OFM的焊接方法是什么?

FCAW是Fluxed-Cored Welding的缩写,中文翻译为Fluxed-coredarcwelding。是一种以药芯焊丝为焊接材料的气体保护焊或自保护焊方法,用于我国管道建设中的全位置半自动下向焊工艺。

1992年,美国林肯公司向管道局引进半自动FCAW下向焊技术,同时引进两种焊接设备组合:林肯DC-400弧焊电源+LN23P送丝机和SAE-400柴油发电机弧焊电源+LN23P送丝机。1995在突尼斯周边管道成功使用半自动FCAW下向焊技术后,1996在库山线平原段推广。在苏丹工程、利比亚工程、塞宁兰工程、兰成渝工程、陕京二线工程建设中,管道热焊、填充焊、盖面焊基本都采用这种焊接工艺。西气东输工程2500公里左右基本采用这种工艺,其余1500公里采用自动焊完成。近10年的工程实践证明,半自动FCAW下向焊技术在大口径长输管道建设中得到了大力推广和使用。

与CO2气体保护半自动下向焊工艺相比,半自动FCAW下向焊工艺具有工艺性能优良、电弧稳定、生产效率高、飞溅小、焊缝成形美观、钢种对空间位置适应性好、抗风能力强等优点。与传统的向下堆焊工艺相比,热焊、填充焊、盖面焊一次合格率平均提高到10%左右,生产率提高1.25 ~ 1.5倍左右。与自动焊相比,具有设备投资少、成本回收快、综合成本低等优点。焊工培训时间短,容易掌握。十多年来,工程建设中焊接质量稳定。X射线胶片检查后,焊接接头的一次合格率平均约为95%至98%。半自动FCAW下向焊工艺达到了国内外工程业主在管道施工中提出的“四高”标准,完全适合各种管径管道的全位置下向焊工艺要求。因此受到业主、监理、施工单位的青睐。

半自动FCAW下向焊电弧扩散角大,导致电弧电压径向能量梯度大,幅值减小,分布平缓,熔深浅,不适合深熔透条件下焊接。但其焊缝成形系数大,飞溅率低,焊缝平整,适用于管道下向焊工艺。

在半自动FCAW下向焊过程中,七个主要工艺参数是焊接中最受关注的问题。这七个工艺参数是电弧电压、电流、送丝速度、焊丝角度、焊接速度、推力电流和焊丝的杆伸出长度。只有七个工艺参数完全匹配,才能实现稳定的焊接过程,实现飞溅小、焊缝成形好、生产效率高的优点。

电弧电压是焊接过程中自我保护的重要参数之一。管道全位置半自动FCAW下向焊过程中,电弧电压一般控制在18 ~ 22伏之间。如果电压过高,熔渣太薄,不能留在焊缝表面,失去对焊缝金属表面的保护作用,产生气孔。电压过低,电弧过程不稳定易顶丝,珠鼓和飞溅增加,热焊和填充焊时出现夹角,产生夹渣缺陷。

焊接过程中推力电流往往被忽略,因为它的变化响应在焊接工艺参数中是最不明显的,但推力电流在焊接中起着很大的作用。因为熔滴过渡会频繁开路?不同的焊条直径,焊条牌号,焊丝直径,焊丝牌号,焊缝空间位置,不同的操作者?会对推力电流有不同的要求。推力电流越小,电弧越柔和,但飞溅小,适合小电流手工焊接操作。推力电流越大,电弧越硬,但飞溅略大,适合全位置焊接,有利于电弧的连续稳定。

焊丝的杆延伸长度是焊丝在接触尖端和工件产生的电弧之间延伸的长度。杆延伸长度越长,电弧电压越低;杆延伸长度越短,电弧电压越高。一般情况下,焊条伸出长度应控制在19 ~ 25.4mm之间,如果焊条伸出长度小于19mm,焊丝钢皮的电阻热会因电弧电压的增大而增大,送丝会因电阻热的增大和变化而在接触喷嘴处受阻,使送丝速度变慢,由于电阻热的增大,自保护压力下降,熔池迅速凝结产生气孔。如果杆的伸出长度大于25.4 mm,电弧电压会降低,往往伴随着焊丝的爆炸,会出现顶丝和穿丝现象。焊丝杆伸出长度一般小于19 mm,多发生在平焊和立焊位置;当杆伸出长度大于25.4 mm时,容易发生在仰焊位置。在焊接过程中,焊丝伸出长度的控制对保证焊接质量至关重要。

半自动FCAW下向焊在不同的工艺参数下会产生三种熔滴过渡现象。即短路转变、大颗粒转变和细颗粒转变。在管道全位置下向焊工艺中,通常采用综合工艺参数。该参数适用于立焊要求,平焊相对较低,仰焊相对较高。在小参数下操作,如低弧压、小推力电流、快送丝速度,属于短路过渡。由于电压较低,弧长缩短,熔滴在缩口前与熔池金属接触,然后在表面张力和重力的作用下完成过渡、爆炸和重弧产生冲击力,使熔池被斜向上甩出。其中较大的颗粒会落入熔池,较小的液态金属颗粒会飞出焊接区,形成飞溅,在中等参数下会产生大颗粒过渡。随着电压的升高,弧长变长,焊丝末端的熔滴变大。当熔滴在焊接熔池方向上的移动大于其移动方向上的阻力时,熔滴离开焊丝的端部,并且通常沿着稍微偏离焊丝轴线的路径落入焊接熔池。在强参数下,即大电流、高电压焊接时,会发生细颗粒转变。此时熔滴大小均匀,过渡路径非轴向,弧根直径大于焊丝末端的熔滴直径,弧根覆盖熔滴下表面。此时,焊丝端部与熔滴之间的颈缩加速,熔滴尺寸减小,并沿非轴向路径以细小颗粒形式落入熔池中。细小颗粒的过渡容易造成焊缝变宽、焊缝变薄、盖面焊咬边、因失去自我保护或金属凝结过快而在熔池中产生气孔、焊缝中的氢来不及排出而产生气孔。

半自动FCAW焊接工艺是一种新的焊接方法。虽然简单易学,但是要深入、透彻、准确地学习这个过程,还是需要一定的工作。