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厚壁不锈钢管的水平固定焊

发布者:不锈钢管|兴荣不锈钢管   发布时间:2019-6-13 17:30:08

不锈钢管具有较强的耐腐蚀性,常应用于具有腐蚀性介质的输送管道中,对焊接接头的质量要求很高,内表面要求成形良好,焊接难度较高,并且容易产生一些缺陷。在大管道焊接中采用TIG、MAG联焊工艺,既可以有效的防止焊接缺陷,又能保证焊接质量,提高焊接生产效率。
  不锈钢管是一种中空的长条钢材,大量用作输送流体的管道,如石油、天燃气、水、煤气、蒸气等。不锈钢管在抗弯、抗扭强度相同时,重量较轻,广泛用于制造机械零件和工程结构,也常用作生产各种常规武器、机管、炮弹等。对于承受流体压力的钢管需要较厚的管壁,都要进行液压试验来检验其耐压能力和质量,在规定的压力下不发生泄漏、浸湿或膨胀。下面以直径Ф的-不锈钢159mm×12mm1Cr18Ni9Ti管为例介绍其水平固定焊接方法。
1    焊接分析
1.1    1Cr18Ni9Ti不锈钢Ф159mm×12mm大管水平固定对接接头主要用于核电设备及某些化工设备中需要耐热耐酸的管道中,焊接难度较高,对焊接接头质量要求很高,内表面要求成形良好,凸起适中,不内凹,焊后要求PT、RT检验。以往均采用TIG焊或手工电弧焊,前者效率低、成本高, 后者质量难以保证且效率低。为了既保证质量又提高效率,采用TIG内、外填丝法焊底层,MAG 焊填充及盖面层,使质量和效率都得到保证。
1.2    1Cr18Ni9Ti不锈钢热膨胀率、导电率均与碳钢及低合金钢的差别较大,且熔池流动性差,成形较差,特别在全位置焊接时更突出。以往对MAG(Ar+1%~2%O)焊不锈钢,一般只用于2平焊及平角焊。在MAG焊过程中,焊丝伸出长度必须小于10mm,焊机摆动幅度、频率、速度及边缘停留时间配合适当,动作协调一致,随时调整焊机角度,使焊缝表面边缘熔合整齐、成形美观,以保证填充及盖面层质量。
2    焊接方法
        材质为管件规格为Ф 1Cr18Ni9Ti,159mm×12mm,采用手工钨极氩弧焊打底,混合气体(保护焊填充及盖面焊,立向上的水CO+Ar)2平固定全位置焊接。
3    焊前准备
3.1    清理油、污物,将坡口面及周围10mm内修磨出金属光泽。
3.2    检查水、电、气路是否畅通,设备及附件应状态良好。
3.3    按尺寸进行装配,定位焊采用肋板固定(2 点、7点、11点为肋板固定)见图1,也可采用坡口内定位焊,但必须注意定位焊质量。
3.4    管内充氩气保护。
3.5    管子装配见图2。钝边p=0.5mm,间隙b=3.5 ~4mm。  
4    TIG焊工艺
4.1    焊接参数
        采用Ф的钨极,钨极伸出长2.5mmWCe-20度~不预热,喷嘴直径其它参数46mm,12mm,见表。1
4.2    操作方法
(1))管子对接水平固定焊缝是全位置焊接。因此焊接难度较大,为防止仰焊内部焊缝内凹,打底层采用仰焊部位(六点两侧各内填60°)丝,立、平焊部位外填丝法进行施焊。        
(2)引弧前应先在管内充氩气将管内空气置换干净后再进行焊接,焊接过程中焊丝不能与钨极接触或直接深入电弧的弧柱区,否则会造成焊缝夹钨和破坏电弧稳定,焊丝端部不得抽离保护区,以避免氧化影响质量。
(3)由过点处起焊,无论什么位置的65mm焊接,钨极都要垂直于管子的轴心,这样能更好地控制熔池的大小,而且可使喷嘴均匀地保护熔池不被氧化。     
(4)焊接时钨极端部离焊件距离左右, 2mm焊丝要顺着坡口沿着管子的切点送到熔池的前端,利用熔池的高温将焊丝熔化。电弧引燃后,在坡口一端预热,待金属熔化后立即送第一滴焊丝熔化金属,然后电弧摆到坡口另一端,给送第二滴焊丝熔化金属,使二滴铁水连接形成焊缝的根基,然后电弧作横向摆动,两边稍作停留,焊丝均匀地、断续地送进熔池向前施焊。
(5)在填丝过程中切勿扰乱氩气气流,停弧时注意氩气保护熔池,防止焊缝氧化。焊后半圈时,电弧熔化前半圈仰焊部位,待出现熔孔时给送焊丝,前两滴可以多给点焊丝,避免接头内凹,过后按正常焊接。        
(6)点收尾处打磨成斜坡状,焊至斜坡12时,暂停给丝,用电弧把斜坡处熔化成熔孔,最后收口。注意,当焊到后半圈剩余时应减小内部保护气体流量到以防止气压过大3L/min,而使焊缝内凹。
4.3    常见缺陷的产生原因及预防
    (1)未焊透: 焊接电流小,根部间隙小,焊接速度过快、焊机角度不正常等均易产生未焊透的缺陷。根部间隙≥合适的焊接电3.5mm,流和正确调整焊机角度就可避免产生未焊透。
(2)氧化严重:不锈钢管防锈的机理是合金元素形成致密氧化膜,隔绝氧接触,阻止继续氧化,并不是“不生锈”。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会发生氧化。在焊接过程中,应当采取适当的措施,使充氩装置尽可能与管子组对严密,不能留有间隙,管子的间隙用耐高温锡油纸贴上,避免焊缝金属氧化。
   (3)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,在断口试验中判为夹渣;若钨极长度伸出量过大,焊机动作不稳定,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。因管子呈圆形,焊机、送丝角度要随时变化,所以手法一定要“稳、准、快”,“稳”就是焊机、焊丝保持稳定,“准”就是焊丝送进均匀,“快”就是焊机、焊丝的移动和角度变化要及时,这样就可以避免夹渣、夹钨的现象。
 (4)内凹: 装配间隙过小,焊接过程中焊
机摆动幅度大,致使电弧热量不能集中于根部,产生了背面焊缝低于不锈钢管表面的内凹现象。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。
5    MAG焊工艺
5.1    焊接参数    
喷嘴直径20mm,喷嘴至试件距离6~8mm, 层间温度≤150℃。焊缝厚度13mm, 其它工艺参数见表2。
5.2    操作方法
  (1)焊前注意喷嘴、导电嘴是否清理干净,气体流量的大小是否合适,清理打底层表面,控制层间温度。
  (2)因填充、盖面层用气体保护焊,焊丝伸出的长度对焊接过程的稳定性影响较大。焊丝伸出长度越长,焊丝电阻值增大,焊丝过热而成段熔化,导致焊接过程不稳定,金属飞溅严重,焊缝成形不良,对熔池的保护不好;焊丝伸出长度过短,则焊接电流增大,喷嘴与工件的距离缩短,焊接视线不清,焊道成形不良,同时还会使喷嘴过热,造成飞溅物粘住或堵塞喷嘴,从而影响气体流量。
   (3)焊接时,焊机角度要跟管子轴线垂直, 因为管子是圆的,所以焊机角度要随时变化,这样才能保证焊缝质量,避免焊缝产生气孔、夹渣等现象。焊接时采用小月牙形摆动,两侧稍作停留稳弧,中间速度稍快,这样可以避免焊缝凸起、不平整;上、下接头都要越过中心线~后半圈填充、盖面仰焊接头时,可510mm,把前半圈引弧焊接位置磨一个缓坡,使后半圈接头时不致于产生缺陷;填充时,要注意坡口边缘不要被电弧擦伤,以备盖面层焊接。盖面时,应在坡口边缘稍作停顿,以保证熔池与坡口更好地熔合,焊接过程中,焊机的摆动幅度和频率要相适应,以保证盖面层焊缝表面尺寸和边缘熔合良好、整齐。

5.3    常见缺陷的产生原因及预防  

(1)氧化:线能量较大,层间温度较MAG高,或焊丝表面有氧化物杂质,都会导致氧化。焊前清理干净,控制层温和用较小的线能量,避免氧化。        
(2)夹渣:焊机角度不正确,或两边停留时间不够,容易产生夹渣。
5.4    混合气体
     Ar+1%2%O2适用于平焊及平角焊,而全位置焊缝成形很差,全部在坡口中间呈凸起状,特别是在仰焊位置更为严重,甚至使下一层无法进行焊接,但在保护气中加一定量的后情CO2况有所改善,经过多次调整试验,证实中加入Ar18%25%CO75%Ar+25%2的较为合适,最后选用 CO,CO2,笔者认为多点可以起到冷却作用,从而使焊缝不至于凸起,达到成形良好的效果。
5.5    焊后检验
    焊接完成后,先进行外观检验,细致观察焊缝的表面情况,合格后再进行无损探伤检验及力学性能检验。
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