焊后，对储罐所有的环缝、纵缝进行渗透检测及100%X射线无损检测，未发现任何焊接缺陷，质量合格。1）焊接设备为法国Polysoude公司生产的窄间隙TIG焊接系统，由PC600直流焊接电源、热丝电源、冷却系统、NG焊枪和WP焊枪构成的焊接机头、送丝机、控制系统、焊接机床及操作机等构成。图7-62 窄间隙热丝TIG焊接接头坡口3）焊接时，先用NG焊枪进行打底焊，并填充至坡口深度40mm处，然后用WP焊枪继续焊接，填满整个坡口并进行盖面。......
2023-07-02
焊接制造案例分享
【摘要】：650℃高温持久强度试验表明，激光填丝焊接头的高温持久强度明显优于热丝TIG焊。图7-113所示为双光束激光焊接整体壁板及其T形接头。最近，对X100壁厚11.7mm管道的试验还表明，如采用GMAW焊接，一个焊口至少需要4个焊道。图7-114 管线钢X100激光根焊/GMAW填充焊坡口图7-115 VPL光纤激光焊接系统
新型奥氏体钢HR3C（TP310NbN），属于25Cr20Ni系列，是蒸汽温度为620℃的超临界或超超临界锅炉过热器和再热器首选材料。钢管为日本住友金属生产，规格ϕ48mm×10mm。填充材料为住友金属的T-HR3C焊丝，直径ϕ1mm。
1）焊接设备为Rofin公司DC035CO2激光器，最大输出功率3500W，管束模式为TEM00。光束采用抛物铜镜反射聚焦系统，焦距300mm，聚焦光束直径0.26mm。焊接时，管接头旋转，双层喷嘴侧吹保护气。
图7-111 焊接过程示意图
2）采用窄间隙激光填丝多层焊接技术。U形坡口对接，钝边6mm，间隙1.8mm。焊接过程示意图如图7-111所示，焊接参数见表7-37。
表7-37 焊接参数
3）焊后检查，焊缝正反面成形良好，焊缝横截面形状如图7-112所示。经X射线和渗透检测，焊缝内部没有缺陷。650℃高温持久强度试验表明，激光填丝焊接头的高温持久强度明显优于热丝TIG焊。
2.飞机铝合金壁板T形接头的焊接
采用激光焊接制造飞机铝合金整体壁板，替代传统铆接结构，已在欧洲空中客车公司等航空器制造业得到应用。针对我国大飞机的研制，壁板材料为Alcon公司生产的2060-T8和2099-T83高强铝锂合金，板材厚度2mm。填充焊丝ER4047（AlSi12），焊丝直径1.2mm。图7-113所示为双光束激光焊接整体壁板及其T形接头。
图7-112 焊缝横截面形状
图7-113 双光束激光焊接整体壁板及其T形接头
a）焊接整体壁板 b）T形接头
1）两个激光器分别为4kW的DS040HQ碟片激光器和6kW的YLS-6000光纤激光器，波长分别为1030nm和1070nm。两台激光器的光束质量相当，均采用芯径为200μm的光纤传输，使用焦距为200mm准直镜和300mm聚焦镜聚焦，聚焦光斑约0.3mm，激光束与底板蒙皮夹角20°。
2）为了防止T形接头焊缝的气孔，焊前要用机械及化学铣削的方法，去除0.15mm厚的表面氧化层。焊接时，激光功率为3kW，焊接速度为6m/min，送丝速度为3～9m/min。填充焊丝从熔池前方送入，焊接保护气体为氩气，保护气喷嘴位于熔池后方。增加送丝速度，增加熔池中填充金属的量，有利于减小焊缝热裂纹的产生，但是当送丝速度超过9m/min时，焊缝成形不好。如长桁开双面60°坡口，中间留1mm钝边，在焊缝成形良好的同时，有利于获得没有气孔和裂纹的焊缝。
3.天然气长输管线的激光焊接
最近采用激光根焊/GMAW填充焊技术对管线进行现场焊接。管材为X100，壁厚19mm。窄间隙坡口如图7-114所示。
1）根焊激光功率7.6kW，管材预热100℃，根焊速度1.5m/min，Ar气保护，流量20L/min。填充焊采用4个TandemGMAW焊接，送丝速度均为14.5m/min，焊接电流233A，焊接电压24V，焊丝为CarbofilNiMo1，焊丝直径1mm，Ar气保护，预热100℃。
2）焊接接头Charpy冲击试样的缺口位于根焊道，上平台冲击吸收能量为200J，下平台冲击吸收能量为50J，韧脆转变温度-60℃。由于焊缝主要由GMAW焊接完成，因此激光根焊，随后采用GMAW填充焊，完成的焊接接头冲击韧度与GMAW根焊的结果相似。焊缝硬度（HV0.2）约为280，也与GMAW根焊的结果类似。
最近，对X100壁厚11.7mm管道的试验还表明，如采用GMAW焊接，一个焊口至少需要4个焊道。如采用激光焊完成根焊道，GMAW填充焊只需1个焊道即可，显著提高了焊接生产效率。
德国Vietz公司，根据长输管线现场焊接的要求，采用10kW大功率光纤激光器，开发了VPL专用激光焊接系统，用于壁厚大于10mm管线的焊接，如图7-115所示。激光焊接头安装在环形导轨上，焊接过程能自动对中焊缝。对壁厚20mm的管线环缝，焊接速度可达2.3m/min，不需要填充焊丝，生产速度和成本为常规焊接方法的1/3。VPL-2000型系统的激光输出功率20kW，波长1070nm，光纤直径200μm，长度50～100m。
图7-114 管线钢X100激光根焊/GMAW填充焊坡口（单位：mm）
图7-115 VPL光纤激光焊接系统
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