D6A＋20钢自动焊焊缝射线检测及裂纹成因分析第27卷第7期焊接Vo1.27No.72006年7月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINS~ONJuly2006D6A+2O钢自动焊焊缝射线检测及裂纹成因分析王增勇,徐彦霖,孙朝明,刘尊伟(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所,四川绵阳621900)摘要:针对D6A+20钢异种金属机器人自动焊焊缝质量的射线检测问题,从焊接结构人手,合理安排射线检测工艺,在缺陷评定中排除焊缝成形干扰,实现了该椭圆多层焊缝的高质量检测和缺陷的准确定性.并分析了焊缝中裂纹产生在焊接性能良好的2o钢根部的机理,其原因是D6A与2o钢的厚度和抗拉强度差异太大,导致在焊接应力和拉伸应力的作用下,在2o钢焊缝根部区域沿熔合线方向产生焊接裂纹.根据分析结果,改进焊接工艺后,裂纹得到了有效的控制.关键词:异种金属;自动焊;焊缝;射线检测;焊接裂纹中图分类号:TG115.28文献标识码:A文章编号:0253—360X(2006)07—093—040青专某壁厚约30rain的圆筒容器是由D6A高强度钢加工成形.根据产品的使用性能要求,在筒体上加工多个椭圆通孔后,采用封闭块沿筒体外圆面对所有通孔进行封闭焊接.封闭块的材料为20钢,厚度约为容器壁厚的一半,焊接方法为机器人自动MAG焊,采用+c02等多元混合气体保护.焊缝质量要求不低于国家标准GB3323--1987标准II级.由于工件结构和焊接方式的特殊性,对射线检测过程和底片评定提出了较高要求.对此,作者设计和优化了射线检测工艺,实现了筒体焊缝质量检测,同时就焊接裂纹仅产生在焊接性能良好的20钢上的原因进行分析验证.根据分析结果改进焊接工艺,提高了焊接质量,为机器人自动焊接技术在筒体椭圆封闭焊接的工程应用奠定了基础.1异种钢自动焊焊缝射线检测1.1焊接工艺控制筒体焊缝轨迹为马鞍形的三维封闭椭圆,焊接结构具有很大的拘束度.在机器人自动焊时,除选用恰当的焊接工艺以外,尚需对焊枪位置,热输入和焊接过程等进行严格控制.对此类异种钢焊接接头,为防止焊接缺陷尤其是裂纹的产生,一般采用小电流,快速度的焊接过收稿El期:2005—03—21王增勇程,以减小热输入.由于焊缝坡I:3为单边V形,且坡I:3较深,须采用多层焊接的方法,使坡I:3填满成形,见图1.在材料上,D6A与20钢的力学性能和成分差异较大,D6A钢属于高强度钢,焊接时容易产生裂纹,必须通过预热的方式来控制裂纹的产生,而20钢焊接性好.为降低焊后出现延迟裂纹的几率,宜采用低氢型的不锈钢焊接材料以保持焊缝金属的高塑性,同时兼顾焊缝强度要求,选用了H1Cr24Ni13低碳高合金高强不锈钢焊丝.顶层焊道图1自动焊焊缝区剖面结构示意图Fig.1Profileofautomaticweldingseam1.2射线检测工艺设计射线检测技术是一种重要的无损检测技术,其基本原理是:当强度均匀的射线束透照物体时,如果物体局部区域存在缺陷或结构存在差异,它将改变物体对射线的衰减,使得不同部位透过的射线强度不同,通过检测透射射线强度,就可以判断物体内部的缺陷和物质分布等j.对简体焊缝的检测,根据工件的具体形状,只能采用射线源在外的单壁单影透照方法,对每一个封焊接第27卷闭块焊缝依次进行检测.透照时,为保证射线能量均匀分布在被检封闭块四周的椭圆焊缝上,要求主射线束垂直对准20钢封闭块的椭圆中心;由于焊接接头部位的两种材料厚度不一致(D6A钢与20钢的厚度相差一倍左右),透照中要同时满足焊缝,D6A钢和20钢母材区域的成像黑度控制要求的可能性不大.分析接头坡口形式和焊接工艺可知,焊缝基本上都成形在20钢一面,仅有很少一部分焊缝区域在D6A钢上,见图1.因此,射线检测主要需保证20钢上的焊缝透照质量,必要时可采用双胶片法观察D6A钢上的焊缝质量,其透照布置见图2.图2机器人自动焊焊缝射线透照布局简图Fig.2X-raytestingpositionofweld在焦距的选择上,在满足设备能力和生产效率的前提下,要求透照焦距尽可能大,这样既可保证射线源尽可能垂直透照到椭圆焊缝上,减少筒体边缘厚度差对焊缝成像质量的影响,又可降低透照后底片的几何不清晰度,提高裂纹检出能力_1.因此焦距最小值厂m按下式选取¨J,即./d≥15,(1)式中:d为x射线源有效焦点尺寸;T为透照厚度.为保证最大限度地检测到整个焊缝区域,焦距的实际选择要远大于最小焦距值;透照电压选择参照李衍等的"两点法"取值J,从而保证对D6A...