國際標(biāo)準(zhǔn)在不銹鋼管路焊接中的應(yīng)用

陳 峰，姚保林，關(guān)先鋒，曹儒軍

（中車洛陽機車有限公司襄陽分公司，湖北襄陽441105）

國際標(biāo)準(zhǔn)在不銹鋼管路焊接中的應(yīng)用

陳 峰，姚保林，關(guān)先鋒，曹儒軍

（中車洛陽機車有限公司襄陽分公司，湖北襄陽441105）

國際焊接標(biāo)準(zhǔn)的推廣應(yīng)用對提升焊接質(zhì)量和與國際接軌具有重要意義。介紹EN15085系列標(biāo)準(zhǔn)在軌道交通領(lǐng)域制動系統(tǒng)不銹鋼管路焊接上的應(yīng)用。從管路用途、設(shè)計參數(shù)上倒推在設(shè)計過程中對焊縫質(zhì)量等級的定義，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)計要求、生產(chǎn)要求和檢驗三者之間的本質(zhì)聯(lián)系，確定工作試件的焊縫質(zhì)量檢驗方法、合格標(biāo)準(zhǔn)。在完成正式焊接工藝前，依據(jù)預(yù)工藝規(guī)程進(jìn)行工作試件的焊接，按量化標(biāo)準(zhǔn)評定焊縫質(zhì)量，以此檢驗預(yù)工藝規(guī)程的可行性。國際標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的這種系統(tǒng)流程對于不銹鋼管路焊接的工藝開發(fā)有指導(dǎo)性。

國際標(biāo)準(zhǔn)；不銹鋼焊接性；焊接工藝

0 前言

洛陽機車襄陽分公司承接上海局合肥機務(wù)段3臺DF4D機車輕大修任務(wù)，要求制動系統(tǒng)風(fēng)管路全部改造為不銹鋼管路，根治原鋼制管路長時間使用過程中形成的銹渣對制動系統(tǒng)的不良影響。制動系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)為：最大工作壓力950 kPa，介質(zhì)為壓縮空氣。借鑒國際標(biāo)準(zhǔn)EN15085《軌道車輛及其部件的焊接》[1]對焊接質(zhì)量控制的相關(guān)要求，合理策劃驗證方案，編制焊接工藝，成功完成了不銹鋼管路焊接操作。

1 不銹鋼管路的焊接工藝特點

通過比較不銹鋼材料性能，選用國產(chǎn)0Cr18Ni9（與美國AISI牌號304、歐標(biāo)EN10028-7 X5CrNi18 9相近）無縫鋼管，此種材料為單一奧氏體組織無磁性，其熱導(dǎo)率約為碳鋼的1/3，線膨脹系數(shù)約為碳鋼1.5倍，電阻率約為碳鋼的5倍，在焊接操作時的表現(xiàn)為受熱快散熱慢變形大，易產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。且焊縫產(chǎn)生方向性很強的柱狀晶，有害雜質(zhì)偏析出現(xiàn)熱裂紋。故此類不銹鋼焊接不需預(yù)熱并嚴(yán)格控制層間溫度，降低熱輸入（小電流、快速焊），操作時采用窄焊道、多道焊、不擺動技術(shù)并注意填滿弧坑。

2 焊接工藝驗證方案

制動系統(tǒng)管路焊縫安全性需求等級為高級而承載狀態(tài)等級為低級，參考標(biāo)準(zhǔn)EN15085焊縫質(zhì)量等級定為CPC1，對應(yīng)檢驗為10％內(nèi)部檢驗、10％表面檢驗、100％外觀檢驗。因角焊縫內(nèi)部不易檢測，需進(jìn)行增加表面檢測頻率，故定為100％表面著色探傷（PT）、100％外觀檢測（VT）。

管路為0Cr18Ni9無縫鋼管，管徑直徑φ10～38mm，壁厚1.5～3mm，接頭體選材0Cr18Ni9，按標(biāo)準(zhǔn)TB776、TB333[2-3]加工而成。整個焊接工藝涉及三種接頭體。母材規(guī)格如表1所示。

表1 母材規(guī)格

由表1可知，鋼管與接頭體有多種組合，且粗管上還可能要求焊接細(xì)徑支管接頭體，不同組合將對應(yīng)不同焊接工藝。計劃通過制作工作試件來驗證焊接工藝，即以特定的人員、設(shè)備、工藝、環(huán)境完全模擬實際生產(chǎn)過程，通過評審工作試件質(zhì)量來驗證設(shè)計、焊接工藝、焊工技能及焊縫質(zhì)量。

3 焊接工藝

（1）焊材選用。采用鎢極氬弧焊進(jìn)行焊接，焊絲ER308L（H03Cr21Ni10Si），φ1.2 mm、φ1.6 mm兩種規(guī)格。其特點是電弧燃燒穩(wěn)定、飛濺少且成形美觀，抗裂性強，由于增加了硅的含量，焊接操作性及熔池流動性更佳。

（2）焊接設(shè)備。采用林肯焊機TIG-275，直流正接。

（3）工藝參數(shù)。焊接采用短電弧，盡量不擺動，層間溫度控制在200℃以下，具體焊接參數(shù)如表2所示。

表2 焊接參數(shù)

（4）其他。焊前需將焊接區(qū)30mm范圍內(nèi)用丙酮擦拭干凈，鋼管與球接頭、接管式接頭體套接最好能形成凹形角焊縫，實現(xiàn)焊縫與管外壁平滑過渡。

圖1 焊接接頭宏觀金相

4 焊接接頭檢驗

（1）外觀檢測。CPC1級別的焊縫應(yīng)按ISO5817[4]標(biāo)準(zhǔn)C級評價，即不允許存在裂紋、弧坑裂紋、表面氣孔、弧坑縮孔、未熔合、燒穿、電弧擦傷等缺陷，蓋面咬邊深度不超過母材厚度的10％。

（2）無損檢測。對焊接接頭進(jìn)行100％PT檢查，表面未發(fā)現(xiàn)裂紋，少量出現(xiàn)弧坑縮孔為操作不當(dāng)引起。

（3）宏觀金相。切開焊縫拋光腐蝕后宏觀金相如圖1所示，熔深滿足要求，放大50倍未發(fā)現(xiàn)微觀裂紋。

（4）參考《東風(fēng)4D內(nèi)燃機車輕大修規(guī)程》[5]進(jìn)行1.0 MPa水壓試驗，保持2 min不許泄漏，試驗全部合格。

5 結(jié)論

經(jīng)過現(xiàn)場操作，成功完成不銹鋼管路焊接，在工藝編制過程中應(yīng)用EN15085標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)焊接從設(shè)計、生產(chǎn)到檢驗三者之間的無縫連接和焊縫質(zhì)量的量化評定。較之國內(nèi)焊接標(biāo)準(zhǔn)，EN15085體系的完善性、指導(dǎo)性和可操作性不容忽視，在焊接生產(chǎn)過程中借鑒和推行國際標(biāo)準(zhǔn)非常有必要。

[1]TB/T776-2005機車車輛用螺紋管接頭——球接頭[S].

[2]TB/T333-2005機車車輛用螺紋管接頭[S].

[3]EN15085-2007軌道車輛及其部件的焊接[S].

[4]EN ISO5817-2014鋼、鎳、鈦及其合金的熔化焊接頭（高能束焊除外）缺欠質(zhì)量等級[S].

[5]鐵道部《東風(fēng)4D內(nèi)燃機車輕大修規(guī)程》（鐵運2008[215]號）[S].

Application of international standard in the welding of stainless steel pipe line

CHEN Feng，YAO Baolin，GUAN Xianfeng，CAO Rujun
（CRRC Luoyang Locomotive Co.，Ltd.，Xiangyang Plant，Xiangyang 441105，China）

The popularity of International Welding Standard is of important significance to both welding quality and standardization. Introduced some applications ofEN15085 intoweldingon stainless steel pipingofbrakingsystemin the field ofrailwayvehicles.Backward induction on design parameters and purpose of the piping was adopted to get the definition of classification of welding quality grade. Through the essential link between performance requirements defined during design,and achieved appropriate quality welds during production and the demonstration of the required quality by inspection,the methods of welding quality inspections had been summarized. To verify the feasibility of preliminary welding procedure specification,welding was conducted and then evaluated according to this specification.This systematic process regulated by this international standard is instructive to the development of the welding technology of stainless steel piping.

international standard；weldability of stainless steel；welding technology

TG457.11

B

1001－2303（2016）06－0122-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.06.26

2016-01-12

陳峰（1978—），女，湖北襄陽人，國際焊接工程師，學(xué)士，主要從事焊接工藝開發(fā)及焊接體系認(rèn)證管理工作。