自保护药芯焊丝电弧稳定性分析

双脉冲自保护药芯焊丝电弧焊工艺稳定性
张恒铭;金秀鹃;苟宁年;蒋小霞;石玗;周海;刘伟
【期刊名称】《焊接学报》
【年(卷),期】2024(45)5
【摘要】鉴于自保护药芯焊丝在野外焊接的重要性,尤其对于野外大型机械等关键零部件的应急修复,提高其焊接成形精度至关重要,因此研究了自保护药芯焊丝在双脉冲电弧模式下的工艺稳定性.为了实现电弧焊工艺稳定性的有效控制,采用单因素试验研究了双脉冲参数对焊接过程稳定性的影响,发现熔滴平均尺寸与电流变异系数关系密切,因此,选取强弱脉冲频率、占空比、强弱脉冲峰值和基值7个双脉冲参数作为输入值,建立一种基于RBF-BP神经网络的熔滴平均尺寸预测模型,结果表明,该预测模型有效、可行,为控制熔滴过渡过程稳定性提供了技术支撑.
【总页数】8页(P90-97)
【作者】张恒铭;金秀鹃;苟宁年;蒋小霞;石玗;周海;刘伟
【作者单位】宁夏大学;兰州理工大学;宁夏特种设备检验检测院;天地宁夏支护装备有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG443
【相关文献】
1.采用自保护药芯焊丝电弧焊焊补高锰钢辙叉工艺的研究
2.钢轨自保护药芯焊丝自动窄间隙电弧焊工艺及装备研究
3.景观园林施工设计及绿化养护技术要点分析
4.手工电弧焊、活性气体保护焊和自保护药芯焊丝在管道安装中的应用
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1.0mm不锈钢药芯焊丝焊接工艺参数一、引言在现代工业生产中，焊接技术作为一种常见的连接方法，在各种材料的加工中都有着广泛的应用。

而在焊接过程中，焊丝的选择和焊接工艺参数的设定，尤其是1.0mm不锈钢药芯焊丝的焊接工艺参数，对焊接质量和效率有着重要的影响。

本文将就此主题展开深入探讨，以帮助读者更深入地理解和应用该焊接工艺。

二、1.0mm不锈钢药芯焊丝的特点1. 不锈钢药芯焊丝的材质：不锈钢药芯焊丝通常采用本人SI 304或本人SI 316L不锈钢丝作为芯材，外包覆有焊剂。

这种设计使得焊接过程中的气体保护更加充分，有利于提高焊接接头的质量。

2. 适用范围：1.0mm的不锈钢药芯焊丝适用于不锈钢材料的焊接，如不锈钢板、管道等的连接。

3. 检测要求：选用此种焊丝进行焊接时，需要加强焊接接头的质量检测，包括焊缝的成形、裂纹的检测等。

三、1.0mm不锈钢药芯焊丝的焊接工艺参数1. 焊接电流：在选择1.0mm不锈钢药芯焊丝的焊接工艺参数时，需要考虑到焊接电流的大小。

一般来说，较大的焊接电流会使焊接速度加快，但过大的电流也容易导致焊接接头的热变形和气孔等缺陷，因此需要根据具体的焊接材料和厚度来调整电流的大小。

2. 焊接电压：焊接电压是影响焊接电弧稳定性和热量传递的重要参数，对于1.0mm不锈钢药芯焊丝的焊接来说，适当的电压可以保证焊接接头的质量和稳定性。

3. 焊接速度：焊接速度是指焊枪在焊接过程中的移动速度，对1.0mm 不锈钢药芯焊丝的焊接来说，适当的焊接速度可以保证焊接接头形成良好的凝固组织，避免出现焊缝气孔等缺陷。

4. 氩气流量：氩气是1.0mm不锈钢药芯焊丝常用的保护气体，适当的氩气流量可以保证焊接过程中的气氛稳定，避免氧化和气孔等缺陷的产生。

四、文章总结研究1.0mm不锈钢药芯焊丝的焊接工艺参数对于提高焊接质量和效率有着重要的意义。

在选择焊接工艺参数时，需要考虑到不锈钢材料的性质、板厚和焊接位置等因素，合理调整焊接电流、电压、速度和保护气体流量等参数，以确保焊接接头的质量和稳定性。

窄间隙自保护药芯焊丝钢轨电弧焊焊接过程中侧壁熔合控制摘要：自保护药芯焊丝电弧焊是一种适用于高速铁路无缝线路现场焊接的窄间隙焊接方法。

自保护药芯焊丝钢轨电弧焊焊接过程中，恰当的侧壁熔合控制是得到性能与形貌良好的焊缝的关键。

本文首先简要介绍了钢轨焊接及窄间隙焊接方法，之后对自保护药芯焊丝钢轨电弧焊侧壁熔合过程的主要相关参数及控制要点进行了分析，最后提出了一套针对自保护药芯焊丝钢轨电弧焊焊接过程中侧壁熔合控制的研究方法。

关键词：侧壁熔合，控制，钢轨焊接，窄间隙焊，自保护药芯焊丝电弧焊1背景概述1.1钢轨焊接高速铁路是现代铁路行业最为主要的发展方向之一。

高速铁路无缝线路建设的大范围展开迫切需要性能、质量、生产效率相匹配的原位焊接方法。

目前国内现有的钢轨焊接从焊接方法上分类主要有闪光焊、电弧焊、气压焊等；从焊接设备上可分为手工焊和自动焊；从焊接工况上可分为现场焊与工厂焊。

无论是工厂焊还是现场焊，钢轨焊接作业环境均较为恶劣，实现高精度、高质量的钢轨焊接需要有先进的焊接设备与焊接方法作为保障。

传统的人工焊接已较难满足现代化无缝钢轨的技术要求，且作业效率较低。

图1为安装在大型焊轨车上的移动式自动焊轨机进行现场焊接作业时的情景。

大型焊轨车辆在国内高速铁路线路的建设中已有应用，目前在国内应用较为广泛的自动焊轨机主要有乌克兰巴顿焊接研究所生产的K920系列固定式焊轨机、K922系列移动式焊轨机，南车戚墅堰机车车辆工艺研究所设计制造的LR1200系列移动式焊轨机等。

此类自动焊轨机机械结构及电气控制方面设计巧妙，具有较高的控制精度。

自动焊轨机采用的焊接方法主要有闪光焊、电弧焊、气压焊等。

图1 大型焊轨车上的自动焊轨机1.2窄间隙焊窄间隙焊（NGW，Narrow Gap Welding），是一种先进高效的新型焊接技术，在钢轨焊接等厚板材料焊接中已得到广泛应用。

窄间隙焊在严格意义上并不是一种新的焊接方法，而是利用现有弧焊方法的一种焊接技术，所以各种弧焊方法的优缺点和特性会直接遗传给窄间隙焊。

长输管道自保护药芯焊丝半自动焊典型缺陷分析何小东;仝珂;梁明华;朱丽霞;路彩虹【摘要】在X80管线钢管环焊缝工艺评价试验基础上，统计分析了自保护药芯焊丝半自动焊接缺陷产生的比例；采用金相、扫描电镜和能谱分析等试验方法，观察了典型缺陷的形貌和缺陷中夹杂物的成分。

结果表明，自保护药芯焊丝半自动焊接缺陷产生的几率较大，在环焊缝6点和12点位置的缺陷比9点位置的缺陷多。

自保护药芯焊丝半自动焊的典型缺陷是夹渣、未熔合和气孔，呈“孔洞”形貌；“孔洞”中常伴随有夹杂物。

提出了改善措施，保证长输油气管道运行安全。

%The ratio of defects of self-shielded flux cored wire semi-auto welding (FCAW) was analyzed statistically on the base of welding procedure qualification of X80 girth welds. The morphology of typical defects was investigated by optical metallographic microscope (OM) and field emission scanning electron microscope (SEM). And the components of slag inclusion in the defects were tested by energy-dispersive spectrometry (EDS) analysis. The results showed that the probability of defects for FCAW is high. The defects that come into being at 6 o’clock and 12 o’clock are more than at 9 o’clock. The typical defects for FCAW are slag inclusions, incomplete fusion and porosity. And the appearances of these defects are cavity, in which the slag inclusions are found. In order to assure the safety of the pipeline running, the effective measures had be propsed.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P53-57)【关键词】焊管;X80管线钢管;自保护药芯焊丝;缺陷【作者】何小东;仝珂;梁明华;朱丽霞;路彩虹【作者单位】中国石油集团石油管工程技术研究院，西安，710077; 国家石油管材质量监督检验中心，西安，710077;中国石油集团石油管工程技术研究院，西安，710077; 国家石油管材质量监督检验中心，西安，710077;中国石油集团石油管工程技术研究院，西安，710077; 国家石油管材质量监督检验中心，西安，710077;中国石油集团石油管工程技术研究院，西安，710077; 国家石油管材质量监督检验中心，西安，710077;中国石油集团石油管工程技术研究院，西安，710077; 国家石油管材质量监督检验中心，西安，710077【正文语种】中文【中图分类】TG457.6长输管道工程建设实际上是一个大规模的焊接过程，常采用药皮焊条电弧焊、自保护药芯焊丝半自动焊、熔化极气体保护焊（STT半自动焊和CRC全自动焊）等焊接方式[1-4]。

药芯焊丝的特点生产效率与手工焊条相比，由于药芯焊丝采用了连续焊接方式，因此生产效率高;与实心焊丝相比，由于药芯焊丝焊接飞溅少、焊缝成形好，所以减少了清除飞溅与修磨焊缝表面的时间。

对钢材的适应性与实心焊丝相比，由于药芯焊丝一般是通过药芯过渡合金元素，因此可以像手工焊条那样方便地从配方中调整合金成分，以适应被焊钢材的要求。

而实芯焊丝每调整一次合金成分，就要重新冶炼，其工序多，难控制，因此难以满足用量少而品种多的要求。

而且有的合金钢实芯焊丝拉拔性能差，很难拉拔成所需的焊丝。

此时药芯焊丝更显其独特之优点。

工人操作要求药芯焊丝对工人的操作水平要求低:与手工焊条比，省去了向下运条的操作;与实芯焊丝比，其电流、电压适应范围宽。

使用成本与手工焊条及实芯焊丝相比，药芯焊丝本身的价格很高。

但对于大型企业来讲，使用药芯焊丝后，生产周期缩短且焊缝质量容易保证，所以带来的综合效益是很高的。

抗潮性普通的药芯捍丝由于其制造形式的约束，在其钢皮的侧边有一条连续的缝隙。

所以药芯焊丝在打开包装之后的搁置时间不能太长，以防吸潮过多而影响焊接质量。

1.焊丝选用的要点焊丝的选择要根据被焊钢材种类、焊接部件的质量要求、焊接施工条件（板厚、坡口形状、焊接位置、焊接条件、焊后热处理及焊接操作等）、成本等综合考虑。

焊丝选用要考虑的顺序如下。

①根据被焊结构的钢种选择焊丝对于碳钢及低合金金高强钢，主要是按“等强匹配”的原则，选择满足力学性能要求的焊丝。

对于耐热钢和耐候钢，主要是侧重考虑焊缝金属与母材化学成分的一致或相似，以满足对耐热性和耐腐蚀性等方面的要求。

②根据被焊部件的质量要求（特别是冲击韧性）选择焊丝与焊接条件、坡口形状、保护气体混合比等工艺条件有关，要在确保焊接接头性能的前提下，选择达到最大焊接效率及降低焊接成本的焊接材料。

③根据现场焊接位置对应于被焊工件的板厚选择所使用的焊丝直径，确定所使用的电流值，参考各生产厂的产品介绍资料及使用经验，选择适合于焊接位置及使用电流的焊丝牌号。

一、气孔问题原因：一种是因为空气中氧同熔融金属进行反应生成氧化铁，而各种结构钢总是含有一定的碳量，碳同氧化铁进行反应，生成的CO气体在焊缝金属结晶时来不及逸出便产生了气孔。

方法：在自保护药芯焊丝的药粉中需加入一定量的脱氧剂，这些脱氧元素和氧的亲台力比铁大，可优先被氧化。

阻止了熔融金属同氧结合而生成氧化铁，从而达到脱氧的目的。

这些脱氧剂主要有Al、T1和Si，Mg和Ca也是很好的脱氧剂，但Mg的沸点比较低从而降低了其脱氧效果，而Ca在空气中极易吸潮。

原因：空气中氮的侵入。

液态金属在高温时可溶解大量的氮，而在凝固时氮的溶解度突然下降，这时过饱和的氮以气泡的形式从熔池中向外逸出，当焊缝金属的结晶速度大于它的逸出速度时，就形成气孔。

方法：焊丝中需加^一定量的强氮化物形成元素，如Al，Ti等，生成稳定的氨化物来防止氨气孔的产生。

但焊缝中氮化物的数量超过一定极限，则会造成焊缝金属冲击韧度的下降，同时，过量的Al存在于焊缝金属中，还会引起晶粒粗大，严重影响焊缝会属的塑韧性。

为保证焊缝金属不出现气孔并具有合适的强度和望韧性，一般需同时采用两种途径来解决。

一种是通过焊丝中加入某些气化剂在焊接时分解和气化，释放出的气体形成保护屏障来隔离空气：另一种解决途径是通过加入适量的强氮化物形成元素和脱氧元素，来削弱和减少空气对熔融金属的有害作用，同时不至于严重影响焊缝余属的塑韧性。

去氢Ti、Ta、V、Nb、cr等元素增加氢的溶解度，因为这些元素能与氢结合生成低温稳定的化合物，有些不形成氢化物的元素如Al、Fe、Ni等可促进氢在这些金属中的溶解，也可提高氢的溶解度；C，Si，Al等元素降低氢的溶解度。

脱氧当熔池中含有对氧亲和力高的元素时(如Si，Al，Mn)，它们与溶解的氧反应，降低氧的活度和含量，这些元素称为脱氧剂。

稀土和铝有极强的脱氧、脱氮和降低焊缝气孔敏感性的作用。

脱磷可作为脱硫剂的元素有Mn、Mg、Na、Ca及稀土元素。