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詳細(xì)介紹材質(zhì)為X6CrNiMoTi17-12-2的不銹鋼厚壁管道焊接方法，重點(diǎn)敘述在焊接過(guò)程中需特別注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以及焊接實(shí)際操作要點(diǎn)。

1概述

馬鋼2250mm熱軋薄板生產(chǎn)線是馬鋼“十一五”技術(shù)改造和結(jié)構(gòu)調(diào)整工程項(xiàng)目中的關(guān)鍵生產(chǎn)線，其設(shè)計(jì)年產(chǎn)550萬(wàn)t熱軋帶鋼，其中供冷軋?jiān)��?/span>225萬(wàn)t，供平整分卷機(jī)組原料80萬(wàn)t，供橫切機(jī)組原料50萬(wàn)t，直發(fā)商品卷195萬(wàn)t。工廠設(shè)計(jì)由是SMS-DEMAG總負(fù)責(zé)，馬鋼設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)，關(guān)鍵設(shè)備從德國(guó)進(jìn)口，國(guó)內(nèi)配套加工。主軋線共有10個(gè)液壓系統(tǒng)，最大工作壓力Pmax＝29MPa，由SMS-DEMAG提供厚壁管道材料，材質(zhì)全部采用德國(guó)DIN2462標(biāo)準(zhǔn)中X6CrNiMoTi17-12-2（1.4571下同）的不銹鋼管道，液壓管道施工過(guò)程中要求最高、焊接難度最大的是覫114.3×20厚壁管的焊接，數(shù)量多達(dá)40t，一方面材料數(shù)量是限定的，另一方面管道安裝后返工難度更大。

2焊接性分析

X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管主要用于軋機(jī)區(qū)和卷取機(jī)區(qū)的液壓管道，要求對(duì)焊接頭內(nèi)表面成形良好，不內(nèi)凹，焊瘤較小，確保液壓系統(tǒng)要求的清潔度和焊縫經(jīng)X射線探傷不低于Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。從表1中的化學(xué)成份可知：X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼屬于鉻鎳18-8型奧氏體不銹鋼，只是其化學(xué)成分與其他的鉻鎳18-8型奧氏體鋼略有不同，主要是Mo的含量較高，但其可焊性較好。

（1）鉻鎳奧氏體鋼，導(dǎo)熱系數(shù)約為碳鋼的1/3，線膨脹系數(shù)比低碳鋼約大50%，在自由狀態(tài)焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的焊接變形。（2）焊縫晶間腐蝕：在焊態(tài)（焊后未經(jīng)熱處理的狀態(tài)）已有鉻的碳化物的沉淀，因而形成貧鉻層，最易于出現(xiàn)在焊接線能量過(guò)大或多層焊的條件下。（3）焊縫金屬中存在一定量的穩(wěn)定化元素（Ti、Nb等），焊縫中穩(wěn)定化元素和碳的數(shù)量比，要比母材規(guī)定值大一些較好。（4）刀蝕：在焊接工藝上，首先要減少近縫區(qū)過(guò)熱。（5）熱裂傾向；采用的焊接工藝應(yīng)盡可能減少熔池過(guò)熱和接頭的應(yīng)力，減少焊接電流，盡可能采用小的線能量和小截面的焊道。

3焊接材料的選用

X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼雖然可焊接性好，但對(duì)于含Ni量小于10%~15%的18-8系列的奧氏體鋼（見(jiàn)表2），最為有效的提高焊縫抗裂性的手段，就是使焊縫成為γ+δ雙相組織，特別是在多層焊的根部封底焊道或熔合比較大的情況下，焊縫成分被母材所稀釋而得不到足夠數(shù)量的δ相，這時(shí)應(yīng)采用獲得更多一些δ相（4%~12%）的焊絲或焊條，提高奧氏體化元素Mn、C、N的含量。

根據(jù)母材實(shí)際的化學(xué)成分（見(jiàn)表2）和焊接性分析，選用的焊絲型號(hào)為H0Cr20Ni14Mo3，直徑為覫2.5mm，焊條型號(hào)為A022，直徑為覫2.5mm，其化學(xué)成分參見(jiàn)表3、表4。

4焊接過(guò)程

4.1焊接方法

針對(duì)壁厚δ=20mm，直徑φ=114的厚壁不銹鋼管和系統(tǒng)要求，采用前三層用氬弧焊（TIG）焊接，后四層用手工電弧焊蓋面的焊接方法，可以降低焊接成本，提高工作效率。4.2管道切割根據(jù)已往工程施工經(jīng)驗(yàn)，不銹鋼管的切割和坡口加工一般用等離子切割機(jī)進(jìn)行，存在切口不整齊，而且針對(duì)大量覫114×20的X6CrNiMoTi17-12-2鋼管若依然用此方法切割和加工坡口，將對(duì)管材的材質(zhì)和性能造成一定的影響，而且效率極低，尤其是等離子切割時(shí)的熔渣處理也較困難。在實(shí)際操作中選用帶式鋸床鋸切速度快，且切口整齊。

4.3坡口形式與坡口加工

4.3.1坡口形式，在焊接過(guò)程中按照《現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50236-98）的坡口形式（見(jiàn)圖1）加工坡口，此種形式加工坡口，一般都留有0.5~1mm的鈍邊，但在焊接覫114×20的X6CrNiMoTi17-12-2鋼管操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：留鈍邊的坡口在焊縫根部成形較差或融合不良現(xiàn)象，在X射線底片上反映出來(lái)就是未焊透，直接影響評(píng)片效果，為此在試件焊接時(shí)將坡口形式改為圖2所示尺寸，就解決了上述問(wèn)題。

4.3.2坡口加工

在實(shí)際操作中用機(jī)械坡口機(jī)進(jìn)行加工，并用角向磨光機(jī)對(duì)毛刺進(jìn)行處理，保證焊接質(zhì)量。

4.4焊條、焊絲處理

焊條在使用前需在150℃的溫度烘干1~2h，焊絲在使用前應(yīng)將其表面的油污、雜物清理干凈。

4.5管道內(nèi)壁充氣保護(hù)

對(duì)于X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管道，在焊接時(shí)背面充氮?dú)猓?/span>N2）或氬氣（Ar）都能起到較好保護(hù)作用，但氮?dú)廨^氬氣價(jià)格低，在要求不高的場(chǎng)合充N2較為經(jīng)濟(jì)。對(duì)介質(zhì)清潔度要求高的系統(tǒng)，如液壓伺服系統(tǒng)對(duì)油的清潔度要求很高，需對(duì)不銹鋼管道進(jìn)行酸洗、沖洗，管內(nèi)充N2時(shí)，根部焊縫的兩側(cè)發(fā)黑，在酸洗過(guò)程中難以清除，影響酸洗外觀效果，若充Ar時(shí)就會(huì)減少此現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)酸洗后焊縫就顯得光亮、美觀。

5焊接工藝參數(shù)

根據(jù)X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管道的焊接要求，制定覫114×20管道的焊接工藝，鎢極為釷鎢極，噴嘴直徑為覫12mm，熔滴過(guò)渡形式為噴射過(guò)渡，焊絲送進(jìn)速度為20cm/min。其他工藝參數(shù)詳見(jiàn)表5。

6焊接操作要點(diǎn)

（1）不允許在焊件上隨便引弧，接地連接板宜用不銹鋼并使之與焊件緊密接觸。（2）盡量采用小電流，比碳鋼小10%~15%的電流。（3）宜窄焊道，運(yùn)條要穩(wěn)，電弧要短，角度正確，收弧時(shí)弧坑要填滿(mǎn)。（4）多層焊時(shí)應(yīng)仔細(xì)清除前一道熔渣，并檢查有無(wú)缺陷，尤其是在對(duì)口定位的焊縫在正式施焊時(shí)必須清除干凈。（5）立焊時(shí)，宜采用滅弧焊，間斷時(shí)間要短，立焊和仰焊時(shí)需選用比平焊小一些的焊條。（6）為了防止過(guò)熱，采取速冷卻原則，可以用浸濕的棉布平鋪焊縫加速冷卻,等焊縫冷卻到60℃以下，再進(jìn)行下一道焊接。（7）焊后表面處與檢驗(yàn)，清除殘留物、飛濺物和表面氧化層，其目的是提高抗腐蝕性。

7焊接檢驗(yàn)

焊接后首先進(jìn)行焊縫外觀檢查，然后進(jìn)行X射線探傷和機(jī)械性能檢驗(yàn)。根據(jù)德國(guó)DIN標(biāo)準(zhǔn)中X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管的抗拉強(qiáng)度要求為490~690N/mm2，焊接后通過(guò)試件力學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)際抗拉強(qiáng)度為570~580N/mm2；經(jīng)過(guò)X射線探傷檢測(cè)，焊縫均達(dá)Ⅱ以上標(biāo)準(zhǔn)。

8結(jié)論

通過(guò)解決德國(guó)DIN標(biāo)準(zhǔn)中X6CrNi-MoTi17-12-2不銹鋼管的焊接過(guò)程中的焊接材料選用、管道切割、焊接坡口加工和焊接工藝參數(shù)確定等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，滿(mǎn)足外方設(shè)計(jì)和施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，為實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)管道材料國(guó)產(chǎn)化進(jìn)行了實(shí)踐。