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厚壁不銹鋼管
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不銹鋼管具有較強(qiáng)的耐腐蝕性,常應(yīng)用于具有腐蝕性介質(zhì)的輸送管道中,對焊接接頭的質(zhì)量要求很高,內(nèi)表面要求成形良好,焊接難度較高,并且容易產(chǎn)生一些缺陷。在大管道焊接中采用TIG、MAG聯(lián)焊工藝,既可以有效的防止焊接缺陷,又能保證焊接質(zhì)量,提高焊接生產(chǎn)效率。
不銹鋼管是一種中空的長條鋼材,大量用作輸送流體的管道,如石油、天燃?xì)、水、煤氣、蒸氣等。不銹鋼管在抗彎、抗扭強(qiáng)度相同時,重量較輕,廣泛用于制造機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu),也常用作生產(chǎn)各種常規(guī)武器、機(jī)管、炮彈等。對于承受流體壓力的鋼管需要較厚的管壁,都要進(jìn)行液壓試驗來檢驗其耐壓能力和質(zhì)量,在規(guī)定的壓力下不發(fā)生泄漏、浸濕或膨脹。下面以直徑Ф的-不銹鋼159mm×12mm1Cr18Ni9Ti管為例介紹其水平固定焊接方法。
1 焊接分析
1.1 1Cr18Ni9Ti不銹鋼Ф159mm×12mm大管水平固定對接接頭主要用于核電設(shè)備及某些化工設(shè)備中需要耐熱耐酸的管道中,焊接難度較高,對焊接接頭質(zhì)量要求很高,內(nèi)表面要求成形良好,凸起適中,不內(nèi)凹,焊后要求PT、RT檢驗。以往均采用TIG焊或手工電弧焊,前者效率低、成本高, 后者質(zhì)量難以保證且效率低。為了既保證質(zhì)量又提高效率,采用TIG內(nèi)、外填絲法焊底層,MAG 焊填充及蓋面層,使質(zhì)量和效率都得到保證。
1.2 1Cr18Ni9Ti不銹鋼熱膨脹率、導(dǎo)電率均與碳鋼及低合金鋼的差別較大,且熔池流動性差,成形較差,特別在全位置焊接時更突出。以往對MAG(Ar+1%~2%O)焊不銹鋼,一般只用于2平焊及平角焊。在MAG焊過程中,焊絲伸出長度必須小于10mm,焊機(jī)擺動幅度、頻率、速度及邊緣停留時間配合適當(dāng),動作協(xié)調(diào)一致,隨時調(diào)整焊機(jī)角度,使焊縫表面邊緣熔合整齊、成形美觀,以保證填充及蓋面層質(zhì)量。
2 焊接方法
材質(zhì)為管件規(guī)格為Ф 1Cr18Ni9Ti,159mm×12mm,采用手工鎢極氬弧焊打底,混合氣體(保護(hù)焊填充及蓋面焊,立向上的水CO+Ar)2平固定全位置焊接。
3 焊前準(zhǔn)備
3.1 清理油、污物,將坡口面及周圍10mm內(nèi)修磨出金屬光澤。
3.2 檢查水、電、氣路是否暢通,設(shè)備及附件應(yīng)狀態(tài)良好。
3.3 按尺寸進(jìn)行裝配,定位焊采用肋板固定(2 點、7點、11點為肋板固定)見圖1,也可采用坡口內(nèi)定位焊,但必須注意定位焊質(zhì)量。
3.4 管內(nèi)充氬氣保護(hù)。
3.5 管子裝配見圖2。鈍邊p=0.5mm,間隙b=3.5 ~4mm。
4 TIG焊工藝
4.1 焊接參數(shù)
采用Ф的鎢極,鎢極伸出長2.5mmWCe-20度~不預(yù)熱,噴嘴直徑其它參數(shù)46mm,12mm,見表。1
4.2 操作方法
(1))管子對接水平固定焊縫是全位置焊接。因此焊接難度較大,為防止仰焊內(nèi)部焊縫內(nèi)凹,打底層采用仰焊部位(六點兩側(cè)各內(nèi)填60°)絲,立、平焊部位外填絲法進(jìn)行施焊。
(2)引弧前應(yīng)先在管內(nèi)充氬氣將管內(nèi)空氣置換干凈后再進(jìn)行焊接,焊接過程中焊絲不能與鎢極接觸或直接深入電弧的弧柱區(qū),否則會造成焊縫夾鎢和破壞電弧穩(wěn)定,焊絲端部不得抽離保護(hù)區(qū),以避免氧化影響質(zhì)量。
(3)由過點處起焊,無論什么位置的65mm焊接,鎢極都要垂直于管子的軸心,這樣能更好地控制熔池的大小,而且可使噴嘴均勻地保護(hù)熔池不被氧化。
(4)焊接時鎢極端部離焊件距離左右, 2mm焊絲要順著坡口沿著管子的切點送到熔池的前端,利用熔池的高溫將焊絲熔化。電弧引燃后,在坡口一端預(yù)熱,待金屬熔化后立即送第一滴焊絲熔化金屬,然后電弧擺到坡口另一端,給送第二滴焊絲熔化金屬,使二滴鐵水連接形成焊縫的根基,然后電弧作橫向擺動,兩邊稍作停留,焊絲均勻地、斷續(xù)地送進(jìn)熔池向前施焊。
(5)在填絲過程中切勿擾亂氬氣氣流,停弧時注意氬氣保護(hù)熔池,防止焊縫氧化。焊后半圈時,電弧熔化前半圈仰焊部位,待出現(xiàn)熔孔時給送焊絲,前兩滴可以多給點焊絲,避免接頭內(nèi)凹,過后按正常焊接。
(6)點收尾處打磨成斜坡狀,焊至斜坡12時,暫停給絲,用電弧把斜坡處熔化成熔孔,最后收口。注意,當(dāng)焊到后半圈剩余時應(yīng)減小內(nèi)部保護(hù)氣體流量到以防止氣壓過大3L/min,而使焊縫內(nèi)凹。
4.3 常見缺陷的產(chǎn)生原因及預(yù)防
(1)未焊透: 焊接電流小,根部間隙小,焊接速度過快、焊機(jī)角度不正常等均易產(chǎn)生未焊透的缺陷。根部間隙≥合適的焊接電3.5mm,流和正確調(diào)整焊機(jī)角度就可避免產(chǎn)生未焊透。
(2)氧化嚴(yán)重:不銹鋼管防銹的機(jī)理是合金元素形成致密氧化膜,隔絕氧接觸,阻止繼續(xù)氧化,并不是“不生銹”。打底焊時,管內(nèi)充氬裝置未能起到良好的保護(hù)作用,焊縫背面將氧化;焊接過程中對熔池及焊絲端頭保護(hù)不良,或焊絲表面有氧化雜質(zhì)也會發(fā)生氧化。在焊接過程中,應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)拇胧钩錃逖b置盡可能與管子組對嚴(yán)密,不能留有間隙,管子的間隙用耐高溫錫油紙貼上,避免焊縫金屬氧化。
(3)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(hù)區(qū),在空氣中被氧化,當(dāng)再次焊接時被氧化的焊絲端頭未清理,又送入熔池中,在斷口試驗中判為夾渣;若鎢極長度伸出量過大,焊機(jī)動作不穩(wěn)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。因管子呈圓形,焊機(jī)、送絲角度要隨時變化,所以手法一定要“穩(wěn)、準(zhǔn)、快”,“穩(wěn)”就是焊機(jī)、焊絲保持穩(wěn)定,“準(zhǔn)”就是焊絲送進(jìn)均勻,“快”就是焊機(jī)、焊絲的移動和角度變化要及時,這樣就可以避免夾渣、夾鎢的現(xiàn)象。
(4)內(nèi)凹: 裝配間隙過小,焊接過程中焊
機(jī)擺動幅度大,致使電弧熱量不能集中于根部,產(chǎn)生了背面焊縫低于不銹鋼管表面的內(nèi)凹現(xiàn)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(nèi)凹。
5 MAG焊工藝
5.1 焊接參數(shù)
噴嘴直徑20mm,噴嘴至試件距離6~8mm, 層間溫度≤150℃。焊縫厚度13mm, 其它工藝參數(shù)見表2。
5.2 操作方法
(1)焊前注意噴嘴、導(dǎo)電嘴是否清理干凈,氣體流量的大小是否合適,清理打底層表面,控制層間溫度。
(2)因填充、蓋面層用氣體保護(hù)焊,焊絲伸出的長度對焊接過程的穩(wěn)定性影響較大。焊絲伸出長度越長,焊絲電阻值增大,焊絲過熱而成段熔化,導(dǎo)致焊接過程不穩(wěn)定,金屬飛濺嚴(yán)重,焊縫成形不良,對熔池的保護(hù)不好;焊絲伸出長度過短,則焊接電流增大,噴嘴與工件的距離縮短,焊接視線不清,焊道成形不良,同時還會使噴嘴過熱,造成飛濺物粘住或堵塞噴嘴,從而影響氣體流量。
(3)焊接時,焊機(jī)角度要跟管子軸線垂直, 因為管子是圓的,所以焊機(jī)角度要隨時變化,這樣才能保證焊縫質(zhì)量,避免焊縫產(chǎn)生氣孔、夾渣等現(xiàn)象。焊接時采用小月牙形擺動,兩側(cè)稍作停留穩(wěn)弧,中間速度稍快,這樣可以避免焊縫凸起、不平整;上、下接頭都要越過中心線~后半圈填充、蓋面仰焊接頭時,可510mm,把前半圈引弧焊接位置磨一個緩坡,使后半圈接頭時不致于產(chǎn)生缺陷;填充時,要注意坡口邊緣不要被電弧擦傷,以備蓋面層焊接。蓋面時,應(yīng)在坡口邊緣稍作停頓,以保證熔池與坡口更好地熔合,焊接過程中,焊機(jī)的擺動幅度和頻率要相適應(yīng),以保證蓋面層焊縫表面尺寸和邊緣熔合良好、整齊。
5.3 常見缺陷的產(chǎn)生原因及預(yù)防
(1)氧化:線能量較大,層間溫度較MAG高,或焊絲表面有氧化物雜質(zhì),都會導(dǎo)致氧化。焊前清理干凈,控制層溫和用較小的線能量,避免氧化。
(2)夾渣:焊機(jī)角度不正確,或兩邊停留時間不夠,容易產(chǎn)生夾渣。
5.4 混合氣體
Ar+1%2%O2適用于平焊及平角焊,而全位置焊縫成形很差,全部在坡口中間呈凸起狀,特別是在仰焊位置更為嚴(yán)重,甚至使下一層無法進(jìn)行焊接,但在保護(hù)氣中加一定量的后情CO2況有所改善,經(jīng)過多次調(diào)整試驗,證實中加入Ar18%25%CO75%Ar+25%2的較為合適,最后選用 CO,CO2,筆者認(rèn)為多點可以起到冷卻作用,從而使焊縫不至于凸起,達(dá)到成形良好的效果。
5.5 焊后檢驗
焊接完成后,先進(jìn)行外觀檢驗,細(xì)致觀察焊縫的表面情況,合格后再進(jìn)行無損探傷檢驗及力學(xué)性能檢驗。
本文在不銹鋼大管水平固定焊時采用、TIGMAGTIG聯(lián)焊工藝,首先利用焊電弧穩(wěn)定、控制性好、質(zhì)量優(yōu)的特點進(jìn)行底層焊接,再用 MAG焊進(jìn)行全位置填充及蓋面層焊接,既保證了焊縫的質(zhì)量,又提高了焊接效率,從而提高了生產(chǎn)效益,值得在石油化工等行業(yè)的不銹鋼大管對接焊中推廣使用。
文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|小口徑厚壁鋼管-浙江至德鋼業(yè)有限公司
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