Bland de mest använda och effektiva automatiska svetsprocesserna inom modern tung industri och stålrörstillverkning är ennedsänkt bågsvetsning(SÅG). Som en mogen teknologi har SAW sådana egenskaper som nedsänkt ljusbåge, flödesskydd, djup penetration, stabil svetskvalitet och mindre stänk. Till skillnad från MIG- och TIG-svetsningsmetoderna (öppen båge) är hela bågen och den smälta poolen av undervattensbågsvetsning helt täckta och skyddade av flussmedel, vilket isolerar svetsområdet från luften och undviker oxidationsdefekter. Sedan industriproduktionen började har svetsning under vatten blivit kärnsvetsprocessen för spiralsvetsade rör, tjocka-väggiga stålkonstruktioner, tryckkärl, panntillverkning, skeppsbyggnad och tillverkning av stor utrustning. På grund av dess lämplighet för tjockplåtssvetsning, stark strömkapacitet och lätthet att automatisera, har nedsänkt bågsvetsning intagit en oersättlig position inom tung industritillverkning.
Grundläggande definition och arbetsprincip
Nedsänkt bågsvetsning är en automatisk eller halv-automatisk bågsvetsprocess som använder massiv tråd som tillsatsmaterial ochflödesom skyddsmedium. Det viktigaste i denna process är att under svetsprocessen täcks bågen av flussskiktet och ingen öppen låga kan ses. Hela den metallurgiska reaktionen av svetsningen genomförs i en förseglad slaggskyddsmiljö.
Dess arbetsprincip kan delas in i fyra steg: ljusbågetändning, värmesmältning, metallurgisk reaktion och slaggbildningsskydd. När svetsmaskinen startar genererar kortslutningen mellan svetstråden och arbetsstycket en transient ström som därigenom tänder ljusbågen. Samtidigt smälter bågvärmen med hög-temperatur det omgivande flussmedlet, svetstråden och basmaterialet. Det smälta flussmedlet bildar ett trögflytande och tätt flytande slagglager som helt kan täcka den smälta poolen med hög-temperatur. Detta slaggskikt kan isolera syre, kväve och vattenånga i luften, vilket förhindrar att skadliga gaser kommer in i svetsfogen. Samtidigt inträffar en serie komplexa metallurgiska reaktioner mellan den smälta slaggen och det smälta stålet, såsom deoxidation, avsvavling och defosforisering, varigenom svetsfogens mikrostruktur renas och svetsfogens mekaniska egenskaper förbättras. Efter kylning stelnar den flytande slaggen till ett hårt skal på svetsytan, som är lätt att ta bort och bildar en jämn och enhetlig svets.
SAW-systemets huvudsakliga utrustning och material
Ett komplett nedsänkt bågsvetssystem består av professionell svetsutrustning, svetstråd och specialflöde.
1. Svetsutrustning
Kärnutrustningen består huvudsakligen av en automatisk svetsströmförsörjning, trådmatare, svetsvagn eller mobilt portalsystem, flussmedelsförsörjning och återvinningsanordning. Svetsströmförsörjningen ger stabil ström och spänning för att säkerställa en kontinuerlig och stabil förbränning av ljusbågen. Den automatiska trådmataren kan exakt styra trådmatningshastigheten och matcha den med svetsrörelsehastigheten för att undvika bågavbrott och instabil smältbassäng. Gångvagnen driver svetspistolen att röra sig med en jämn hastighet, vilket säkerställer konsistensen av svetsbredd och inträngningsdjup. Dessutom kan det automatiska flödescirkulationssystemet uppnå automatisk spridning och återvinning av flöde, inte bara säkerställa kontinuerligt skydd under svetsprocessen, utan också förbättra materialutnyttjandet och därigenom minska produktionskostnaderna.
2. Svetstråd och flussmedel
Nedsänkt bågsvetsning förlitar sig på den kombinerade effekten av svetstråden och flussmedlet för att uppnå metallurgisk optimering. Svetstråden ger tillsatsmetall och legeringselement, medan flussmedlet fungerar som ett skyddande, deoxiderande och föroreningsborttagningsmedel. Olika typer av stål, som kolstål, låg-legerat hög-stål och rörledningsstål, kräver motsvarande neutrala, sura eller alkaliska flussmedel. Bland dem har alkaliska flussmedel en relativt stark förmåga att avlägsna föroreningar, vilket avsevärt kan förbättra den låga-temperatursegheten och sprickbeständigheten hos svetsen, och är lämpliga för hög-standardsvetsning av rörledningar och tryckkärl; sura flussmedel har bra processprestanda, stabil båge och vacker svetsbildning och används huvudsakligen för svetsning av vanligt konstruktionsstål.
Komplett teknisk process för nedsänkt bågsvetsning
1. För-svetsförberedelse
För-svetsbehandling är ett avgörande steg för att säkerställa kvaliteten på svetsen. För det första måste produktytan och svetsområdet rengöras noggrant och avlägsna rost, oxidskal, oljefläckar, fukt och andra föroreningar för att förhindra defekter som porer, slagginslutningar och sprickor orsakade av föroreningar. För det andra måste flussmedlet torkas vid en specifik hög temperatur för att avlägsna inre vattenånga, och därigenom minska vätehalten i svetsfogen och undvika väte-inducerad kallsprickning. Dessutom måste operatören justera svetsenhetens gap och svetsvinkel enligt tjockleken på plåten och svetsstandarder för att säkerställa enhetligt penetreringsskikt och god smältning.
2. Parameterinställningar och provsvetsning
Innan den formella svetsprocessen måste personalen ställa in kärnprocessparametrarna, inklusive svetsström, spänning, bågrörelsehastighet och trådlängd, etc. Strömmen bestämmer värmetillförseln och inträngningsdjupet för svetsen; spänningen styr svetsfogens bredd och svetssträngens utseende; bågens rörelsehastighet påverkar svetseffektiviteten och smältkvaliteten. Om parametrarna inte matchas korrekt kan det resultera i otillräckligt penetrationsdjup, genombränning, ofullständig sammansmältning eller ojämn svetsbildning. För att säkerställa stabiliteten hos parametrarna och den kvalificerade svetsprestandan i storskalig produktion måste provsvetsning utföras.
3. Formell svetsning och flussmedelsskydd
Under den formella svetsprocessen sprider flussmedelstillförselanordningen flussmedlet jämnt på svetsfogen och bildar en tillräcklig tjocklek av flussmedelslagret. Svetstråden matas in kontinuerligt och ljusbågen brinner stabilt under flussskiktet. Den elektriska ljusbågen med hög-temperatur smälter basmaterialet och svetstråden och bildar en smält pool. Samtidigt, efter att flussmedlet smälter, bildas ett skyddande slaggskikt som isolerar luften och fullbordar metallurgisk rening. Svetsvagnen rör sig framåt med konstant hastighet för att uppnå kontinuerlig och långa-svetsning. För spiralsvetsade rör och tjocka-väggiga stålkonstruktioner används vanligtvis dubbel-bågsvetsning. Den inre svetsen görs först, följt av den yttre svetsen, för att säkerställa fullständig penetration och en tät svetsstruktur.
4. Efter-svetsbehandling och inspektion
Efter att svetsningen är klar, vänta på naturlig kylning och ta bort ytans slaggskal. Svetsytan är slät och platt, med god formningskvalitet. För hög-kvalitetsprodukter såsom rörledningsstål och tryckkärl, krävs efter-icke--svetsningstestning såsom ultraljudstestning och röntgenstrålningsdetektering för att upptäcka inre sprickor, slagginslutningar och ofullständiga smältdefekter. Samtidigt måste mekaniska egenskapstester såsom dragprover och slagtester utföras för att verifiera om svetshållfastheten och segheten uppfyller industriella standarder.
Kärntekniska fördelar
I den industriella produktionsprocessen har nedsänkt bågsvetsning oersättliga tekniska fördelar vid tjockplåtssvetsning och långsvetssvetsning. För det första kan fluxskyddssystemet helt isolera luften, vilket resulterar i mycket låg gashalt inuti svetsfogen och en tät inre struktur med utmärkta mekaniska egenskaper. För det andra kan nedsänkt bågsvetsning motstå höga strömmar och uppnå stor värmetillförsel, med god penetreringsförmåga och är särskilt lämplig för tjockplåtssvetsning som inte kan genomföras med vanliga svetsprocesser. Dessutom har denna automatiska svetsmetod hög produktionseffektivitet, stabil svetsprocess, låg defektfrekvens och mycket litet beroende av mänskligt arbete. För det fjärde minskar föroreningarna från svetsrök avsevärt, vilket förbättrar-arbetsmiljön och säkerheten på plats. För det femte är svetssömmen jämn och enhetlig, nästan utan stänk, vilket avsevärt minskar arbetsbelastningen vid efterföljande slipning och finbearbetning och förbättrar produktionseffektiviteten.
Begränsningar
Även om nedsänkt bågsvetsning har betydande fördelar, har den också vissa tekniska begränsningar. På grund av behovet av flödestäckning under svetsprocessen är nedsänkt bågsvetsning endast lämplig för plansvetsning och horisontell svetsning och kan inte uppnå full-positionssvetsning såsom vertikal svetsning och svetsning ovanför. Därför finns det positionsbegränsningar. Dessutom är nedsänkt bågsvetsning inte lämplig för tunnplåtssvetsning eftersom värmetillförseln från nedsänkt bågsvetsning är för stor, vilket är benäget att orsaka plåtdeformation eller genombränning. Samtidigt, på grund av den stora storleken på svetsutrustningen, är den inte lämplig för komplexa och oregelbundet formade små arbetsstycken- såväl som mobila konstruktionsscenarier. Vid faktisk produktion måste strikt nyckelprocesskontroll utföras: strikt kontrollera torkningstemperaturen för flussmedlet för att förhindra väte-inducerade sprickor; matcha strömmen och spänningen exakt för att undvika att elektroden inte penetrerar eller överhettas; säkerställa enhetlig täckning av flödet för att förhindra luftintrång; kontrollera svetshastigheten rimligt för att stabilisera svetsbildningen.
Huvudsakliga industriella tillämpningar
Bågsvetsning används i stor utsträckning inom den tunga industrins tillverkningsfält där höga krav på kvalitet och effektivitet krävs.
1. Inom stålrörsindustrin är det en specialiserad svetsprocess för spiralsvetsade rör och långsvetsade rör med stor-diameter och används i stor utsträckning i olje- och gasledningar för långa avstånd, kommunala vattenförsörjningsledningar och vindkraftsledningar.
2. Inom industrin för tunga stålkonstruktioner används teknik för nedsänkt bågsvetsning för brostålplåtar, byggande lastbärande strukturer och tillverkning av hamnmaskiner.
3. Vid tillverkning av tryckkärl och pannor används denna teknik för tjocka-väggiga cylindersvetsningar för att säkerställa hög-trycktolerans och lufttäthet.
4. Inom fartygsbyggnads- och marinteknikområdet kan nedsänkt bågsvetsning säkerställa den strukturella stabiliteten och korrosionsbeständigheten hos fartygets stålplåtar och offshore-plattformskomponenter.
Med den kontinuerliga utvecklingen av automation och intelligent tillverkning utvecklas tekniken för nedsänkt bågsvetsning gradvis mot intelligent parameterjustering, robotsamarbetssvetsning och effektiv svetsning, vilket ytterligare förbättrar industriell produktionseffektivitet.
Nedsänkt bågsvetsning är en effektiv, hög-kvalitet och högautomatiserad svetsprocess som uppnår svetsning genom skydd av flussmedel och metallurgisk rening. Till skillnad från traditionell slitsbågsvetsning använder undervattensbågsvetsning granulärt flussmedel för skydd, vilket möjliggör sluten svetsning, effektivt eliminerar porositetsdefekter och renar svetsmetallen, vilket resulterar i bättre mekaniska egenskaper. Det har betydande fördelar som djup penetration, stabil process, estetiskt svetsutseende och låg defektfrekvens. Den är särskilt lämplig för tjocka plåtar, långa svetsar och storskalig industriproduktion.
Även om det har vissa begränsningar i svetspositioner och tunnplåtssvetsning, har det fortfarande en dominerande ställning inom tung industri, rörledningstillverkning, tryckkärlsproduktion och stålkonstruktionsteknik. I framtiden, med kontinuerlig innovation inom svetsteknik och automatiska styrsystem, kommer nedsänkt bågsvetsning att uppnå högre svetseffektivitet, lägre defektfrekvens och stabilare svetsprestanda, och fortsätta att vara en kärnsvetsprocess som stödjer konstruktionen av modern industriell infrastruktur.
