由于254SMo不锈热强钢含有较多的Mo元素，在焊接高温下会产生脆化相，会降低焊接接头的塑性，韧性及持久强度，产生延迟裂纹，影响使用寿命。为了消除脆化相倾向的产生需在焊接材料的选择和焊接工艺上采取措施。
2．5焊接易产生较大变形
由于奥氏体不锈钢与碳钢相比在物理性能上有很大的差异：热导率小、线膨胀系数大。因此极易产生焊接变形和应力。为了减小焊接变形，应合理选择的组焊顺序、焊接方向和焊接规范参数。
2．6焊缝金属应与母材具有相同耐蚀和耐热性，因此在焊接方法和焊接材料的选配上要进行一定的试验评定工作
3焊接254SMo钢的主要工艺措施
254SMo钢的焊接难点是热影响区和焊缝区会产生热裂纹和延迟裂纹以及这两个区的冲击韧性差。为了保证焊缝金属与母材需有相同耐蚀和耐热性，且不产生焊接裂纹、气孔等缺陷，保证焊缝质量。采取以下措施：
（1）焊接材料匹配评定试验。根据过去的焊接经验及相关资料介绍，如采用手工电弧焊，焊接材料可选用奥维斯塔生产的P12－R焊条。也可选用相当于美国AWS．A5．14的ECrNiMo－3抗裂性好的高镍焊条，它的化学成分：C≤0．06、Si≤0．85、Mn≤1．4、S≤0．01、P≤0．02、Cr16、Ni63、Cu0．5、M06．1。该类焊接材料含Cr—Ni—Mo为20—60—8，镍含量很高，焊缝金属具有较高的抗卤化物、酸类的腐蚀，并有很好的热强性。
（2）合理选择焊接参数进行低输入热焊接，严格控制层间温度，以避免焊缝金属过热，形成焊缝粗晶。提高焊缝的抗裂性和韧性，减小脆化相倾向。
（3）采用适当的焊接坡口，尽量使母材金属在焊缝中所占的比例减少。
（4）焊接需有一定的运条经验，不摆动，窄焊道操作。焊接收弧要用返烧填满弧坑以防止弧坑裂纹。
（5）选择合理的组焊顺序和焊接方向，以减小焊接变形和应力。
（6）镍基焊条金属对S的影响很敏感，如有含S物进入焊缝极易产生裂纹，因此焊前要严格清理焊缝区的油污、脏物。
（7）为了克服微裂纹，焊缝每焊一层，利用渗透法进行检查，如发现裂纹要及时打磨清除方可继续焊接。
（8）焊接区不能与铜接触，因为254SMo与铜接触时由于铜的扩散，在高温下会产生裂纹，因此生产过程中避免与铜接触。
4 254SMo钢焊接工艺评定试验
我们选择了厚度为6mm的钢板进行手工电弧焊评定。评定标准为JB4708—2000和产品技术要求。试板焊后经100％RT探伤，按JB／T4730—2005标准评定应符合Ⅱ级。100％PT探伤按JB／T4730—2005标准评定应符合Ⅰ级。
通过以上评定结果可以看出，试验结果均合格，且有一定的富裕量，证明选定的焊接工艺是正确的。
5产品焊接
现将产品焊接注意的问题介绍如下：
（1）施焊焊工需经考试取得SMAW－Ⅳ－1G－12－F4J资格方可上岗操作。
（2）焊接破口应采用机加工。如采用等离子切割，要打磨去除热影区。
（3）收弧填满弧坑。
（4）丙酮清洗油污。
（5）表面用胶皮防护。
（6）焊条严格烘烤，随取随用，以克服气孔。
（7）采用评定用的焊条和规范参数焊接。
6结论
（1）经评定试验结果表明，采用ECrNiMo—3高镍焊条焊接254SMo不锈热强钢。满足相关标准和技术要求，且有一定的富裕量。
（2）焊接工艺规范应严谨制定，严格控制焊接热输入量、采用小线能量焊接、层间温度≤100℃、焊条直径≤4．0mm。并注意焊前坡口清理。
作者简介：
裴跃成，男，1976年出生。2001年毕业于甘肃工业大学。现在兰州兰石实业开发有限责任公司从事焊接设备调试、焊接工艺评定及新材料的焊接试验、理化检验等工作。
电器通断试验功率因数测量的研究
王武
（天水长城电器试验研究所 天水 741018）
摘要：低压电器试验是保证低压电器产品质量与可靠性的重要手段，也是改进低压电器产品设计的重要途径。在电器试验中，电压、电流、功率因数是三个重要的参量，依据GB／T14048．1－2000接通和分断能力试验与短路条件下的性能试验的要求，在采集到电压和电流波形后，其他的参量可由采集到电压和电流波形运算产生，如电压和电流有效值、峰值、合闸相角、通电时间、燃弧时间、弧前、熔断、功率因数、时间常数、电弧电压等等。本文研究了交流电器通断试验功率因数的测量方法，运用仿真技术，使用了FFT谱分析法，对采集信号进行相应的加噪和加Blackman窗进行数据处理，提高了功率因数的计算精度，最终确定了实用的测试功率因数的方法。
关键词：电器试验 功率因数
1概述
低压电器试验通常都要求在特定的功率因数下进行，而且这个功率因数是全电路的功率因数，包括电网阻抗、变压器内阻抗和低压侧负载阻抗。通常功率因数的测定方法有五种，包括直接测读法、低电压推测法、相角差法、直流分量法和冲击系数法。直接测读法和低电压推测法实际上测得的不是全电路功率因数，直流分量法和冲击系数法只适用于cos不大于0．35的场合，而且必须在合闸相角为零度时合恫才可用，对合闸相角的精度要求较高。近几年又发展了用交互曲线法测量低压电器系统功率因数的方法，但在实际应用中不太理想，由于起始点选取的位置不同，数值差别很大。
GB／T14048．1的附录F中提到“目前尚无精确的方法确定短路功率因数或时间常数，但为了本标准的需要，可以用以下的方法之一确定试验电路的功率因数或时间常数”。它提供了两种确定短路功率因数的方法，方法1：根据直流分量法确定功率因数，方法2：用辅助发电机确定功率因数或时间常数。其中，方法2用于试验发电机供电的情况下，没有普遍性，不能代表各个试验站的实际情况，方法1的理论是成立的，它是根据短路初始过程的全电流波形来确定相角，但要根据测量波形作图，量取某些点的值，通过计算得到功率因数，且波形要受到合闸相角的制约，所需时间长，误差大，一般用于功率因数不大于0．35的场合。本文研究了两信号相位差的三种测量方式，并且通过加窗，选择了适用于本行业的相位差的测量方式，根据相位前推原理。精确地得到功率因数的数值。
2功率因数的计算方法
3信号加窗后FFT谱分析法测量相位差的仿真
信号分析中，几乎都要求信号是有限长度的，因而，对于连续信号就要进行截取处理，这就要用到窗函数。窗函数作用于信号的过程可以表示如下：
y（t）＝x（t）ω（t） （11）
其中，y（t）加窗后的信号；x（t）为加窗前的信号；ω（t）为窗函数。
无论信号是时限的，还是非时限的。加窗对信号离散后的分析必然是有影响的。加窗在时域为相当于原函数乘以窗函数，对应的在频域内则是原信号的频谱与窗函数频谱的卷积，这必然使原信号的频谱失真，如果窗长和信号的基波周期整数倍不相等，离散频谱中就会有泄漏产生。通常，函数的幅频特性的主瓣过宽会影响信号频谱的分辨率，旁瓣太大，会有严重的频谱泄漏，但往往主瓣窄的窗函数的旁瓣大，两种要求相互矛盾，因而窗要根据信号分析的不同要求选择合适的窗。
本节利用虚拟仪器开发软件LabWindows／CVI6．0强大的数值计算和信号分析能力对相位计算算法进行仿真，对仿真结果进行分析和比较，并得出一些有用的结论。LabWindows／CVI中提供了多种窗函数，有最常用的几种窗函数，如：海宁窗（Hanning）、海明窗（Hamming）、布莱克曼窗（Blackman）以及凯赛窗（Kaiser）等，都是直接作用于信号，得到处理后的结果。
当两信号频率为fx＝50Hz，幅值为5V，采样频率fs＝250000Hz，采样点数为10000个点，窗长为40ms，记录的结果如下：
由以上数据看出，用FFT谱分析法通过加窗可以很准确地测量两信号的相位差，关键是选择合适的窗函数，用FFT谱分析法测量相位差，首选的窗函数为布莱克曼窗，其次考虑汉宁窗，然后考虑矩形窗，使用三角窗、汉明窗和凯泽窗要考虑相位差的测量范围和频谱范围，钟形窗在谱分析法测量相位差时不适用。
4功率因数测量的具体解决办法
本系统基于相角差法的原理，在试验电路接通以前将空载电压波形采集下来，并将其中一个周波锁定，然后应用相位前推原理测量同频信号的相位差。
在接通试验电流前锁定一个周波的电压波形，是因为接通电流后，试品两端电压很低，特别是短路试验，试品两端电压几乎为零，无法检测是电压波形；即使在通电流时检测到电压波形，这个电压波形也是负载的电压波形，不是全电路的电压波形，所以要求取全电路的功率因数，必须将空载电压波形与通电电流相比较，应用叠加布莱克曼窗，调用FFT谱分析法，获得两同频信号相位差，从而得到功率因数。
5结论
本文研究了电器通断试验中通过标准GB／T14048．1－2000中要求的直接测量量求取功率因数的各种不同方法，结合试验现场实际，借助LabWindows／CVI软件对采集得到的电压和电流信号进行加噪，加窗处理，运用各种算法对采集信号进行仿真，分析了它们的优越性，确定了应用FFT谱分析法测量电压和电流的相位差，从而得到全电路功率因数的数值。
参考文献
［1］陆俭国，张乃宽，李奎．低压电器的试验与检测［M］．北京：中国电力出版社，2007年
［2］GB／T14048．1－2000低压开关设备和控制设备总则．中国标准出版社，2001年4月
［3］刘君华，申忠如，郭福田．现代测试技术与系统集成［M］．北京：电子工业出版社，2005年1月
［4］刘君华，白鹏，汤小军．基于LabWindows／CVI的虚拟仪器设计［M］．北京：电子工业出版社，2003年1月
［5］陈堂敏，孙小凤．智能化大电流通断试验功率因数测量方法．低压电器［J］．1999年第3期：46～48
作者简介：
王武，男，1971年出生。1990年7月毕业于西安地质学院，工程硕士，天水长城电器试验研究所寿命室主任，工程师，主要从事低压电器通断试验的工作。通讯地址：天水长城电器试验研究所；邮编：741018。
