奥氏体不锈钢管道焊接的质量控制

通过对焊接工艺的几大要素进行分析,结合实际施工,探讨不锈钢管道焊接的质量控制

通过多个项目的施工实践,在油田管道储罐设备的安装施工中积累了一些经验,并对不锈钢焊接有了进一步认识现结合实际施工,针对不锈钢焊接的质量控制,谈几点体会

1焊接工艺的确定

不锈钢的牌号比较多,在施工中较常用的是奥氏体,如:0Cr18Ni9Ti1Crl8Ni9Ti奥氏体不锈钢的焊接性比较好,相对比较容易焊接,焊接接头即使在焊态也具有较高的韧性但与普通碳素钢相比,其导热率约为碳钢的1/3,膨胀系数却比碳钢大1.5由于奥氏体不锈钢具有较低的导热率和较高的膨胀系数,在焊接过程中将会产生较大的变形和应变焊接质量主要取决于焊接工艺是否与母材相适应,为此在确定焊接工艺时,必须从以下几大要素

1.1焊接方法的选择

不锈钢常用的焊接方法有手工电弧焊气体保护焊及自动埋弧焊主要根据设计的介质参数施工条件和操作环境以及施工成本等确定在工艺管道施工中,因管径大小不等,且管道上阀门管件较多,使得焊口位置变化较复杂所以一般采用手工电弧焊

在油田站场施工中,由于输送的介质多为易燃易爆或介质有一定清洁度要求(如润滑油等),通常我们都是采用氩弧焊打底手工电弧焊盖面的方式焊接

1.2焊接材料的选择

焊接材料的选择主要应从母材的化学成分管道介质温度和压力焊机电流(交流或直流)焊接方法以及焊接时的环境温度等多方面考虑奥氏体不锈钢通常采用铬镍不锈钢焊条(牌号为A字头)具体牌号可根据焊条的性价比择优选用

需要氩弧焊打底时通常选用含TiNb的手工钨极氩弧焊焊丝,钨极采用铈钨极WCe-20,惰性保护气体采用99.99%的氩气

1.3焊缝坡口形式的选择

不同的母材和焊材在焊接时对坡口尺寸的要求是不同的这是因为,材质的化学成分和物理特性不同,其施焊时的穿透力(熔深)也不尽相同所以在施工时一定要根据具体的材质,调整坡口的对口间隙钝边坡口角度如果坡口尺寸过大,不仅会提高施工成本,还会使焊缝应力过大,易变形和产生裂纹;而坡口尺寸过小,则容易出现未焊透夹渣等质量缺陷在采用手工电弧焊进行作业时,因不锈钢比碳钢焊条的穿透力小所以坡口角度及对口间隙应适当增大,可按规范给定的正偏差值进行控制,或通过试焊来确定

1.4选择焊接电流

由于奥氏体不锈钢的电阻率为低碳钢的4倍以上,焊接时产生的电阻热较大,药皮容易发红开裂所以同样直径的焊条焊接电流应比低碳钢降低20%左右,焊条长度亦比同直径的碳钢焊条短,否则焊接式由于药皮的迅速发红开裂会失去保护而无法焊接当使用大电流时将引起焊条过热和药皮中有效成分的烧损,使焊缝保护不良容易引发缺陷,同时也得不到预期的焊缝金属成分,所以焊接电流不宜过大一般选用较小的焊接电流为宜

2焊前的准备工作

焊接作业前,要进行有针对性的准备这种准备是保证焊接质量的重要组成部分其内容主要从以下三方面考虑:

2.1焊工技能的确认

从事焊接作业的焊工必须持证上岗,并严格按操作证上注明的允许施焊项目进行作业同时,必须做好焊工的上岗培训及考试,做好先关技术交底,合格后方能进行作业

2.2焊接材料的管理

焊条在储存运输期间药皮会吸潮,使药皮中的水分增加焊条使用前必须进行烘干,降低药皮中的含水量,其目的是:减少焊接过程中的飞溅,使焊接电弧能够稳定地燃烧;防止在焊缝中产生气孔;防止产生在焊接某些合金钢时由氢引起的延迟裂纹烘焙必须使用可控温的专用烘干箱用多少烘多少,随用随取烘干后的焊条应放在保温筒内使用外露超过2h应重新烘焙重复不宜超过3

2.3管道的坡口加工

不锈钢管坡口可采用机械加工或等离子切割在施焊前,应先清除坡口处的氧化层及毛刺等由于不锈钢与碳钢接触会产生渗碳现象,所以在焊道及飞溅清理时,必须使用专用砂轮和不锈钢刷子

3焊接缺陷的成因及预防

未焊透:焊接电流小,根部间隙小,焊接速度过快焊角度不正常等均易产生未焊透的缺陷合适的根部间隙和焊接电流,正确调整焊角度就可避免产生未焊透

变形:由于奥氏体不锈钢有大的膨胀系数和小的导热率,致使不锈钢在焊接时,容易出现较大的焊接变形所以在组对时,要根据不同位置的焊缝,使用不同类型的防变形卡具,定位焊和固定焊的位置应比一般碳钢间距小焊接时,应合理确定焊接顺序母材厚度较大时,焊道应多层施焊,并以小线能量施焊

氧化严重:打底焊时,管内充氩装置未能起到良好的保护作用,焊缝背面将氧化;焊接过程中对熔池及焊丝端头保护不良,或焊丝表面有氧化杂质也将会氧化严重充氩装置尽可能与管子对严,不能留有间隙,管子的间隙用耐高温锡油纸贴上,避免焊缝氧化

夹渣夹钨:焊接过程中,若焊丝端头在高温过程中脱离了氩气保护区,在空气中被氧化,当再次焊接时被氧化的焊丝端头未清理,又送入熔池中,在断口试验中即判为夹渣;若钨极长度伸出量过大,焊动作不稳定,钨极与焊丝或钨极与熔池相碰后,又未终止焊接,从而造成夹钨因管子是圆的,焊送丝角度要随时变化,所以手法一定要稳准,就能避免夹渣夹钨现象的发生

内凹:装配间隙小,焊接过程中焊摆动幅度大,致使电弧热量不能集中于根部,产生了背面焊缝低于试件表面的内凹现象电弧热量尽量集中于根部,仰焊部位多给点焊丝可避免内凹

裂纹:焊条烘焙后,要使用保温筒盛装施焊环境温度宜在0以上,且不宜在施焊过程中发生幅度较大的波动施焊时,焊条不应做横向摆动,运条采用向前拉,不摆动的直线运条法在立焊时如必须进行横向摆动,摆动幅度应尽量减少,过分的横向摆动容易造成热裂纹和保护不良采用小电流快速焊,一次焊成的焊缝不宜过宽,最好不超过焊条直径的3弧长应尽量保持短弧,长电弧不仅会引起合金成分的烧损,而且可能会由于空气中氮气的侵入造成铁素体的减少引发热裂纹收弧时应将弧坑填满,凹陷的弧坑是很难避免热裂纹发生的

4结语

对于安装工程来说,影响施工质量的因素很多,但焊接质量绝对是其中的重要一环,将直接影响生产安全为此,必须不断提高施工中的焊接质量,以便更好地服务于企业服务于社会

文章作者:不锈钢管|大口径不锈钢管|不锈钢厚壁管|大口径厚壁钢管|厚壁不锈钢管

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