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    奧氏體不銹鋼管道焊接的質量控制

    作者:www.fireeye100.com 點擊: 日期:2020-06-12 15:31
    通過對焊接工藝的幾大要素進行分析,結合實際施工,探討不銹鋼管道焊接的質量控制。

    通過多個項目的施工實踐,在油田管道、儲罐、設備的安裝施工中積累了一些經驗,并對不銹鋼焊接有了進一步認識?,F結合實際施工,針對不銹鋼焊接的質量控制,談幾點體會。

    1焊接工藝的確定

    不銹鋼的牌號比較多,在施工中較常用的是奧氏體,如:0Cr18Ni9Ti、1Crl8Ni9Ti等。奧氏體不銹鋼的焊接性比較好,相對比較容易焊接,焊接接頭即使在焊態也具有較高的韌性。但與普通碳素鋼相比,其導熱率約為碳鋼的1/3,膨脹系數卻比碳鋼大1.5倍。由于奧氏體不銹鋼具有較低的導熱率和較高的膨脹系數,在焊接過程中將會產生較大的變形和應變。焊接質量主要取決于焊接工藝是否與母材相適應,為此在確定焊接工藝時,必須從以下幾大要素。

    1.1焊接方法的選擇

    不銹鋼常用的焊接方法有手工電弧焊、氣體保護焊及自動埋弧焊。主要根據設計的介質參數、施工條件和操作環境、以及施工成本等確定。在工藝管道施工中,因管徑大小不等,且管道上閥門、管件較多,使得焊口位置變化較復雜。所以一般采用手工電弧焊。

    在油田站場施工中,由于輸送的介質多為易燃、易爆或介質有一定清潔度要求(如潤滑油等),通常我們都是采用氬弧焊打底、手工電弧焊蓋面的方式焊接。

    1.2焊接材料的選擇

    焊接材料的選擇主要應從母材的化學成分、管道介質溫度和壓力、焊機電流(交流或直流)、焊接方法以及焊接時的環境溫度等多方面考慮。奧氏體不銹鋼通常采用鉻鎳不銹鋼焊條(牌號為“A”字頭)。具體牌號可根據焊條的性價比擇優選用。

    需要氬弧焊打底時通常選用含Ti、Nb的手工鎢極氬弧焊焊絲,鎢極采用鈰鎢極WCe-20,惰性保護氣體采用99.99%的氬氣。

    1.3焊縫坡口形式的選擇

    不同的母材和焊材在焊接時對坡口尺寸的要求是不同的。這是因為,材質的化學成分和物理特性不同,其施焊時的穿透力(熔深)也不盡相同。所以在施工時一定要根據具體的材質,調整坡口的對口間隙、鈍邊、坡口角度。如果坡口尺寸過大,不僅會提高施工成本,還會使焊縫應力過大,易變形和產生裂紋;而坡口尺寸過小,則容易出現未焊透、夾渣等質量缺陷。在采用手工電弧焊進行作業時,因不銹鋼比碳鋼焊條的穿透力小。所以坡口角度及對口間隙應適當增大,可按規范給定的正偏差值進行控制,或通過試焊來確定。

    1.4選擇焊接電流

    由于奧氏體不銹鋼的電阻率為低碳鋼的4倍以上,焊接時產生的電阻熱較大,藥皮容易發紅、開裂。所以同樣直徑的焊條焊接電流應比低碳鋼降低20%左右,焊條長度亦比同直徑的碳鋼焊條短,否則焊接式由于藥皮的迅速發紅、開裂會失去保護而無法焊接。當使用大電流時將引起焊條過熱和藥皮中有效成分的燒損,使焊縫保護不良容易引發缺陷,同時也得不到預期的焊縫金屬成分,所以焊接電流不宜過大。一般選用較小的焊接電流為宜。

    2焊前的準備工作

    焊接作業前,要進行有針對性的準備。這種準備是保證焊接質量的重要組成部分。其內容主要從以下三方面考慮:

    2.1焊工技能的確認

    從事焊接作業的焊工必須持證上崗,并嚴格按操作證上注明的允許施焊項目進行作業。同時,必須做好焊工的上崗培訓及考試,做好先關技術交底,合格后方能進行作業。

    2.2焊接材料的管理

    焊條在儲存、運輸期間藥皮會吸潮,使藥皮中的水分增加。焊條使用前必須進行烘干,降低藥皮中的含水量,其目的是:減少焊接過程中的飛濺,使焊接電弧能夠穩定地燃燒;防止在焊縫中產生氣孔;防止產生在焊接某些合金鋼時由氫引起的延遲裂紋。烘焙必須使用可控溫的專用烘干箱。用多少烘多少,隨用隨取。烘干后的焊條應放在保溫筒內使用。外露超過2h應重新烘焙。重復不宜超過3次。

    2.3管道的坡口加工

    不銹鋼管坡口可采用機械加工或等離子切割。在施焊前,應先清除坡口處的氧化層及毛刺等。由于不銹鋼與碳鋼接觸會產生“滲碳”現象,所以在焊道及飛濺清理時,必須使用專用砂輪和不銹鋼刷子。

    3焊接缺陷的成因及預防

    未焊透:焊接電流小,根部間隙小,焊接速度過快、焊角度不正常等均易產生未焊透的缺陷。合適的根部間隙和焊接電流,正確調整焊角度就可避免產生未焊透。

    變形:由于奧氏體不銹鋼有大的膨脹系數和小的導熱率,致使不銹鋼在焊接時,容易出現較大的焊接變形。所以在組對時,要根據不同位置的焊縫,使用不同類型的防變形卡具,定位焊和固定焊的位置應比一般碳鋼間距小。焊接時,應合理確定焊接順序。母材厚度較大時,焊道應多層施焊,并以小線能量施焊。

    氧化嚴重:打底焊時,管內充氬裝置未能起到良好的保護作用,焊縫背面將氧化;焊接過程中對熔池及焊絲端頭保護不良,或焊絲表面有氧化雜質也將會氧化嚴重。充氬裝置盡可能與管子對嚴,不能留有間隙,管子的間隙用耐高溫錫油紙貼上,避免焊縫氧化。

    夾渣、夾鎢:焊接過程中,若焊絲端頭在高溫過程中脫離了氬氣保護區,在空氣中被氧化,當再次焊接時被氧化的焊絲端頭未清理,又送入熔池中,在斷口試驗中即判為夾渣;若鎢極長度伸出量過大,焊動作不穩定,鎢極與焊絲或鎢極與熔池相碰后,又未終止焊接,從而造成夾鎢。因管子是圓的,焊、送絲角度要隨時變化,所以手法一定要穩、準,就能避免夾渣、夾鎢現象的發生。

    內凹:裝配間隙小,焊接過程中焊擺動幅度大,致使電弧熱量不能集中于根部,產生了背面焊縫低于試件表面的內凹現象。電弧熱量盡量集中于根部,仰焊部位多給點焊絲可避免內凹。

    裂紋:焊條烘焙后,要使用保溫筒盛裝。施焊環境溫度宜在0℃以上,且不宜在施焊過程中發生幅度較大的波動。施焊時,焊條不應做橫向擺動,運條采用向前拉,不擺動的直線運條法。在立焊時如必須進行橫向擺動,擺動幅度應盡量減少,過分的橫向擺動容易造成熱裂紋和保護不良。采用小電流、快速焊,一次焊成的焊縫不宜過寬,最好不超過焊條直徑的3倍?;¢L應盡量保持短弧,長電弧不僅會引起合金成分的燒損,而且可能會由于空氣中氮氣的侵入造成鐵素體的減少引發熱裂紋。收弧時應將弧坑填滿,凹陷的弧坑是很難避免熱裂紋發生的。

    4結語

    對于安裝工程來說,影響施工質量的因素很多,但焊接質量絕對是其中的重要一環,將直接影響生產安全。為此,必須不斷提高施工中的焊接質量,以便更好地服務于企業、服務于社會。