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不锈钢管线焊接的质量控制

作者:admin 来源: 日期:2018/12/12 23:05:58 人气:75

2017年我单位承建的大庆油田某厂三元2-3注入站工程,站内不锈钢管道材质为奥氏体型(1Crl8Ni9Ti),输送介质为二元母液,工作压力2.5Mpa,下面以该工程为例针对如何控制不锈钢管焊接质量从焊接工艺确定、焊前准备、过程控制等几个方面加以阐述。

1焊接工艺的确定

不锈钢的牌号非常多。按合金成份可分为铬系不锈钢和铬镍不锈钢,按不锈钢的金属组织可分为奥氏型、铁素体型、马氏体型等。2-3注入站施工现场的不锈钢属于最常用的是奥氏体型(1Cr18Ni9Ti)。奥氏体型不锈钢的焊接性比较好,相对比较容易焊接,焊接接头即使在焊态也具有较高的韧性。但与普通碳素钢相比,其导热率约为碳钢的13,膨胀系数却比碳钢大1.5倍。由于奥氏体不锈钢具有较低的导热率和较高的膨胀系数,在焊接过程中会产生较大的变形和应变。所以焊接质量主要取决于焊接工艺是否与母材相适应。为此在确定焊接工艺时,必须从以下方面进行考虑:

1.1焊接方法的选择

不锈钢常用的焊接方法有手工电弧焊、气体保护焊及自动埋弧焊。主要是根据设计的介质参数、施工条件和操作环境、以及施工成本等确定。在工艺管道施工中,因管径大小不等且管道上阀门、管件较多,使得焊口位置变化较复杂,所以一般均采用手工电弧焊。对于输送易燃、易爆或介质有一定洁净度要求的管道,通常采用氩弧焊打底,手工电弧焊盖面的方式焊接,以提高焊缝的内在质量。

1.2焊接材料的选择

不锈钢焊条分为铬不锈钢焊条(牌号为G”字头)和铬镍不锈钢焊条(牌号为“A”字头)。铬不锈钢焊条主要用于马氏体型不锈钢焊接,焊条的选择主要从母材的化学成分、管道介质温度和压力、焊机电流(交流或直流)、焊接方法以及焊接时的环境温度等多方面考虑。一般来说,通过选择确认会有多个牌号的焊条能够满足焊接要求,这时可根据焊条的性价比择优选用。

1.3焊缝坡口形式的选择

设计单位通常根据焊缝的受力情况,在施工图中注明坡口形式采用相应的规范或标准。而常用的规范或标准中没有根据母材和焊材的不同对坡口尺寸进行细分,只是依据母材厚度和焊接方法来确定的。但实际上不同的母材和焊材在焊接时对坡口尺寸的要求是不同的,这是因为材质的化学成分和物理特性不同,其施焊时的穿透力和熔深也不尽相同,所以在施工时一定要根据具体的材质,调整坡口的对口间隙、钝边、坡口角度。如果坡口尺寸过大,不仅会提高施工成本,还会使焊缝应力过大,易变形和产生裂纹;而坡口尺寸过小,则容易出现未焊透、夹渣等质量缺陷。在采用手工电弧焊进行作业时,因不锈钢比碳钢焊条的穿透力小,所以坡口角度及对口间隙应适当增大,可按规范给定的正偏差值进行控制,或通过试焊来确定。

1.4焊接电流的选择

奥氏体不锈钢的电阻比碳钢大了近5倍。因此焊条在施焊时很容易过热、烧红。而使用大电流将引起焊条过热和药皮中有效成分的烧损,使焊缝保护不良容易引发缺陷,同时也得不到预期的焊缝金属成分,所以焊接电流不宜过大,一般选用较小的焊接电流为宜。

2焊前准备

焊接作业前要进行有针对性的准备。这种准备是保证焊接质量的重要组成部分,其内容主要从以下三方面考虑:

2.1焊接操作者技能的确认

从事焊接作业的焊工必须持证上岗,并要严格按操作证上注明的允许施焊项目进行作业,焊工最好有二年以上的不锈钢的焊接经验。

2.2焊接材料的管理

焊条在使用前,要按使用说明书规定进行烘焙(如无规定,则一般按烘干温度150200℃,烘干时间1h进行处理)。烘焙必须使用可控温的专用烘干箱,用多少烘多少,随用随取。烘干后的焊条应放在保温筒内使用,外露超过2h应重新烘焙,重复不宜超过3次。

2.3坡口处理

不锈钢管坡口可采用机械加工或等离子切割。在施焊前应先清除坡口处的氧化层及毛刺等,为了便于清除焊后飞溅,可先在焊缝两侧50mm范围内,涂刷白垩粉浆,焊后再将其清除。由于不锈钢与碳钢接触会产生“渗碳”现象,所在焊道及飞溅清理时,必须使用专用砂轮和不锈钢刷子。

3过程控制

施工过程的质量控制主要是通过焊接人员的具体操作从而预防变形和裂纹的产生。

3.1预防变形

由于奥氏体不锈钢有大的膨胀系数和小的导热率,致使不锈钢在焊接时,容易出现较大的焊接变形。所以在组对时,要根据不同位置的焊缝,使用不同类型的防变形卡具,定位焊和固定焊的位置应比一般碳钢间距小。焊接时应合理确定焊接顺序。如大管径可二人同时按同一方向对称施焊等,母材大于8mm厚时,焊道应多层施焊,并以小线能量施焊,焊接采用焊件接负极的“反接”法,以降低焊件温度。

3.2防止裂纹

焊条烘焙后要使用保温筒盛装,施焊环境温度宜在0℃以上,且不宜在施焊过程中发生幅度较大的波动。当温度低于0℃时.焊接应进行预热处理,预热温度为80100%。引弧采用后退法在坡口内引弧,切不可在母材上引弧,运条采用向前拉,不摆动的直线运条法。在立焊时如必须进行横向摆动,摆动幅度应尽量减少,过分的横向摆动容易造成热裂纹和保护不良。弧长应尽量保持短弧,长电弧不仅会引起合金成分的烧损,而且可能会由于空气中氮气的侵入造成铁素体的减少引发热裂纹,收弧时应将弧坑填满。尤其是定位焊更容易忽视填满弧坑,凹陷的弧坑是很难避免热裂纹发生的。

4总结

虽然影响三元2-3注入站工程施工质量的因素很多,但焊接质量绝对是其中的重要一相环节。由于我们在工程开工前就制定的不锈钢管线焊接质量控制的措施并严格执行,使得三元2-3注入站工程的不锈钢焊接质量得到了保障,无损检测合格率100%,受到了甲方好评。