1. 배경요약
해양 엔지니어링 및 석유화학 산업에서 파이프라인 사전 제작에 대한 요구 사항은 상대적으로 높고 작업량도 상대적으로 많습니다. 전통적인 TIG 용접 수동 베이스와 MIG 용접 충진 및 피복이 사용되지만 품질과 효율성이 이상적이지 않습니다. 본 논문에서는 새로운 용접 공정인 고효율 열선 TIG 용접을 채택하여 TIG 베이스 용접, 충전 용접 및 피복 용접을 달성하고 MIG 용접 고효율 용접 방법을 달성하여 기존 방법을 대체합니다. 이번 실험을 통해 연구의 기계적 특성이 효과적임이 입증되었으며, 산업계에서 성공적으로 활용되고 있습니다.
연구 목적
현재 전통적인 용접 공정에서는 베이스용 수동 TIG 용접, 수동 용접 또는 MIG 용접, 서브머지드 아크 용접 및 기타 다중 공정 방법을 사용하여 용접 효율성을 향상시킵니다. 그러나 이러한 충전 및 피복 방법은 자동 용접이 쉽지 않고 다양한 파이프 직경에 적합하지 않으며 용접 결함이 상대적으로 발생하기 쉽고 용접 품질 합격률은 작업자의 작업 수준에 따라 제한됩니다.
일반 TIG 용접과 비교하여 열선 TIG 용접은 별도의 열선 전원 공급 장치를 추가하여 기존 냉선을 기반으로 용접 와이어를 예열하고 용접 라인 에너지를 변경하지 않고 용접 와이어의 용융 속도를 높입니다. 이러한 방식으로 제공되는 용접 아크는 용접 와이어를 녹이는 데 소량의 에너지만 소비하면 되므로 용접 생산 효율성이 향상됩니다.
고효율 열선 TIG는 일반 TIG보다 5배 이상 효율이 좋아 MIG 용접속도와 맞먹고, 증착속도도 0.3~0.5kg/h에서 2~4kg/h로 높아진다. 국내 열선 TIG 기술은 정체 단계에 있으며 효율적이고 고품질의 용접을 달성하는 데는 거리가 멀다. 외국 열선 TIG 용접 공정의 효율성은 크게 향상되지 않았으며 MIG 용접의 효율성에 도달할 수 없습니다. 따라서 효율적인 열선 TIG 용접 공정을 개발하는 것이 특히 시급하고 중요합니다.
3.1 실험재료
실험파이프의 모재는 Q235-A강이며, 두께는 12mm, 외경은 108mm이다. 화학 조성은 표 1에 표시됩니다. Q235-A 강의 인장 강도는 σb=482MPa, 항복 강도는 σs=235MPa, 연신율은 δ=26%입니다. 직경 1.2mm의 H08Mn2Si 용접 와이어가 사용됩니다. 화학 조성은 표 1에 나와 있습니다. H08Mn2Si 용접 와이어의 인장 강도는 σb≥500MPa, 항복 강도는 σs≥420MPa, 연신율은 δ≥22%입니다.
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3.2 실험방법
테스트에는 그림 1과 같은 KB370 개방형 파이프 클램프 유형 파이프라인 조립식 고효율 열선 TIG 용접 시스템, PHOENIX-521 다기능 용접 전원 및 Sharp Arc-200 열선 전원이 사용되었습니다. 열선 TIG 용접 공정이 사용되었으며 접합 개략도는 그림 2에 나와 있습니다.
그림 1 KB370 파이프 클램프형 고효율 열선 용접 시스템
그림 2 조인트의 개략도
용접 전, 파이프 시험편의 홈 내부와 외부를 약 25mm 범위로 연삭하고 녹을 제거합니다. 시험 용접에 앞서 스폿 용접으로 파이프 시험편을 고정한다. 3점 스폿 용접이면 충분합니다. 오정렬은 1.5mm 이내로 제어되며 간격이 없습니다.
3.3 실험 결과
파이프 시편을 용접한 후 먼저 X선 결함 탐지를 실시했으며 모두 I 레벨을 통과했습니다. 다른 실험에서는 각각 그림 3, 4, 5, 6 및 표 3에 표시된 거시적 금속 조직학, 미세 금속 조직학 및 기계적 특성 테스트를 사용했습니다. 그림 3과 4는 3층 용접 형태, 조직 구조의 변화, 용접의 작은 열 영향 영역, 기공이나 균열이 없음을 명확하게 보여줍니다. 표 3은 모재 영역에서 용접이 모두 파손되었으며 포지티브 벤드 및 백 벤드가 GB/T14452-93 표준 요구 사항을 충족했음을 보여줍니다. 표 4에서 볼 수 있듯이 다음과 같은 결론이 도출됩니다.
그림 3 모재의 미세구조, 열영향부, 용접 단면
그림 4 용접 단면의 거시적인 금속 조직 구조
그림 5 인장 시험
(a) 포지티브 벤드
(b)백벤드
고효율 열선 TIG는 TIG 용접 품질과 MAG 용접 속도를 달성할 수 있지만 MAG 용접은 큰 스패터, 강한 아크, 큰 기공률, 큰 라인 에너지, 큰 연삭량 등의 단점이 있습니다. 증착 효율은 높지만 고품질 요구 사항에서 TIG 용접만큼 안정적이고 신뢰할 수는 없습니다. 고효율 열선 TIG 용접의 종합적인 효율성은 MAG 용접과 동일하거나 약간 더 높습니다.
고효율 열선 TIG 용접과 기존 냉선 TIG 용접은 전체 효율이 5~10배 향상됩니다.
4. 실험적 결론
4.1 열선 TIG 용접은 표면에 결함이 없고 형성이 양호한 용접을 얻을 수 있습니다.
4.2 열선 TIG 용접의 와이어 공급 속도는 5m/min, 최대 6.5m/min에 도달하고 용융 속도는 3.5kg/h에 도달하여 생산 효율성을 크게 향상시킵니다.
4.3 열선 TIG 용접의 인장 파괴는 모재에서 발생하여 접합 성능을 향상시킵니다.
4.4 고효율 열선 TIG 용접은 TIG 용접의 용접 품질과 MIG 용접의 용접 속도를 실제로 달성합니다.
5. 시장의 성숙한 애플리케이션과 전망
거의 2년간의 시장 홍보 및 적용 끝에 우리는 현재 해양 엔지니어링, 가스, 계측, 석유화학 및 컨테이너 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
고효율 열선 TIG 용접 공정은 탄소강뿐만 아니라 합금강, 스테인레스강, 듀플렉스강, 니켈 기반 합금 및 기타 재료에도 적합합니다(다양한 재료에 대한 실험에 따르면 특히 듀플렉스강에서 해양 엔지니어링 및 기타 산업의 용접 공정에서 고효율 열선 TIG 용접은 비교할 수 없는 장점을 가지고 있습니다. 중국 내 외국 열선 TIG 용접의 독점을 깨뜨렸고, 효율성은 외국 브랜드에 비해 외국 열선보다 1.5~2배 높다.
이 기술은 파이프라인 조립식 용접의 격차를 메우고 중국 국가 상황에 적합한 혁신적인 공정 기술 제품이며 파이프라인 조립식 산업의 파괴적인 혁신입니다. 이는 TIG 프라이머 + MAG 충전 및 이중 복합 공정을 덮는 기존의 전통적인 프로세스를 완전히 대체할 수 있어 사용자가 장비를 반복적으로 구매할 필요가 없으며 진정한 다기능 및 다목적 파이프라인 조립식 용접 시스템입니다. 이 기술을 핵심 프로세스로 하는 용접 시스템은 현재 지능형 파이프라인 사전 제작 시스템에도 적용되고 있으며 시장 전망은 넓습니다.
게시 시간: 2024년 8월 27일
