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通過(guò)如何解決低退工況下不銹鋼管焊接易出現(xiàn)的教化庸蝕、熱裂紋、焊口背面焊縫氧化等問(wèn)題及焊接接頭低退沖擊韌度影響問(wèn)題，詳細(xì)闡述了不銹鋼藥皮自保護(hù)氫弧焊焊絲在工程中的應(yīng)用。

2000年我公司承建某天然氣凈化液化處理工程（簡(jiǎn)稱LNG工程），基礎(chǔ)設(shè)計(jì)由法國(guó)SOFREGAZ公司提供，工程最終設(shè)計(jì)由洛陽(yáng)石油化工工程公司完成。該裝置是國(guó)內(nèi)首座低溫LNG商用實(shí)驗(yàn)站，是目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模最大的LNG裝置，其不銹鋼焊口共5762道，最低設(shè)計(jì)溫度-162℃，裝置建成后主要用于生產(chǎn)液態(tài)甲烷。

1LNG裝量工藝配管材料

該裝置工藝配管的管材、法蘭、管件均采用國(guó)產(chǎn)0Cr18N9不銹鋼材料。管材普遍為薄壁管，規(guī)格尺寸為公稱直徑DN15-DN150，壁厚3.5-5mm，另有356mmx6mm放空線長(zhǎng)580m0Cr18Ni9屬于奧氏體不銹鋼，具有良好的塑性和韌性，但在焊接熱循環(huán)作用下，焊接接頭易出現(xiàn)高溫脆化，即熱裂紋、δ相脆化，焊接變形大，其特性及焊接要求如下：

（1）0Cr18Ni9不銹鋼的組織成分為奧氏體+（鐵素體）3%-5%。在焊接熱循環(huán)的作用下，當(dāng)焊縫及熱影響區(qū)在450-850℃溫度范圍內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，就可能在晶界析出鉻的碳化物，發(fā)生敏化腐蝕。在650-850℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間停留時(shí)，又會(huì)發(fā)生δ相脆化。δ相的析出，會(huì)使金屬的塑性和韌性降低，加劇晶間腐蝕的發(fā)生，從而使焊接接頭的塑性和韌性降低。

（2）0Cr18Ni9導(dǎo)熱系數(shù)小，焊縫高溫停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，易形成方向性強(qiáng)的柱狀品焊縫組織，其內(nèi)部往往含有較多的能夠形成低熔點(diǎn)共品的合金元素和雜質(zhì)，造成偏析，并以被態(tài)膜形式存在于晶界，形成夾層，從而引起熱裂紋。另外，由于導(dǎo)熱系數(shù)小而線膨脹系數(shù)大，自由焊態(tài)下焊接易產(chǎn)生較大的變形。針對(duì)這一特性及施工中材料的規(guī)格，從焊接工藝選擇上應(yīng)采用能量集中，熱輸入小，冷卻速度快的焊接方法。綜合上述情況，選擇手工鎢極氬弧焊（TIG焊），該焊接方法具有熔池保護(hù)好，電弧穩(wěn)定集中，沒有熔渣，焊縫組織致密，質(zhì)量可靠，焊縫和熱影響區(qū)受熱面積小等諸多優(yōu)點(diǎn)。

2焊接材料的選擇

由于介質(zhì)系石油液化天然氣，與空分行業(yè)的制氮、制氧工業(yè)相比，具有易燃、易爆的特點(diǎn)，系統(tǒng)安全性要求很高，因此如何保證不銹鋼管的焊接接頭具有較高的低溫沖擊韌度成為最主要的問(wèn)題。采用傳統(tǒng)TIG焊焊接不銹鋼小徑管焊口尚可，對(duì)焊接不銹鋼較大口徑鋼管，焊接時(shí)焊口內(nèi)焊縫表面容易出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，需充大量的氬氣保護(hù)，這樣大大增加了焊接材料的成本，焊接質(zhì)量難以保證。經(jīng)過(guò)多方調(diào)研、考察，對(duì)多種型號(hào)的焊絲試用及進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，引進(jìn)了日本油脂公司溶接事業(yè)部（TASETO）生產(chǎn)的TGF-308L藥皮自保護(hù)氫弧焊絲。

該焊絲與焊條類似，焊芯外涂一層約0.5mm厚的藥皮，焊接時(shí)藥皮會(huì)滲透到熔池背面，形成一層致密的保護(hù)層，使背面不受氧化，且無(wú)需充氬氣保護(hù)。冷卻后焊道成形光滑平整，渣殼會(huì)自動(dòng)脫落，用壓縮空氣極易吹除。該焊絲另一優(yōu)點(diǎn)是受風(fēng)的影響小，焊工操作容易，且很少出現(xiàn)夾渣現(xiàn)象，尤其用于DN80以上管徑和中356mmx6mm放空管線打底焊，大大降低了焊接成本，同時(shí)用該焊絲進(jìn)行返修，效果良好，很好地解決了不銹鋼管TICG焊成本高、打底焊不易成形等技術(shù)難題。

3焊接質(zhì)量控制

3.1焊接方法

依據(jù)焊接工藝評(píng)定，同時(shí)提高焊接效率，保證焊接質(zhì)量，對(duì)于系統(tǒng)中不銹鋼管材料及規(guī)格。

3.2焊接

焊前對(duì)待焊坡口及其兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)的銹斑、油污、泥土等其它有害物進(jìn)行清理。

焊接時(shí)與傳統(tǒng)的TIG焊操作要領(lǐng)基本一致，不同的是該焊絲焊接時(shí)TIG焊槍采用搖擺式運(yùn)弧，其目的是有利于熔渣的流動(dòng)，避免焊縫兩側(cè)夾渣。

為了控制焊道及道間溫度，采用42.4mm鐘鎢極，噴嘴直徑8mm，焊接時(shí)電流不宜過(guò)大，氬氣流量8-12L/min，熔敷金屬不宜過(guò)厚，焊接工藝參數(shù)見表3。管口每焊1/4焊口時(shí)，及時(shí)用冷水澆焊縫，以水不入焊接熔池為宜，使焊縫表面呈金黃色，避免焊縫過(guò)熱，同時(shí)也加快了焊后的冷卻速度，縮短在高溫區(qū)停留時(shí)間，使焊縫晶粒細(xì)密，從而提高了焊接接頭的低溫沖擊韌度。管口焊及道間溫度控制在<60℃，有利于提高焊接接頭韌性，因此水冷法在本系統(tǒng)施工中確保工程安全性顯得尤為重要。

由于不銹鋼線膨脹系數(shù)較大，為防止焊后變形，在維對(duì)時(shí)應(yīng)采取反變形措施，可預(yù)留反變形量20-30，當(dāng)死口焊接時(shí)，應(yīng)利用焊接順序來(lái)控制焊接變形量。

3.3污染控制

為了使不銹鋼不易受鐵離子污染，減少焊口施焊時(shí)碳等有害元素的侵入，施工工具應(yīng)使用專用工具，材料切割用等離子弧切割，選用白剛玉磨料制成的樹脂砂輪片對(duì)坡口進(jìn)行打磨。

4結(jié)論

使用TGF-308L型藥皮自保護(hù)氬弧焊焊絲，成功地對(duì)該工程5672道不銹鋼管焊口進(jìn)行了焊接，一次拍片合格率達(dá)到94.7%，同時(shí)其裝置也經(jīng)受了-196℃液氮的預(yù)冷。投產(chǎn)試運(yùn)行8個(gè)月，未出現(xiàn)任何焊接問(wèn)題。該焊絲的成功應(yīng)用，不僅降低了成本，也提高了焊接工效，尤其是對(duì)大口徑不銹鋼管的焊接，很好地避免了焊口內(nèi)焊縫表面氧化、過(guò)熱等缺陷，是不銹鋼管焊接值得推廣的新焊材，也是在低溫工況條件下不銹鋼管焊接技術(shù)的新突破。車件不銹鋼管