变换气分离器设备的母材材质为16MnR+ 0Cr18Ni10Ti，板厚为δ=34mm+3mm的复合材料。设备上有一小口径接管，为了防止腐蚀，要求在接管（接管材料为16MnR）的内壁上堆焊一层0Cr18Ni10Ti不锈钢焊条作复合层，起防腐作用。接管结构如图1所示。

　　1    接管堆焊方案确定

　　第一次面临小口径接管内壁复合材料的堆焊问题，按以往的焊接大口径管的工艺来焊接无法得到高质量的堆焊层。为解决这一生产难题，企业提出了购置专用设备、外协制作、更改设计、公司自制四种方案:

　　1.1    购置专用设备

　　现市场上有专门进行小口径管内壁自动堆焊的设备，但进口一套设备需人民币20余万元, 而国产的设备也需10余万元，考虑到小口径接管堆焊在该公司不是批量、经常性的生产，投资购置自动堆焊设备将造成产品生产成本过高, 对企业经济效益不利。

　　1.2    外协制作

　　经与相关的制造商协商后存在几个问题:来回运费较高；因是单件制作，所以制作费用较高；外协制作过程中从发货到半成品回库，前后约需半个月，影响整台设备的进度要求。

　　1.3    更改设计

　　如果采用内套不锈钢管或接管全部采用不锈钢锻件制作，应能满足该工件的技术要求，但因整体结构有较高的机械性能和高温耐腐蚀性能要求，用户不同意更改设计。

　　1.4    公司自制

　　自行制造，但需要解决工艺及工装问题。经过细致的权衡，从经济、设计、交货期等方面综合考虑，决定自己制作。

　　2    工艺及工装设计

　　小口径接管内壁复合材料的堆焊，尚属首例，原有的焊接工艺方法已不适用，可参考的经验与数据不多，为此，决定进行专项攻关。

　　2.1    焊接方法的确定

　　若采用气体保护焊和埋弧自动焊，接管长度远大于焊接时焊丝最大伸出长度，都不能满足设备加工要求。根据接管长度、连接区域操作条件，决定采用焊条电弧焊进行堆焊。

　　2.2    焊接工艺确定

　　采用耐磨焊条电弧焊堆焊工艺，需要解决的问题有:

　　（1）接管窄而深（Ф85mm，L=450mm），而焊条长度只有350~450mm，造成堆焊起始点位置过深，第一道焊缝引弧困难。

　　（2）同时，焊接中会产生大量的烟尘，遮挡了操作者的视线，在焊接过程中必须合理地排放烟尘。

　　（3）第三，引弧和焊接第一道焊缝时，由于无依托，将导致电弧过长而产生大量气孔。

　　（4）第四，是接管如何摆放的问题，如果将小口径接管水平摆放，则造成不能保持正确的耐磨焊条角度而无法得到高质量的堆焊层；如果将小口径管垂直摆放，则除了产生水平摆放的问题外，还将造成熔化金属容易下淌，同样难以保证焊接质量。

　　主要措施:

　　（1）焊接方法的选择——采用（SMAW）焊条电弧焊。

　　（2）焊接工艺的选择——采用工艺环多层焊进行堆焊。考虑到焊条的长度和接管的深度以及便于起弧，加工了一个和堆焊层材质相同, 规格为Ф75mm×5mm，高度为5mm的环，放置在接管（L=450mm）中部，第一层（过渡层）焊接时从中部放置的不锈钢环端面处引燃电弧开始焊接，然后呈螺旋形不断焊至接管端口处熄弧。焊完第一层后将药渣清除，再在第一层的焊缝上引弧焊完第二层（奥氏体层）。将接管的一端过渡层、面层（奥氏体层）堆焊完后，将中间放置的环车去，再堆焊接管的另一端。在焊接过程中选用的焊接参数如附表。

　　附表    小口径接管堆焊参数

　　（3）焊接工件的摆放——自制旋转平台定位。为了在焊接过程中保持正确的耐磨焊条度和排除烟尘，用Ф59mm×3mm、L=100mm的钢管及钢板、轴承等制作了一个简易旋转平台，转盘与底架成45°~60°倾角，将待堆焊接管固定在转盘之上。

　　在操作时，应尽量保证接管与转盘同心，防止在焊接过程中转动时偏心。焊工采用坐势, 视线和手臂成自然状态，操作时较为舒适，既保证了焊接时的焊条角度，同时也降低了焊工的劳动强度，提高了工作效率。

　　简易旋转平台可由两人操作，一人堆焊接管，另一人协助转动平台；也可一人操作，焊工戴头面罩，边焊边转。简易旋转平台如图2所示。

　　（4）焊接烟尘的排除。焊工操作前，在平台下端接管口位置，折弯一橡胶风管放置在端口处，利用风管往下端口吹出的气流，使接管内产生负压，形成气流（用阀门可调节气流的大小），使接管内的烟尘从转盘下部管口排出, 保证了焊工焊接时视线不被烟尘挡住，使焊接操作能正常进行。