薄板不锈钢焊接成本的分析与对比

1、现场经验薄板不锈钢焊接成本的分析与对比杨宝雷摘要薄板不锈钢容器的不同焊接方法的焊接成本差异较大。以往的焊接成本对比,均为20世纪90年代的相关数据,同时它是在不同坡口尺寸条件下进行的。通过对相同坡口尺寸的常用焊接方法的成本分析,给出目前条件下的焊接成本,从而为相关企业提供了相应的焊接方法选择依据。关键词:薄板不锈钢焊接成本中图分类号:TG47文献标识码:A文章编号:16713133(2005)08010702目前,不锈钢压力容器生产企业普遍采用的主要焊接方法均为成熟的焊接工艺,如钨极氩弧焊(GTAW)、焊条电弧焊(SMAW)、药芯焊丝电弧焊(FCAW)、埋弧自动焊(SAW)等。对于410mm的

2、1Cr18Ni9Ti薄板不锈钢,主要采用钨极氩弧焊(GTAW)、焊条电弧焊(SMAW)和药芯焊丝电弧焊(FCAW);而对于410mm的304薄板不锈钢(于我国的0Cr18Ni9),则主要采氩(GTAW)、焊条电弧焊()焊(FCAW)r+2,故对于低碳、,一般情况下不采用药芯焊丝电弧焊。我公司410mm的薄板不锈钢,均为低碳、超低碳不锈钢,原来均采用钨极氩弧焊。随着市场竞争的加剧及国外制造中心向中国的转移,该焊接方法已不能适应现代制造业的要求。为此,低成本、高效率的焊接方法推广应用就显得尤为重要。本文以板厚8mm的低碳、304不锈钢为例,对其常用焊接方法及焊接成本进行分析和对比。敷速度慢及熔敷系

3、数低,并且每焊接完一条焊道均需要清理熔渣,而坡口内的清渣是比较繁琐的。熔化极惰性气体保护焊(MIG焊),由于采用Ar或在Ar中添加了少量的O2,因而其电,。该焊接方法,尤其适于中等厚。该焊接设备比较复杂,设备。表1给出了薄板不锈钢常用焊接方法的相关数据。表1薄板不锈钢常用焊接方法数据焊接方法热源最小加热面积/cm2TIG10-3115×10401770199100130SMAW10-210401770187170200MIG10-410410501660169200300特性/(Wcm-2)热效率(功率有效系数)焊接电流/A焊材直径/mm焊接速度及效率熔敷速度/(gmin-1)熔敷效

4、率(%)<21471098100<41018225560<112758596991焊接方法分析钨极氩弧焊采用的保护气体为纯Ar,焊接时它既不与金属起化学反应,也不溶解于液态金属中,故可以避免焊缝中金属元素的烧损和由此带来的其他焊接缺陷,同时因其密度较大,在保护时不易漂浮散失,保护效果好。该焊接方法由于热源和填充焊丝是分别控制的,热量调节方便,使输入焊缝的焊接线能量更容易控制,故适合于各种位置的焊接,也容易实现单面焊、双面成型。钨极氩弧焊的最大缺点是熔深浅、熔敷速度慢、生产效率低,因而其焊接变形也就较大。焊条电弧焊由于操作灵活、方便,焊接设备简单、易于移动,设备费用比其他电弧焊

5、方法低,因而得到了广泛的应用。该焊接方法与熔化极气体保护焊(GMAW)、埋弧自动焊(SAW)等焊接方法相比,其熔现代制造工程2005(8)2低碳、超低碳薄板不锈钢焊接成本对比对于薄板不锈钢压力容器,由于其特殊性及相关标准的要求,因而对打底焊的焊缝背面的质量要求比较高。对于打底焊而言,钨极氩弧焊(GTAW)均优于焊条电弧焊(SMAW)、熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)等焊接方法,这主要是由于热源和填充焊丝是分别控制的,热量调节方便;同时,该种焊接方法对焊工的操作技能、接头的组对质量要求不高。因此,对于单面焊、双面成型的焊接接头,其打底焊均采用钨极氩弧焊(GTAW)。对于不锈钢的焊接,焊接时必须充

6、背面保护气(通常为纯Ar),以防止焊缝背面的氧化。211焊接成本对比107现场经验表2给出了板厚8mm、材质304不锈钢对接接头的焊接成本对比。表中的焊材、气体及工资的价格均是按照目前的价格进行计算的。GTAW焊<214mm的焊丝是直条的,长度为36英寸,每根焊丝的剩余长度约80100mm;不锈钢焊条的剩余长度约5080mm。表2薄板不锈钢常用焊接方法的成本对比焊接方法施焊条件焊丝直径/mm焊焊条直径/mm接焊接电流/A规范焊缝厚度/mm电弧电压/V打底焊填充及盖面打底焊填充及盖面打底焊填充及盖面打底焊填充及盖面打底焊填充及盖面-1电力费用=(焊接电流×电弧电压×燃弧

7、时间×单价)÷60000焊接成本=焊材费用+气体费用+工资费用+电力费用当然,焊接成本还包括焊接设备的折旧、维修等费用。由于该费用很少,故本文未予考虑。212焊接成本分析GTAWGTAW+SMAWGTAW+MIGV型坡口,对接接头,单面焊双面成型;母材厚度为8mm,材质为304,坡口角度70°,钝边0mm,根部间隙210mm以往的资料所进行的焊接成本对比,均是20世纪90年代初的相关数据,它是在不同坡口尺寸条件下进<214<214<214<410<214<1128217+41612=49819行的,且主要是对碳钢、中厚板常用的药

8、芯焊丝电弧焊、实芯焊丝CO2电弧焊、焊条电弧焊等焊接方法进行成本对比与分析。表2、薄板不。,产品也会随。因此,相同类如果采用不同的坡口尺寸,会给生产带。由表2可以看出,对于70°V型坡口、304材质、8mm板厚的对接接头,GTAW的焊接成本最高,GTAW+SMAW次之,GTAW+MIG最低;焊接效率GTAW最气体流量/(Lmin需要金属量/(gm-1)焊材综合熔敷效率/(%)打底焊焊丝焊条焊丝焊条焊材消耗量费/(gm-1)焊材单价用(元/kg)70107010低,GTAW+SMAW次之,GTAW+MIG最高。GTAW+MIG的焊接成本约为GTAW的67%左右,其焊接生焊材费用(元/m

9、)熔敷速度/-1气(gmin)燃弧时间/体(minm-1)费气体单价(元/L)用气体费用(元/m)焊接气体背面保护气体打底焊填充及盖面打底焊填充及盖面产效率为GTAW的311倍左右。不仅如此,由于MIG焊的焊接热输入少,因而GTAW+MIG的焊接变形比GTAW要小得多,它更有力于产品的质量保证。3结论通过表2的焊接成本对比,可以得到如下结论:1)GTAW+MIG焊的焊接成本低,生产效率高,应加以31093109推广应用。2)对于薄板不锈钢的焊接,提供了焊接方法的选择依据。参考文献1美国金属学会.金属手册(第六卷).北京:机械工业出版社,1984其他时间层间冷却时间3×203×20=60其/(minm-1)清渣时间3×3=91×3+2×10=23他费用总作业时间/(minm-1)工资单价(元/h)工资费用(元/m)电力费用(元/m)焊接成本(元/m)焊材消耗量=需要金属量÷综合熔敷效率焊材费用=焊材消耗量×焊材单价燃弧时间=需要金属量÷熔敷速度