阀门阀体模拟件的电子束焊接

 1 锻焊结构阀门阀体的结构特点

目前我国大型阀门阀体的生产一般采用铸件结构，不但工艺复杂，材料浪费，而且往往在铸件的内训产生疏松、缩孔等缺陷，不能满足质量要求。为了解决上述问题，一些厂家已逐步将阀门阀体的铸造结构改为锻焊结构，在焊接生产上主要采用氩弧焊、手工电弧焊或埋弧焊，劳动生产率低，接头质量受人为因素影响较大。图1为锻焊结构阀体示意图。

这些阀门阀体的壁厚一般在40-140mm之间，外形尽寸不超过750mmx750mmx850mm，因而选用电子束方法来进行焊接具有如下优点：

（1）产品本身尺寸并不十分巨大，因此不需要体积很大的真空室，这样右以使真空本身的制造成本降低，缩短了抽真空的时间。
（2）产品结构要求环缝隙中间位置有一开孔，安装法兰。对于电子束焊来说在始焊点和焊接结束点处最易产生焊接缺陷，而针对该产品的特点，可以把环缝的搭接点作为开孔位置，简化了焊接工艺。

2试验材料及设备

2.1 试验材料的化学成分及力学性能

本文采用材质为SA106B，规格为φ404mmx73mm的大口径钢管模拟锻焊闸阀的产品试样进行工艺评定。试验材料的化学成分及力学性能见表1。

2.2 试验设备

本试验采用的是乌克兰巴顿焊接研究所研制的KL105真空电子束焊机，其设备的主要性能参数见表2。

3模拟件的焊接

电子束焊接设备分为高压电源、真空设备、控制系统等几部分，设备复杂，造价高，使用及维护动技术要求高。因此对操作要求较严格，必须按照操作程序进行。

3.1焊前准备

（1）为防止钉尖缺陷的产生，电子束焊时往往要加衬垫，衬垫的材料应与产品的材料相同。衬垫的厚度应不小于被焊接工件厚度的30%，参数的选择应保证熔深比实际接头要求的焊接深度大20%。焊后采用机加的方法去除衬垫。
（2）为防止焊缝隙表面的金属外流，在破口的外侧还需加挡圈，待焊接结束后采用机加的方法去除。
（3）待焊工件的接缝区应精确加工并采用专用夹具进行装配和固定，焊接集团采用了横焊，焊接时工件固定，焊枪运动。
（4）焊缝表面的清理。由于电子束焊接过程中将金属加热成金属蒸气，与此同时焊缝表面的夹杂、油锈水等也被加热蒸气。在焊接过程中这些蒸气与金属蒸气将共同填满焊缝，这会形成气孔、夹渣等缺陷，降低焊接的质量。因此焊接前要冼焊接表面采用洒精和丙酮进行擦洗，防止留有铁锈、夹杂和水。对于真空电子工业束焊接设备，焊件表面的清理更加严格，否则不仅会导致焊缝缺陷及软科学性能劣化，而且影响抽气时间与焊枪运行稳定性，同时会加导师真空泵轴老化。

3.2焊前调试

(1)首先安装工件，通过控制系统将电子枪调整至待焊位置，使电子枪与待焊件保持一定的距离。我们称焊接过程中电子工业枪与工亻之间的距离为工作距离。在整个焊接过程中，这一距离将保持不变。
(2)关闭真空室的大门，开始抽真空，当真空度达到规定数值0.667Pa即可进行焊接。电子束焊机的工作环境温度应控制在12-35℃之间，厂房应配有空气干燥系统以降低环境
(3)调整焊枪使之对准铜棒，在铜棒上测试最大电流。在焊接过程式中，电子工业束束流过小，会使发射电子束的阴极受损，通常在焊接前，要将电流加以测试。
(4)进行焊接起始点位置的调试。通过X，Y，Z方向位移来确定焊缝的位置。

3.3焊接参数

电子束焊接随着焊接参数的不同，所能焊接的壁厚也不同。通过大量的试验研究，所确定的适合于该产品的焊接参数见表3。

在该图中，纵坐标是焊接电流及聚焦电流(括号中标出)，横坐标是电子枪的移动距离。各阶段分别为:阶段①是将程序调整至正常状态；阶段②是将电流调整到工作状态；阶段③是保持工作状态；阶段④是电流进行逐步衰减并进行焊缝隙的搭接。

3.4试验结果

焊接接头力学性能检验试验结果完全满足ASME及国内相应法规的要求。