鉻鎳奧氏體不銹鋼管手工鎢極氬弧焊焊接工藝

在化工行業中經常遇到與非氧化性酸接觸的化工容器、貯罐、反應釜等,通常多采用普通奧氏體不銹鋼管來制造這類設備。但從設備的使用運行來看,它們的耐腐蝕性能不盡如人意,尤其在含氯離子的介質中,常常由于出現應力腐蝕而導致設備破壞,甚至造成事故。近年來從提高化工設備的耐蝕性和安全性等方面考慮,鉻鎳奧氏體(18-8)不銹鋼管開始廣泛的使用。鉻鎳奧氏體(18-8)不銹鋼管以其獨有的特性(即具有良好的耐酸、耐堿、耐腐蝕等性能),應用范圍逐漸廣泛,在眾多行業中普遍使用,尤其在化工業容器制造中使用更為普遍;ば袠I的容器其壁厚一般在6~20mm范圍內,因而在制造過程中普遍存在一個問題,即焊接方法的選擇。

一、鉻鎳奧氏體(18-8)不銹鋼管焊接方法及特點

對于手工鎢極氬弧焊,由于采用了惰性氣體氬氣(Ar)作為保護氣體,焊接過程中鎢極、熔池、電弧以及被電弧加熱的焊縫區域不被空氣侵擾,便于焊接操作人員的觀察熔池內熔滴過渡過程,可根據焊縫的坡口、間隙等組對情況隨機調整填充金屬速度,且焊接過程中一般沒有飛濺現象和焊渣產生,因而能形成高質量的焊縫。但其缺點是一方面背面需采取有效的封閉措施(小型容器可直接充氬氣;大型容器須采用氣保護襯墊),增加了焊前準備工作,在焊接過程中消耗大量的氬氣,而且保護措施的效果又直接影響到焊接質量,另一方面填充效率低,因此相應增加了生產成本,降低了工效。對于焊條電弧焊,具有較強的靈活性,設備簡單、移動方便、焊接電纜長、把鉗輕巧,適用于多種位置焊接,對焊接接頭裝配質量要求底,操作過程中金屬熔敷速度比手工鎢極氬弧焊快,生產效率高,因而不論在制造車間,還是野外作業均廣泛采用。容器一般對焊縫有內在和外觀成形的嚴格要求,而不銹鋼管焊條電弧焊與碳鋼焊條電弧焊相比,其熔池黏稠,熔渣和熔池金屬難區分,不宜控制,焊縫外觀成形依據焊接操作人員的技術水平有很大差異,尤其在第一層打底焊時,其焊道尺寸狹小,不利于焊條擺動,焊肉與母材極易形成較大的夾角,熔渣黏附不宜清理,內、外清根需采用角向磨光機磨削,一般磨削深度在2~5mm范圍內,耗費材料多,質量保證難度大,直接影響工效;而且對于設計要求內部成形高的容器,如采用焊條電弧焊封底,由于其飛濺大,必須采取防護措施,且外觀成形也難保證大范圍一次合格。

二、鉻鎳奧氏體(18-8)不銹鋼管焊接工藝

在實際工程中,鉻鎳奧氏體(18-8)不銹鋼管焊接工藝有以下幾種:

(一)18-8奧氏體不銹鋼管的手弧焊工藝:

18-8奧氏體不銹鋼管的手弧焊具有熱影響區小、易于保證質量,適應各種焊接位置及不同板厚工藝要求的優點。焊條有酸性鈦鈣型和堿性低氫鈉型兩大類。低氫鈉型的不銹鋼管焊條抗熱裂性較高,但成形不如鈦鈣型焊條,耐腐蝕性也較差。鈦鈣型焊條具有良好的工藝性能,生產中應用較普遍。由于奧氏體不銹鋼管的電阻率為低碳鋼的4倍以上,焊接時產生的電阻熱較大,藥皮容易發紅和開裂,所以同樣直徑的焊條焊接電流值應比低碳鋼降低20%左右,焊條長度亦比同直徑的碳鋼焊條短,否則焊接時由于藥皮的迅速發紅、開裂會失去保護而無法焊接。施焊時,焊條不應作橫向擺動,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。多層焊時,每焊完一層要徹底清除焊渣,層間溫度應低于60℃與腐蝕介質接觸的焊縫,為防止由于重復加熱而降低耐腐蝕性,應最后焊接。焊后可采取強制冷卻措施,加速接頭冷卻。焊接開始時,不要在焊件上隨便引弧,以免損傷焊件表面,影響耐腐蝕性。

(二)18-8奧氏體不銹鋼管的埋弧焊工藝:

18-8奧氏體不銹鋼管埋弧焊時,由于焊接電流密度大,熱量集中,因此形成的弧坑也較大,并且熔池厚度也增大,在局部間隙的較大處很容易燒穿,因此在施焊過程中需要在焊件背面采取一定的工藝措施,以防燒漏。常用方法是采用手弧焊封底,并用純銅板墊、永久墊和焊劑墊等。

(三)18-8奧氏體不銹鋼管的鎢極氬弧焊工藝:

18-8奧氏體不銹鋼管的鎢極氬弧焊適宜于厚度不超過8mm的板結構,特別適宜于厚度在3mm以下的薄板、直徑在60mm以下的管子以及厚件的打底焊。鎢極氬弧焊電弧的熱功率低,所以焊接速度較慢,約為手弧焊速度的1/2~1/3。因此,焊接接頭冷卻過程中在危險溫度區停留的時間長,耐腐蝕性能較差。

(四)18-8奧氏體不銹鋼管的熔化極氬弧焊工藝:

18-8奧氏體不銹鋼管采用熔化極氬弧焊時,若使用純氬氣作為保護氣體會引起一系列困難,正確的焊接做法是采用氧化性混合氣體作保護氣體,即在純氬氣中加入少量氧氣或CO2氣體。焊接厚板時推薦以射流過渡焊接,保護氣體的質量分數為Ar98%+O22%。由于射流過渡必須采用較高的電壓和電流值,熔池流動性好,故只適于平焊和橫焊;焊接薄板時推薦以短路過渡焊接,保護氣體的質量分數97.5%的Ar+2.5%的CO2。短路過渡時電壓和電流值均較低,熔滴短路時會熄弧,熔池溫度較低容易控制成形,因此適用于任意位置的焊接。

(五)鉻鎳奧氏體(18-8)不銹鋼管手工鎢極氬弧焊焊接特點及焊接工藝鉻鎳奧氏體(18-8)不銹鋼管手工鎢極氬弧焊雙面打底、焊條電弧焊蓋面工藝是結合手工鎢極氬弧焊和焊條電弧焊的各自優點而制定的一套經焊接工藝評定合格的工藝,經實踐應用,同單一的手工鎢極氬弧焊或焊條電弧焊相比,其最大的特點是焊接質量高、焊接速度快,提高工作效率。不銹鋼管手工鎢極氬弧焊雙面打底焊接操作過程中,利用兩支焊槍在焊縫根部形成一個共同的熔池,每個焊槍噴射出的氬氣流分別對內、外兩側形成立體保護區,保證了焊接區域不受空氣侵入,確保了焊縫根部焊透和雙面同步焊縫成形。雙面打底焊接過程中,一般內側焊接操作人員為主焊者,負責控制焊接速度、添加焊絲;外側焊接操作人員為輔助配合、不加焊絲,特殊情況下視焊縫成形情況酌情添加。鉻鎳奧氏體(18-8)不銹鋼管手工鎢極氬弧焊雙面打底、焊條電弧焊蓋面工藝關鍵因素之一是焊接工藝參數選擇。

對于鉻鎳奧氏體(18-8)不銹鋼管焊接過程中必須嚴格控制熱輸入,即控制焊接線能量。焊接線能量是焊接電流和電弧電壓之積與焊接速度的比值,直觀反映焊接過程中的熱輸入的大小。由于手工鎢極氬弧焊雙面打底是采用二支焊槍同時操作,在一點維持一個熔池,因而焊接工藝參數的選擇非常重要,如雙面同時采取與單面焊接工藝相同的焊接工藝參數,勢必造成對母材大的熱輸入,極易引起母材過燒,易形成晶間腐蝕傾向,影響焊縫及熱影響區的機械性能。手工鎢極氬弧焊雙面打底另一關鍵因素是內、外兩側操作人員同步配合。操作過程中,保持同步能共同維持一個熔池,形成高質量的焊縫。反之,必然形成兩個部分重合或完全不重合的熔池,相互間不能形成良好的立體保護,造成焊縫金屬的氧化,極易在焊縫內部形成氣孔、未熔合等缺陷,達不到工藝目的。

三、結論

總之,在采用正確的焊接工藝參數和良好的同步操作配合保證,不銹鋼管手工鎢極氬弧焊雙面打底、焊條電弧焊蓋面工藝,因減少了背面充氣密封襯墊的按不同規格配制、焊前安裝、焊后拆除等工序,降低了成本;并且在焊縫內、外兩側均可獲得良好的焊縫成形,免除了焊后清根、打磨等工序,外側焊采用焊條電弧焊進行填充時,由于焊條是在坡口尺寸相對大的位置填充操作,運條速度較快,充分發揮了焊條電弧焊的優勢,在層間溫度允許范圍內可連續填充作業,直至面層,因而大大加快了焊接速度,提高了工作效率。

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|不銹鋼換熱管

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