氣保護藥芯焊絲在壓力管道耐熱鋼焊接中的應(yīng)用

李 琳 馬文軍

1 陜西化建工程有限責(zé)任公司 陜西咸陽 712100；2 陜西西宇無損檢測有限公司 陜西咸陽 712100

石油化工施工企業(yè)是典型的勞動密集型企業(yè)，隨著人工成本不可逆轉(zhuǎn)的持續(xù)攀升，尤其是關(guān)鍵技能工人——焊工的長期短缺現(xiàn)狀，施工企業(yè)普遍面臨成本居高不下的巨大壓力。雖然圍繞“提質(zhì)增效”工作，以“工廠化預(yù)制”為突破口，將管道自動化預(yù)制工作和現(xiàn)場全位置自動焊技術(shù)提高到了前所未有的高度。但結(jié)合目前陜西化建工程有限責(zé)任公司（以下簡稱公司）的焊接人員組成和生產(chǎn)實際，很難從傳統(tǒng)的手工電弧焊一步跨越到自動焊，需要一個中間過渡來保證焊接質(zhì)量和焊接效率的平衡。此時，藥芯焊絲發(fā)揮了很大的作用，但考慮到藥芯焊絲的缺陷和生產(chǎn)工藝，行業(yè)專家對使用藥芯焊絲，尤其在對重要件上的使用一直持不同意見。鑒于此，梳理了公司近10 年來的耐熱鋼管道藥芯氣保護焊焊接工藝評定和工程應(yīng)用案例，結(jié)合藥芯焊材的發(fā)展，進行探討和分析。

1 工藝應(yīng)用實例

2013 年，公司為某在建項目完成并出具了焊接工藝評定報告PQR13- 14，其中母材為15CrMoG，規(guī)格Ф406.4×28，焊接方法為氬弧焊+ 氣保焊。其中氣保焊采用的是酸性渣系焊絲TWE- 811B2。其接頭力學(xué)性能評定結(jié)果顯示（表1），力學(xué)性能合格。該項目預(yù)制車間少量使用了耐熱鋼管道藥芯氣保護焊工藝。

表1 PQR13- 14 焊接工藝評定力學(xué)實驗報告

2015 年，在新疆某電石爐氣綜合利用制17 萬t/ a 1.4 丁二醇項目采用二氧化碳氣體保護藥心焊絲焊接了15CrMoG。

2019 年，在新疆某100 萬t/ a 乙二醇項目采用二氧化碳氣體保護藥心焊絲焊接了15CrMoG。

2017 年，公司為某在建項目完成并出具了焊接工藝評定報告PQR17- 29，其中母材為A335 P22，規(guī)格Ф355.6×46，焊接方法為GTAW+SMAW+GMAW。其中氣保焊采用的是酸性渣系焊絲TWE- 911B3M。接頭力學(xué)性能評定結(jié)果（表2）顯示，力學(xué)性能合格。在該項目的西區(qū)到東區(qū)的大橋管道焊接上使用了耐熱鋼管道藥芯氣保護焊工藝。

表2 PQR17- 29 焊接工藝評定力學(xué)實驗報告

2020 年，公司儲備了焊接工藝評定PQR20- 01，其中母材為A335 P11，規(guī)格Φ610×34mm，焊接方法為GTAW+SMAW+GMAW。其中氣保焊采用的是堿性渣系藥芯焊絲TWE- 815B2。接頭力學(xué)性能如評定結(jié)果顯示（表3），力學(xué)性能合格。

2 工藝發(fā)展和應(yīng)用

通過分析表1、表2 和表3 的實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)主要差別在焊縫的沖擊吸收功上，雖然都滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但2020 年的焊接工藝評定值要比2013 年和2017 年的值高出100J，主要原因是焊絲的渣系發(fā)生了變化。2017年以前用的是酸性渣系，2017 年隨著NB/ T47018.1- 2017 對藥芯焊絲做了明確規(guī)定，改為采用堿性渣系。因此，焊材廠家對焊材配方做了調(diào)整。酸性渣系的特點是易于操作，而堿性渣系采用了氧化鈣、氟化物渣系，相對于酸性的金紅石型渣系更容易獲得純凈的焊縫金屬，使得焊縫金屬的沖擊韌性、抗熱裂紋和冷裂紋性能更好。

3 注意事項

就耐熱鋼藥芯焊絲的使用情況調(diào)研了大西洋、天泰、京群三大焊材廠家，均反映主要客戶為東鍋、哈鍋和上鍋幾大鍋爐廠，主要用于焊接集箱，在全焊透管接頭和環(huán)焊縫上應(yīng)用實例還不是很多。

焊材材料、焊接技術(shù)、焊接質(zhì)量和焊接效率是相輔相成的環(huán)節(jié)。隨著自動焊技術(shù)的全面發(fā)展，藥芯焊絲也迅速發(fā)展起來。從焊材的使用角度來看，只要通過焊接工藝評定，并且數(shù)據(jù)穩(wěn)定，可以考慮試用少量焊縫，根據(jù)運行情況后再推廣。

表3 PQR20- 01 焊接工藝評定力學(xué)實驗報告

從近十年耐熱鋼藥芯焊絲在公司項目上的應(yīng)用實例來看，藥芯焊絲能夠滿足耐熱鋼焊接的質(zhì)量要求。

但藥芯焊絲由于自身的特點在焊材保管上要求更加嚴(yán)格，給現(xiàn)場使用過程提出了更高的要求。

藥芯焊絲主要用在中壁厚、中大管徑焊接，目的是為了提高焊接效率。在使用過程中必須嚴(yán)格控制焊接工藝，嚴(yán)格焊縫探傷，嚴(yán)格按照規(guī)范要求對焊材進行保管和使用。

4 結(jié)論

（1）通過焊接試驗、力學(xué)性能分析和工程應(yīng)用實例的驗證，藥芯焊絲滿足B2 類耐熱鋼的焊接使用。

（2）NB/ T47018.1- 2017 標(biāo)準(zhǔn)對藥芯焊絲做了明確規(guī)定，需采用堿性渣系，因此在使用藥芯焊絲時一定要按照標(biāo)準(zhǔn)采購符合要求的焊材。

（3）相較于傳統(tǒng)的手工氬電聯(lián)焊工藝，藥芯氣保護焊工藝大大提高了焊接效率，尤其在中大管徑、中大厚度耐熱鋼管道現(xiàn)場固定口的焊接體現(xiàn)的尤為突出。

（4）在使用藥芯氣保護焊焊絲時，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求對焊材進行保管和使用，在焊接過程中必須嚴(yán)格控制焊接工藝。