碳弧气刨与切割应用.doc

? 碳弧气刨与切割应用实例 1． 钢铁材料的碳弧气刨 （1）碳弧气刨工艺适合的钢种 根据碳弧气刨的原理，碳弧气刨可用于各种钢材，但在实际应用中，对某些钢种需采取工艺措施，并且有的钢种要区别情况有控制的使用。 ① 对低碳钢和普通低合金钢无需采取特殊的工艺措施，即可进行碳弧气刨。 ② 对12CrMo、15CrMo和12CrMoV钢等低合金耐热钢，需预热至200℃后才能够进行碳弧气刨。 ③ 对15MnVN、18MnMo和29MnMo钢等也需预热，预热温度等于或高于焊接时规定的预热温度。 ④ 对奥氏体不锈钢，可用碳弧气刨清根和刨除焊接缺陷，但某些抗晶间腐蚀要求高的焊件要有控制的使用。 ⑤ 对某些重要用途的结构，如核电站设备中的高压容器，在进行碳弧气刨处理时应根据相应规范或技术要求进行选用。 （2）低碳钢的碳弧气刨 可采用碳弧气刨对低碳钢进行清焊根、清除焊缝缺陷和加工坡口。一般刨槽表面有一定深度为0.54～0.72mm的硬化层，碳弧气刨后硬化层的质量分数为0.30％左右，即增加了0.07％。由于焊前可用钢丝刷或砂轮对刨槽表面进行清理，在随后的焊接过程中，会将这层硬化层熔化去除，因此基本上不影响焊接接头的性能。低碳钢的碳弧气刨的工艺参数见表1。 （3）低合金钢的碳弧气刨 16Mn钢的碳弧气刨与低碳钢一样，当采用正确的规范及操作工艺时，碳弧气刨边缘一般都无明显的渗碳层，但由于压缩空气急冷的结果，在碳弧气刨边缘有0.5～1.2mm的热影响区。 测量该区的最高硬度值可达360～450HV左右。焊接时该边缘金属熔入焊缝，气刨引起的热影响区消失。而焊缝热影响区最高硬度值为223～246HV，这与机械加工的坡口焊缝情况基本相同。 16Mn钢碳弧气刨的工艺参数见表2。16Mn碳弧气刨后焊缝化学成分与焊缝、接头的力学性能见表3和表4。 表2 16Mn钢碳弧气刨的工艺参数 板厚/mm 8～10 12～14 16～20 22～30 30以上 碳棒直径/mm 6 8 8 8 340～400 电流/A 190～250 240～290 290～350 320～330 45～47 电压/V 44～46 45～47 45～47 45～47 0.4～0.6 压缩空气压力/MPa 0.4～0.6 0.4～0.6 0.4～0.6 0.4～0.6 0.4～0.6 碳棒倾角/（°） 30～45 30～45 30～45 30～45 30～45 有效风距/mm 50～130 50～130 50～130 50～130 50～130 弧长/mm 1～1.5 1～1.5 1.5～2 1.5～2.5 1.5～2.5 刨削速度/m.min-1 0.9～1 0.85～0.9 0.9～1 0.7～0.8 0.65～0.7 刨槽尺寸/mm 槽深 3～4 3.5～4.5 4.5～5.5 5～6 5～6.5 槽宽 5～6 6～8 9～11 10～12 11～13 槽底宽 2～3 3～4 4～5 4～6 4.5～5.5 表3 16Mn钢碳弧气刨后焊缝化学成分（质量分数）/％ 检验部位 C Mn Si S P 16Mn母材 0.19 1.55 0.55 0.014 0.016 焊缝（J507） 0.07 1.21 0.46 0.012 0.021 表4 碳弧气刨后的16Mn钢焊缝及接头的力学性能 检验部位 抗拉强度 /MPa 屈服强度 /MPa 伸长率 /％ 冷弯角 /(°) 常温冲击韧性/J.cm-2 硬度HV 焊缝中心 热影响区 母 材 焊缝中心 热影响区 母 材 16Mn母材 520 ≥350 ≥21 180 － － ≥70 － － 210～215 接头(J507) 662～669 － － 180 － 72～93 － － 223～246 － 焊缝金属(J507) 638～668 492～506 26～31 － 155～162 － － 200～206 － － 其他合金钢（如12CrMo、15CrMo、12CrMoV等）经过预热200℃左右，再经过碳弧气刨未发现缺陷。15MnVN、18MnMoNb、20MnMo等钢种，在预热的条件下均能正常碳弧气刨，预热温度应等于或高于焊接时的预热温度。在厚度20mm的09Mn2V低温钢产品上，使用碳弧气刨进行处理，经测定对焊接接头的低温冲击性能影响很小。 对某些低合金钢结构钢的构件，碳弧气刨后表面往有很薄的增碳层及淬硬层。为了保证焊接质量，刨削后应用砂轮自己打磨，打磨深度约1mm，至露出金属光泽且表面平滑为止。某些强度等级高、对冷裂纹十分敏感的低合金钢厚板不宜采用碳弧气刨，此时可采用氧乙炔割炬开槽法进行清焊根。 （4）不锈钢的碳弧气刨 可采用碳弧气刨对不锈钢进行清焊根、清除焊缝担缺陷和加工坡