperimentale è l'acciaio Q235-A, con uno spessore di 12 mm e un diametro esterno di 108 mm. La composizione chimica è mostrata nella Tabella 1. La resistenza alla trazione dell'acciaio Q235-A è σb=482MPa, la resistenza allo snervamento è σs=235MPa e l'allungamento è δ=26%. Viene utilizzato il filo di saldatura H08Mn2Si con un diametro di 1,2 mm. La composizione chimica è mostrata nella Tabella 1. La resistenza alla trazione del filo di saldatura H08Mn2Si è σb≥500 MPa, il carico di snervamento è σs≥420MPa e l'allungamento è δ≥22%.
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3.2 Metodo sperimentale
Il test ha utilizzato il sistema di saldatura TIG a filo caldo ad alta efficienza di prefabbricazione di tubazioni di tipo aperto con fascetta per tubi KB370, come mostrato nella Figura 1, il generatore di saldatura multifunzione PHOENIX-521 e il generatore di corrente a filo caldo Sharp Arc-200. È stato utilizzato il processo di saldatura TIG a filo caldo e il diagramma schematico del giunto è mostrato nella Figura 2.
Figura 1 Sistema di saldatura a filo caldo ad alta efficienza di tipo fascetta per tubi KB370
Figura 2 Rappresentazione schematica del giunto
Prima della saldatura, l'interno e l'esterno della scanalatura del pezzo di prova del tubo vengono levigati e rimossi dalla ruggine, con un'escursione di circa 25 mm. Prima della saldatura di prova, il pezzo di prova del tubo viene fissato mediante saldatura a punti. È sufficiente la saldatura a punti a tre punti. Il disallineamento è controllato entro 1,5 mm e non vi è alcuno spazio vuoto.
3.3 Risultati sperimentali
Dopo che i campioni di tubo sono stati saldati, sono stati prima sottoposti al rilevamento dei difetti a raggi X e tutti hanno superato il livello I. Altri esperimenti hanno utilizzato test metallografici macroscopici, metallografici microscopici e delle proprietà meccaniche, come mostrato rispettivamente nelle Figure 3, 4, 5, 6 e Tabella 3. Le figure 3 e 4 mostrano chiaramente la morfologia della saldatura a tre strati, i cambiamenti nella struttura organizzativa, la piccola zona alterata dal calore della saldatura e l'assenza di pori o crepe. La tabella 3 mostra che le saldature erano tutte interrotte nell'area del materiale principale e che la piega positiva e la piega posteriore soddisfacevano i requisiti dello standard GB/T14452-93. Come si può vedere dalla tabella 4, si traggono le seguenti conclusioni:
Figura 3 Microstruttura del metallo base, zona interessata dal calore e sezione trasversale della saldatura
Figura 4 Struttura metallografica macroscopica della sezione trasversale della saldatura
Figura 5 Prova di trazione
(a) Curvatura positiva
(b) Piegamento all'indietro
Il TIG a filo caldo ad alta efficienza può ottenere la qualità della saldatura TIG e la velocità di saldatura MAG, ma la saldatura MAG presenta degli svantaggi come grandi spruzzi, arco forte, grande porosità, grande energia della linea e grande quantità di macinazione. Sebbene la sua efficienza di deposizione sia elevata, ovviamente non è stabile e affidabile come la saldatura TIG con requisiti di alta qualità. L'efficienza complessiva della saldatura TIG a filo caldo ad alta efficienza è equivalente o leggermente superiore alla saldatura MAG;
La saldatura TIG a filo caldo ad alta efficienza e la tradizionale saldatura TIG a filo freddo presentano un miglioramento complessivo dell'efficienza da 5 a 10 volte.
4. Conclusione sperimentale
4.1 La saldatura TIG a filo caldo consente di ottenere una saldatura con superficie priva di difetti e buona formazione;
4.2 La velocità di alimentazione del filo nella saldatura TIG a filo caldo raggiunge 5 m/min, fino a 6,5 m/min e la velocità di fusione può raggiungere 3,5 kg/h, il che migliora notevolmente l'efficienza produttiva;
4.3 La frattura per trazione delle saldature TIG a filo caldo si verifica nel materiale base, il che migliora le prestazioni del giunto;
4.4 La saldatura TIG a filo caldo ad alta efficienza raggiunge realmente la qualità di saldatura della saldatura TIG e la velocità di saldatura della saldatura MIG.
5. Applicazioni e prospettive mature del mercato
Dopo quasi due anni di promozione e applicazione sul mercato, siamo attualmente ampiamente utilizzati nei settori dell'ingegneria navale, del gas, della strumentazione, dei prodotti petrolchimici e dei container.
Il processo di saldatura TIG a filo caldo ad alta efficienza è adatto non solo per l'acciaio al carbonio, ma anche per acciai legati, acciai inossidabili, acciai duplex, leghe a base di nichel e altri materiali (esperimenti su diversi materiali hanno dimostrato che, soprattutto nell'acciaio duplex processo di saldatura nell'ingegneria navale e in altri settori, la saldatura TIG a filo caldo ad alta efficienza presenta vantaggi incomparabili). Ha rotto il monopolio della saldatura TIG a filo caldo straniera in Cina e la sua efficienza è da 1,5 a 2 volte superiore a quella dei fili caldi stranieri rispetto ai marchi stranieri.
Questa tecnologia colma il divario nella saldatura di prefabbricazione di pipeline, è un prodotto tecnologico di processo innovativo adatto alle condizioni nazionali della Cina e rappresenta un'innovazione dirompente nel settore della prefabbricazione di pipeline. Può sostituire completamente il processo tradizionale esistente di primer TIG + riempimento MAG e rivestimento del doppio processo composito, evitando agli utenti di acquistare ripetutamente attrezzature, ed è un sistema di saldatura di prefabbricazione di tubazioni veramente multifunzionale e multiuso. Il sistema di saldatura con questa tecnologia come processo principale è attualmente applicato anche al sistema di prefabbricazione intelligente delle tubazioni e le prospettive di mercato sono ampie.
Orario di pubblicazione: 27 agosto 2024
