大干伸长多丝埋弧焊接工艺研究

目前，油气输送用焊管最主要的焊接工艺为多丝埋弧焊，由于多丝埋弧焊的焊接线能量大、熔池过热度大，易导致焊缝及热影响区的金相组织和力学性能恶化，造成焊缝和粗晶区晶粒粗化、低温冲击韧性降低。为了改善这些问题，除了在母材和焊材中加入Mn、Ni、Cr、Mo等合金元素提高韧性，以及加入V、Nb、Ti细化晶粒以外，还可以在焊接中严格控制和降低焊接线能量。近年来，渤海装备钢管设计研究院对焊丝大干伸长多丝埋弧焊工艺技术进行了大量试验研究，取得了一些进展。

试验温度分别为室温20 ℃、40 ℃以及55 ℃。在每种温度条件下，分别秤取(270±1)g，3种润滑油加入到3个烧杯中，在每个烧杯上做好记号。用不锈钢丝将试样悬挂在支架上，保证试样完全浸没在油中，且试样之间及与杯壁间不接触，试样表面无气泡。试验时间按照国家标准GB/T 1690-2010的要求，选取24 h的整倍数168 h，在试验时间达到后将试样取出，将试样表面残留液体完全擦干，在规定时间内完成硬度(Hi)、体积(Vi)以及拉伸性能的测试，并将浸泡之后的O型密封圈放置待用。

1 焊丝大干伸长埋弧焊

1.1 工作原理

焊丝大干伸长埋弧焊是加大焊丝干伸长，利用焊接电流在大干伸长焊丝中产生的电阻热将焊丝加热到较高温度，对焊丝进行预热，然后再将焊丝送入电弧区域，实现提高单位电流焊丝熔化速度的焊接方法，其工作原理如图1所示。该工艺不需要附加焊丝预热电源，只需要对原有的埋弧焊枪进行改造，将焊丝干伸长从正常工艺的25～35 mm增大到60～120 mm，就可实现焊丝大干伸长埋弧焊。该方法改造费用低，操作方法与普通埋弧焊基本一样，具有高效、节能等特点。

  

图1 焊丝大干伸长埋弧焊接工艺原理示意图

根据楞次焦耳定律，当焊接电流通过焊丝时，焊丝上产生的电阻热为

 

式中:Q—通电长度焊丝产生的电阻热，J；

I—焊接电流，A；

t—通电时间，s；

大干伸长多丝埋弧焊工艺实现了焊丝的预热，改变了焊接电源能量在焊丝、母材、焊剂的分配比例关系，提高了单位焊接电流焊丝熔化速度，减少了对母材的热输入，增加了焊丝得到的热量，可以达到降低焊接线能量的目的。在管线钢管焊接中，在维持较高的焊接生产效率的前提下，既可以保证焊接接头抗拉强度基本不变，又可以显著改善焊缝及热影响区的低温冲击韧性，是一种高效、节能的焊接新工艺。

以各专业使用的《护理学基础》《护理专业技术实训》教材为基础，通过多途径搜集相关临床差错案例。（1）借鉴护理临床案例相关读物，如《护理临床案例精选》《临床护理案例启示录》等；（2）利用检查护生医院实习情况时搜集到的临床案例；（3）利用网络资源平台（如中华护士网）搜集相关临床护理案例；（4）通过新闻报道、身边事例来获取护理安全、医疗纠纷等有关信息。

本文17例胃肠间质瘤患者中肿瘤单发的患者有14例，肿瘤多发的患者有3例。肿瘤单发患者中肿瘤见于胃的有4例，肿瘤见于小肠的有7例，肿瘤见于结肠的有3例，肿瘤见于肠系膜的有2例，肿瘤见于食管的有1例。肿瘤多发患者中肿瘤见于回结肠系膜与食管的有2例，肿瘤见于网膜与回结肠系膜累及横结肠的有1例。

ρ—电阻率，Ω·mm；

L—焊丝通电长度，mm；

A—焊丝通电截面积，mm2。

从式（1）可以看出，增加焊丝通电长度即干伸长或减小焊丝直径，可以增大焊丝电阻热。通常埋弧焊焊丝干伸长约为30 mm，通过计算30 mm长度的焊丝电阻很低，因此所产生的电阻热微乎其微，根本不能起到明显的预热焊丝的作用。当把焊丝干伸长的长度成倍增加后，焊接电流在焊丝上产生的电阻热会显著增加，这部分电阻热使焊丝得到充分预热，提高了焊接电流热能利用率和单位电流焊丝熔化量，加快了焊丝熔化速度。

1.2 设备构成

焊丝大干伸长埋弧焊设备的主要组成为:埋弧焊电源、焊丝盘、送丝机及其驱动控制器、焊枪、大干伸长导电嘴等。除了导电嘴局部做了改进，其主要结构均与普通埋弧焊相同，焊接电源、送丝机及其驱动控制器构成的电气系统保持不变。大干伸长导电嘴结构如图2所示，与普通埋弧焊焊枪一样，导电嘴安装在焊枪下端，大干伸长工艺对导电嘴做了部分改造，在铜质导电嘴下面增加了绝缘陶瓷管作为大干伸长焊丝的扶正器，以免焊丝干伸长加长后焊丝弯曲无法稳定对正焊缝。陶瓷管用金属护套上端的螺纹连接固定在导电嘴下面。

“季鹰归未，莼鲈之思”。张翰因在秋日里想起家乡的美味的莼菜与鲈鱼，进而引发其思乡之情，于是弃官归隐。辛弃疾认为其个人短志，而我却以为不然。辛弃疾半生戎马，六十五仍想致力抗金，自然不可窥得张翰的心境。那种淡泊宁静，追求自己本心的心境。在我看来，他不是个人短志，而是其心中有一轮明月，一潭清泉。正如王维所写；“明月松间照，清泉石上流”。他把自己的本心看得透亮。

  

图2 大干伸长导电嘴结构示意图

为了验证焊丝大干伸长工艺用陶瓷管的耐用性，在管段外表面连续焊接约70 m长焊缝，如图3所示。通过观察可以发现，陶瓷管没有磨损和开裂。图4为焊丝大干伸长工艺焊接参数曲线，从图4可看出，焊接过程中焊接电流、弧压、送丝速度均很稳定。初步证明该工艺装置可以应用于焊管生产线连续生产。

  

图3 导电嘴验证试验

  

图4 大干伸长工艺焊接参数记录曲线

1.3 工艺特点

普通埋弧焊的能量主要来源于焊接电源提供的电能转换成的电弧热，其热量的分配大致是焊丝得到28%，母材得到54%，焊剂得到18%。当焊接电流流经大干伸长焊丝时，由于导电嘴伸出部分焊丝电阻显著加大，产生较大电压降，而且焊接电流越大电压降越大，电压降通常达到2～7 V。因此，可以产生很显著的电阻热，焊丝上的电阻热占焊接回路提供电能的l2%～18%，电阻热几乎都是用于加热焊丝，这时焊接回路的电能产生的热量在焊丝、焊剂、母材的分配就发生了变化。焊丝得到的热能有明显增加，母材得到的热能则有所减少。

为了验证大干伸长工艺焊丝熔化速度的实际效果，设计了Φ4 mm焊丝30 mm常规干伸长和大干伸长工艺500～900 A系列交流焊接电流—焊丝熔化速度对比统计试验，其试验数据见表1～表4。由表1可知，Φ4 mm焊丝30 mm干伸长的单位电流焊丝熔化速度平均为0.21 g/A·min；由表2～表4可知，Φ4 mm焊丝90 mm、110 mm、130 mm干伸长的单位电流熔化速度分别为0.32 g/A·min、0.37 g/A·min、 0.4 g/A·min。 经过数据统计对比计算，绘制出30 mm常规干伸长和大干伸长焊接电流-焊丝熔化速度曲线，如图5所示。由图5可看出，90 mm、110 mm和130 mm干伸长单位电流焊丝熔化速度平均值分别比常规30 mm干伸长提高了51%、73%和86%。因此可以看出大干伸长焊接工艺具有熔化速度快、能够实现降低焊接线能量的工艺特点。

 

表1 Φ4 mm焊丝30 mm干伸长埋弧焊接参数及熔化速度试验数据

  

 

表2 Φ4 mm焊丝90 mm大干伸长埋弧焊接参数及熔化速度试验数据

  

 

表3 Φ4 mm焊丝110 mm大干伸长埋弧焊接参数及熔化速度试验数据

  

 

表4 Φ4 mm焊丝130 mm大干伸长埋弧焊接参数及熔化速度试验数据

  

  

图5 不同干伸长焊丝焊接电流-熔化速度曲线

2 大干伸长焊接工艺对比试验

表7为两种焊接工艺焊缝、热影响区低温冲击韧性和焊接接头抗拉强度对比结果。从表7可以看出，在-20℃低温冲击对比试验中，常规四丝焊接工艺的焊缝中心、热影响区冲击功平均值为154 J和165 J，大干伸长四丝焊接工艺的焊缝中心、热影响区冲击功的平均值为182 J和240 J，大干伸长四丝焊接工艺焊缝中心、热影响区冲击功分别比常规四丝焊接工艺平均提高了18.2%和45.5%；在-30℃低温冲击对比试验中，常规四丝焊接工艺的焊缝中心、热影响区冲击功平均值为135 J和144 J，大干伸长四丝焊接工艺的焊缝中心、热影响区冲击功平均值为174 J和221 J，大干伸长四丝焊接工艺焊缝中心、热影响区冲击功分别比常规四丝焊接工艺平均提高了28.9%和53.5%；常规四丝、大干伸长四丝埋弧焊接工艺的焊接接头抗拉强度分别为668 MPa和675 MPa，两种焊接工艺的焊接接头抗拉强度基本相当。

总之，新时代党的建设理论的新发展，展示了以习近平为核心的党中央高超的政治智慧和巨大的政治勇气，昭示了中国共产党在党的建设理论上的新境界、新方向，极大地丰富和发展了马克思主义政党建设理论和中国共产党的建设理论，成为指导今后中国共产党全面推进政治建设、思想建设、组织建设、作风建设、纪律建设和制度建设的新纲领、新指南，也将有助于世界各国政党加强自身建设和处理执政过程中的各种问题。

  

图6 焊丝大干伸长多丝埋弧焊示意图

[1]周振丰，张文钺.焊接冶金与金属焊接性[M].北京:机械工业出版社，1988:179-185.

由表5和表6可以看出，X80钢级30.8 mm壁厚试板采用焊丝大干伸长焊接工艺后，内、外焊速度分别比常规四丝焊提高38%和30.3%，内、外焊缝焊接线能量分别降低到常规四丝焊的75%和79.5%。图7为两种焊接工艺焊缝形貌。从图7焊缝宏观金相对比可以看出，大干伸长焊接工艺中母材的熔化量明显减少，焊缝熔合比显著降低，热影响区宽度相对减小。图8为大干伸长工艺焊缝形貌，从图8可以看出，该工艺内、外焊缝外观光滑平整。

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表5 X80钢级30.8 mm试板常规埋弧焊接工艺参数

  

 

表6 X80钢级30.8 mm试板大干伸长埋弧焊接工艺参数

  

位置焊丝极性焊丝直径/mm电流/A电压/V焊接速度/（m/min）线能量/（kJ/cm）与常规工艺线能量之比/%1#反接4 1 300 30内焊2#交流4 900 42 3#交流4 800 44 1.82 47.3 75 4#交流4 700 45 1#反接4 1 350 30外焊2#交流4 950 42 3#交流4 800 44 1.85 47.7 79.5 4#交流4 700 45

  

图7 两种焊接工艺焊缝宏观形貌

  

图8 大干伸长工艺焊缝形貌

利用显微镜观察两种工艺焊缝和热影响区组织形貌，结果如图9所示。从图9可以看出，大干伸长四丝焊接工艺焊缝和热影响区的粗晶区和细晶区组织均比常规四丝焊工艺更为细小。

  

图9 两种焊接工艺焊缝及热影响区金相对比

试验发现，在同样电流条件下，大干伸长焊接工艺具有焊丝熔化速度快、熔深偏小的特点。所以在厚壁钢板多丝埋弧焊试验中，1#焊丝仍然采用30mm常规干伸长、大电流、低电压参数保证熔深，2#～4#焊丝采用大干伸长工艺，如图6所示。

 

表7 两种焊接工艺低温冲击韧性和抗拉强度对比结果

  

3 结束语

R—焊丝的电阻，Ω；

参考文献：

为了验证大干伸长焊接工艺在直缝焊管多丝埋弧焊工艺中应用的实际效果，我们设计了X80钢级30.8 mm壁厚焊接试板的Φ4 mm焊丝30 mm常规干伸长和大干伸长多丝埋弧焊接工艺对比试验，两种焊接工艺采用相同成分的母材、焊材和相同的焊接坡口尺寸。其中，常规四丝和大干伸长埋弧焊工艺参数分别见表5和表6，其焊缝宏观形貌如图7所示。

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3)结构思考力是期刊高级管理人员的必备技能。美国著名的管理学学者罗伯特·卡茨曾指出，高效的管理人员应当具备技术性技能、人际性技能和概念性技能等3种技能。结构思考力是概念性技能中最重要的技能，有助于高级管理人员对遇到的难题进行全方位、多维度的分析判断并制订对策方案，从而推动工作的高效开展。

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