藥皮焊絲焊接不銹鋼管道應(yīng)用探討

楊琦棟+劉建成

摘 要：傳統(tǒng)不銹鋼管口在進(jìn)行單面焊雙面成形焊接時，由于根部金屬易氧化燒損，因此一般情況下焊接時都是采用背面沖氬保護(hù)，但是管內(nèi)充氬在現(xiàn)場施工時難度大，如現(xiàn)場設(shè)備，罐體聯(lián)頭和長管道焊接時充氬量相當(dāng)大，連接大小頭、三通、彎頭等充氬極困難，特別是高空作業(yè)更不利于施工，直接影響焊接質(zhì)量。采用不銹鋼打底焊絲+TIG工藝的保護(hù)機(jī)理：背面焊縫利用焊絲熔化產(chǎn)生的熔渣和其合金元素的冶金反應(yīng)來進(jìn)行保護(hù)，正面焊縫依靠氬氣、渣和合金元素進(jìn)行保護(hù)，很好地解決了焊接質(zhì)量不易保證的缺陷，為在線檢修提供了新的焊接方法。

關(guān)鍵詞：在線更換；藥皮焊絲；TIG焊

中圖分類號：TG421 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0043-01

2015年八鋼公司南疆分公司動力分廠氧氣管道（不銹鋼：Φ377×9mm）使用1年中，部分三通和彎頭爆裂，需在線更換，在兩次更換中，經(jīng)射線檢測焊縫均不合各，其缺陷都是背部氧化未熔合，共計21道焊口，管道壓力為16Mp，主要給各廠輸送高壓氧氣。為解決此問題，我們采用了不銹鋼藥皮焊絲TGF308L底層的焊接方法，具體如下[1]：

1 焊接材料與工藝

1.1 氧氣管道材料

不銹鋼氧氣管道及三通、彎頭均是國產(chǎn)0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼材料，規(guī)格為Φ377×9mm。焊絲型號：TGF308L（上海電力生產(chǎn)）規(guī)格為Φ2.5×1000mm，藥皮焊絲熔敷金屬的化學(xué)成分分別是C≤0.030%、Si≤（0.30-0.65）%、Mn（1.0-2.5）%、S≤0.030%、P≤0.035%、Cr19.50%-22.00%、Ni9.00%-11.00%，與母材0Cr18Ni9基本相符。

1.2 坡口尺寸的選擇

V形坡口，坡口角度50°±2°，鈍邊1mm，對口間隙3-8mm。由于奧氏體不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小而線膨脹系數(shù)大，焊接變形大。如果焊接時選用的坡口，則會增加填充金屬，增加焊槍的擺動距離，降低了焊接速度，加大了變形量，增加了焊縫在高溫段的停留時間，增加了產(chǎn)生晶間腐蝕及熱裂紋的可能性，所以在保證焊縫質(zhì)量及焊工易操作的前提下，應(yīng)適當(dāng)減少坡口尺寸。根據(jù)我的經(jīng)驗，將坡口尺寸選擇為50°±2°比較合適。由于藥皮焊絲比同直徑的實芯焊絲外徑大2-3mm，保證內(nèi)填絲所以坡口間隙比實芯焊絲的間隙增加2mm，有利于熔渣流到焊縫根部及背部以保護(hù)根背部焊縫不受氧化，利于背部成形。在對口時上部間隙比下部間隙大4mm左右，以補(bǔ)償焊接過程中的收縮量。

1.3 層間溫度的控制

奧氏體不銹鋼焊接中，控制層間溫度對避免產(chǎn)生晶間腐蝕及熱裂紋尤為重要，并可控焊縫根部的氧化，因此焊接時應(yīng)盡量選用小線能量快速焊。層間溫度控制在50℃-60℃為宜。

1.4 焊接工藝參數(shù)

焊接前將坡口內(nèi)外邊緣10-20mm范圍內(nèi)表面的油污、水、銹等清理干凈，露出金屬光澤。焊接工藝參數(shù)為：第一層：焊絲型號TGF308L，焊絲直徑2.5，焊接電流（100-110）A，焊接速度50-70mm/min。第二層，焊絲型號ER308L，焊絲直徑2.5，焊接電流（90-100）A，焊接速度50-70mm/min。第三、四層，焊絲型號ER308L，焊絲直徑3.0，焊接電流（90-110）A，焊接速度50-70mm/min。

2 焊縫外觀檢驗、無損檢驗及耐壓試驗

（1）焊縫外觀成形良好，尤其是焊縫背面成形美觀，無焊瘤、未熔合、未焊透等缺陷。（2）射線檢測按照J(rèn)B/T4730《承壓設(shè)備無損檢測》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，焊縫100%探傷，II級以上為合格。（3）耐壓試驗按照GB/T20801《壓力管道規(guī)范工業(yè)管道》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，經(jīng)1.15倍設(shè)計壓力測試強(qiáng)度合格，無泄漏。

3 焊接操作要領(lǐng)

（1）操作時，電流應(yīng)比焊實芯焊絲時大，焊槍要做圓弧形擺動，其目的是使鐵水和熔渣加速分離，便于觀察熔池，使熔孔清晰明亮，同時也可增加母材坡口兩側(cè)的熱輸入量，防止出現(xiàn)單邊未熔合。由于氬氣沒有吹力再有熔渣的阻礙，鐵水比實芯焊絲背部透的少，為了保證背面成形，在填絲送，填到熔池的1/2處，并向內(nèi)稍壓一下，以此手法保證根部熔透并防止出現(xiàn)內(nèi)凹。（2）焊絲端部始終處于氬氣保護(hù)之中，防止合金元素的氧化，燒損，使熔渣盡快浮出，根據(jù)情況可用焊絲對高溫熔池進(jìn)行適當(dāng)攪拌，不宜依靠降低焊接速度來促使熔渣浮出。（3）要獲得美觀的焊縫很大程度上取決于正確掌握熔池溫度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)熔池增大出現(xiàn)下凹，說明熔池溫度過高，這時應(yīng)迅速減少焊槍與工件的夾角，并加快焊接速度。當(dāng)熔池小焊縫窄而高時，說明熔池溫度低，這時應(yīng)增大焊槍與工件的夾角，減慢焊接速度，減少焊絲添加量。（4）0Cr18Ni9不銹鋼在450-850℃溫度區(qū)加熱，常發(fā)生沿晶界的腐蝕破壞，稱為晶間腐蝕。為防止打底層焊縫金屬產(chǎn)生晶間腐蝕，應(yīng)以快焊快冷為原則，盡量采用小的焊接熱輸入、快焊速、短弧焊、小幅擺動，若有條件一邊焊接一邊用冷水冷卻。（5）焊接時焊槍要等速移動，禁止抖動。

4 結(jié)語

（1）不銹鋼管道采用單面焊雙面成形工藝焊接，根部焊道采用藥皮焊絲手工鎢極氬弧焊時，焊縫內(nèi)部不用通氬氣，焊工操作起來簡便、快捷具有高效、低成本的特點，同時也能很好地保證焊接質(zhì)量。（2）采用藥皮焊絲工藝性能好，焊接工藝操作簡便，電弧穩(wěn)定、飛濺小、脫渣容易、焊縫成形美觀，熔敷金屬性能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。此工藝方法可應(yīng)用于其他奧氏體不銹鋼管子的打底層的焊接，值得在我公司設(shè)備安裝檢修中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]焊于燕，吳祖乾，編寫.接材料選用手冊[M].上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2004.