通过如何解决低退工况下不锈钢管焊接易出现的教化庸蚀、热裂纹、焊口背面焊缝氧化等问题及焊接接头低退冲击韧度影响问题，详细阐述了不锈钢药皮自保护氢弧焊焊丝在工程中的应用。

2000年我公司承建某天然气净化液化处理工程（简称LNG工程），基础设计由法国SOFREGAZ公司提供，工程最终设计由洛阳石油化工工程公司完成。该装置是国内首座低温LNG商用实验站，是目前国内生产规模最大的LNG装置，其不锈钢焊口共5762道，最低设计温度-162℃，装置建成后主要用于生产液态甲烷。

1LNG装量工艺配管材料

该装置工艺配管的管材、法兰、管件均采用国产0Cr18N9不锈钢材料。管材普遍为薄壁管，规格尺寸为公称直径DN15-DN150，壁厚3.5-5mm，另有356mmx6mm放空线长580m0Cr18Ni9属于奥氏体不锈钢，具有良好的塑性和韧性，但在焊接热循环作用下，焊接接头易出现高温脆化，即热裂纹、δ相脆化，焊接变形大，其特性及焊接要求如下：

（1）0Cr18Ni9不锈钢的组织成分为奥氏体+（铁素体）3%-5%。在焊接热循环的作用下，当焊缝及热影响区在450-850℃温度范围内停留时间过长时，就可能在晶界析出铬的碳化物，发生敏化腐蚀。在650-850℃温度范围内长时间停留时，又会发生δ相脆化。δ相的析出，会使金属的塑性和韧性降低，加剧晶间腐蚀的发生，从而使焊接接头的塑性和韧性降低。

（2）0Cr18Ni9导热系数小，焊缝高温停留时间过长，易形成方向性强的柱状品焊缝组织，其内部往往含有较多的能够形成低熔点共品的合金元素和杂质，造成偏析，并以被态膜形式存在于晶界，形成夹层，从而引起热裂纹。另外，由于导热系数小而线膨胀系数大，自由焊态下焊接易产生较大的变形。针对这一特性及施工中材料的规格，从焊接工艺选择上应采用能量集中，热输入小，冷却速度快的焊接方法。综合上述情况，选择手工钨极氩弧焊（TIG焊），该焊接方法具有熔池保护好，电弧稳定集中，没有熔渣，焊缝组织致密，质量可靠，焊缝和热影响区受热面积小等诸多优点。

2焊接材料的选择

由于介质系石油液化天然气，与空分行业的制氮、制氧工业相比，具有易燃、易爆的特点，系统安全性要求很高，因此如何保证不锈钢管的焊接接头具有较高的低温冲击韧度成为最主要的问题。采用传统TIG焊焊接不锈钢小径管焊口尚可，对焊接不锈钢较大口径钢管，焊接时焊口内焊缝表面容易出现氧化现象，需充大量的氩气保护，这样大大增加了焊接材料的成本，焊接质量难以保证。经过多方调研、考察，对多种型号的焊丝试用及进行经济性对比，引进了日本油脂公司溶接事业部（TASETO）生产的TGF-308L药皮自保护氢弧焊丝。

该焊丝与焊条类似，焊芯外涂一层约0.5mm厚的药皮，焊接时药皮会渗透到熔池背面，形成一层致密的保护层，使背面不受氧化，且无需充氩气保护。冷却后焊道成形光滑平整，渣壳会自动脱落，用压缩空气极易吹除。该焊丝另一优点是受风的影响小，焊工操作容易，且很少出现夹渣现象，尤其用于DN80以上管径和中356mmx6mm放空管线打底焊，大大降低了焊接成本，同时用该焊丝进行返修，效果良好，很好地解决了不锈钢管TICG焊成本高、打底焊不易成形等技术难题。

3焊接质量控制

3.1焊接方法

依据焊接工艺评定，同时提高焊接效率，保证焊接质量，对于系统中不锈钢管材料及规格。

3.2焊接

焊前对待焊坡口及其两侧各50mm范围内的锈斑、油污、泥土等其它有害物进行清理。

焊接时与传统的TIG焊操作要领基本一致，不同的是该焊丝焊接时TIG焊枪采用摇摆式运弧，其目的是有利于熔渣的流动，避免焊缝两侧夹渣。

为了控制焊道及道间温度，采用42.4mm钟钨极，喷嘴直径8mm，焊接时电流不宜过大，氩气流量8-12L/min，熔敷金属不宜过厚，焊接工艺参数见表3。管口每焊1/4焊口时，及时用冷水浇焊缝，以水不入焊接熔池为宜，使焊缝表面呈金黄色，避免焊缝过热，同时也加快了焊后的冷却速度，缩短在高温区停留时间，使焊缝晶粒细密，从而提高了焊接接头的低温冲击韧度。管口焊及道间温度控制在<60℃，有利于提高焊接接头韧性，因此水冷法在本系统施工中确保工程安全性显得尤为重要。

由于不锈钢线膨胀系数较大，为防止焊后变形，在维对时应采取反变形措施，可预留反变形量20-30，当死口焊接时，应利用焊接顺序来控制焊接变形量。

3.3污染控制

为了使不锈钢不易受铁离子污染，减少焊口施焊时碳等有害元素的侵入，施工工具应使用专用工具，材料切割用等离子弧切割，选用白刚玉磨料制成的树脂砂轮片对坡口进行打磨。

4结论

使用TGF-308L型药皮自保护氩弧焊焊丝，成功地对该工程5672道不锈钢管焊口进行了焊接，一次拍片合格率达到94.7%，同时其装置也经受了-196℃液氮的预冷。投产试运行8个月，未出现任何焊接问题。该焊丝的成功应用，不仅降低了成本，也提高了焊接工效，尤其是对大口径不锈钢管的焊接，很好地避免了焊口内焊缝表面氧化、过热等缺陷，是不锈钢管焊接值得推广的新焊材，也是在低温工况条件下不锈钢管焊接技术的新突破。车件不锈钢管