EH油系統(tǒng)1Cr18Ni9Ti不銹鋼管TIG焊接工藝優(yōu)化

1、EH油系統(tǒng)1Cr18Ni9Ti不銹鋼管路TIG焊接工藝優(yōu)化摘要 ： 通過對國電靖遠(yuǎn)發(fā)電有限公司#1機(jī)組通流改造中EH油系統(tǒng)1Cr18Ni9Ti不銹鋼管路焊接中易出現(xiàn)的問題，在原焊接工藝的不足情況下，從焊接材料的選擇、焊接工藝等方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出了現(xiàn)場具體的解決措施，保證了1Cr18Ni9Ti不銹鋼管路的焊接質(zhì)量。關(guān)鍵詞 ： EH油 奧氏體不銹鋼 焊接工藝 優(yōu)化1 工程概況國電靖遠(yuǎn)發(fā)電有限公司1#機(jī)組通流改造EH油系統(tǒng)1Cr18Ni9Ti不銹鋼管路焊接，焊接技術(shù)要求高、難度大、工期緊，尤其油管路系統(tǒng)的安裝焊口多（450多個(gè)）、焊口規(guī)格多, 工作量大，施工工藝復(fù)雜，管道內(nèi)不能殘留有焊渣等雜

2、質(zhì)，焊接接頭根部不允許出現(xiàn)未焊透、裂紋等缺陷，內(nèi)表面要求成形良好，凸起適中，不內(nèi)凹。1Cr18Ni9Ti鋼材由于Cr元素含量較高，焊接時(shí)極易氧化。當(dāng)采用手工鎢極氬弧焊時(shí)，由于焊縫背部的高溫金屬無法進(jìn)行有效保護(hù)，焊縫背部的高溫金屬與空氣中的氧產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，導(dǎo)致焊縫根部的嚴(yán)重氧化和燒損。在施工初期遇到背兩面氧化過燒嚴(yán)重、焊接接頭變形嚴(yán)重、焊接工藝參數(shù)不當(dāng)?shù)群附蛹夹g(shù)問題。此類問題已成為這些鋼材應(yīng)用和普及的技術(shù)難題。為此，為了彌補(bǔ)原焊接工藝的不足，著重從人員、設(shè)備、焊接方法、現(xiàn)場環(huán)境、焊接材料的選擇、焊接工藝等方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析，對原焊接工藝進(jìn)行了改進(jìn)，制定了一套嚴(yán)謹(jǐn)、有效的焊接工藝，簡化焊縫根部充

3、氬保護(hù)，提高焊縫質(zhì)量，減少焊縫金屬中有害雜質(zhì)和有益合金元素的損失，使焊縫金屬得到適合的化學(xué)成份，有效保證了1Cr18Ni9Ti 管材的焊接質(zhì)量，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。2 1Cr18Ni9Ti不銹鋼TIG焊接特點(diǎn)分析1Cr18Ni9Ti 不銹鋼熱膨脹率、導(dǎo)電率均與碳鋼及低合金鋼差別較大，且熔池流動性差，成形較差。不銹鋼的熱導(dǎo)率為碳鋼的1/3，焊接不銹鋼時(shí)，焊接熔池的熱量傳導(dǎo)速度比碳鋼要低得多，先焊的焊接熔池對后焊的不銹鋼母材的預(yù)熱作用明顯，在同樣的焊接工藝參數(shù)下，不銹鋼母材的熔化速度比碳鋼母材的熔化速度要快。由于不銹鋼固有的物理性能，和碳鋼相比，在同樣焊接工藝參數(shù)下，不銹鋼焊絲的熔化速

4、度和母材的熔化速度比碳鋼要大的多，只有在焊接碳鋼的焊接工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上作適當(dāng)調(diào)整才能焊出合格的焊縫。為此采用TIG內(nèi)、外填絲法焊底層， 使質(zhì)量、效率都得到保證。在TIG 焊過程中，焊槍擺動幅度、頻率、速度及邊緣停留時(shí)間配合適當(dāng)，動作協(xié)調(diào)一致，隨時(shí)調(diào)整焊槍角度，使焊縫表面邊緣熔合整齊，成形美觀，以保證蓋面層質(zhì)量。3 焊接中遇到的障礙及出現(xiàn)的技術(shù)問題由于小直徑不銹鋼薄壁管大批量焊接在我公司焊接尚屬首次，缺乏焊接經(jīng)驗(yàn)，在焊接施工中遇到下列問題：焊縫正背兩面氧化過燒嚴(yán)重，焊縫表面發(fā)黑，背面氧化成渣，根部凸出很多，焊縫成形差，不符合廠家要求。焊接接頭變形嚴(yán)重，個(gè)別變形嚴(yán)重的在靠近熱影響區(qū)的母材部位出現(xiàn)波

5、浪變形。 充氬及密閉設(shè)施準(zhǔn)備不全，充氬方法不當(dāng)，造成背面的保護(hù)效果不佳達(dá)不到要求。焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)（原焊接工藝參數(shù)見表1）。焊接電流過大，接頭氧化過燒嚴(yán)重，特別是在焊接局部加熱和冷卻的條件下，焊接接頭可形成較大的焊接應(yīng)力，奧氏體不銹鋼的焊接裂紋主要發(fā)生在焊縫金屬上，而且在熱影響區(qū)的敏化區(qū)域會產(chǎn)生晶間腐蝕。表1 原焊接工藝參數(shù)焊接方法層數(shù)母材規(guī)格/ mm焊 條（絲）電 流 范 圍電 壓（V）速 度mm/min-1氬氣流量（L/min-1）牌號直徑極性電流（A）正面背面TIG1282TGS-308L1.6DG+90-10019-25708-103-4TIG2283.5TGS-308L1.6DG

6、+90-9519-25708-10/TIG3323.5TGS-308L1.6DG+90-10023-25858-10/上述出現(xiàn)的幾個(gè)問題，從金屬無損檢測中可以清楚的發(fā)現(xiàn)，焊接質(zhì)量差，焊口根本達(dá)不到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，廠家提出要求必須改進(jìn)優(yōu)化焊接工藝。4 分析原因，改進(jìn)優(yōu)化焊接工藝4.1焊前準(zhǔn)備選用TGS-308L，1.6mm焊絲，焊絲上保持干凈。母材與焊絲成分(見表2)。表2 母材與焊絲成分名 稱CMnCrNiTiSiSP1 Cr18Ni9Ti0.081.5618.059.000.350.550.0300.035TGS-308L0.061.619.09.50.60.45將試件坡口兩側(cè)1015mm范圍內(nèi)的

7、鐵銹、油污用磨光機(jī)和銼刀打磨干凈，直至露出金屬光澤；用酒精清洗表面雜質(zhì)。坡口采用V型坡口，鈍邊0.5-1mm，間隙為23。因不銹鋼收縮變形比較大，故間隙應(yīng)大一些，坡口角度32.5， 點(diǎn)固焊內(nèi)部充氬。點(diǎn)焊長度為1015mm，點(diǎn)焊位置處于111點(diǎn)之間.電焊機(jī)電流調(diào)節(jié)靈敏，充氬及密封設(shè)施(見圖1)準(zhǔn)備齊全。4.2 焊接方法及設(shè)備：TIG焊接；ZX7-315IGBT。 4.3 材料的規(guī)格及焊接位置與試件數(shù)量：282、283.5、323.5水平固定、垂直固定各5件。 4.4 坡口形式：V型坡口；坡口角度35,鈍邊1.0-1.5mm,對口間隙3-4mm,點(diǎn)固焊內(nèi)部充氬,點(diǎn)焊長度為10-15mm,點(diǎn)焊位置處

8、于11-1點(diǎn)之間。坡口形式見下圖2、圖3。4.5 施焊技術(shù)要求 對壁厚3mm以下的管道，焊接兩層不當(dāng)。這樣會增加焊接接頭的熱輸入，不但加重焊縫的氧化，而且是產(chǎn)生焊接結(jié)構(gòu)嚴(yán)重變形的的原因，應(yīng)當(dāng)改為焊接一層。一層焊接時(shí)注意始焊起頭要薄10mm 左右，便于接頭時(shí)充分熔合保證根部焊透。 焊接電流選擇要適當(dāng)，過大的電流會加重接頭的氧化過燒，應(yīng)采用小電流，焊接工藝參數(shù)見表3、表4。表3 水平固定管焊接工藝參數(shù)焊接方法層數(shù)焊 條（絲）電 流 范 圍電 壓（V）速 度mm/min-1氬氣流量（L/min-1）牌號直徑極性電流（A）正面背面TIG1TGS-308L1.6DG+40-5019-22508-108-

9、10TIG2TGS-308L1.6DG+40-5019-22508-108-10TIG3TGS-308L1.6DG+50-5518-22608-108表4 垂直固定管焊接工藝參數(shù)焊接方法層數(shù)焊 條（絲）電 流 范 圍電 壓（V）速 度mm/min-1氬氣流量（L/min-1）牌號直徑極性電流（A）正面背面TIG1TGS-308L1.6DG+40-5019-22508-108-12TIG2TGS-308L1.6DG+40-5019-22558-108-10TIG3TGS-308L1.6DG+45-5518-22608-108 對壁厚3mm以上的管道，必須焊接兩層。為防止焊接變形，為防止焊接接頭在

10、（450-850）危險(xiǎn)溫度范圍內(nèi)停留時(shí)間過長而產(chǎn)生晶間腐蝕，接頭過熱容易產(chǎn)生熱裂紋， 應(yīng)在打底完成后中間停留一段時(shí)間，接著進(jìn)行下一個(gè)焊口的打底，等焊縫不燙手（大約80左右）時(shí)再進(jìn)行蓋面層的焊接，這樣既可以防止焊接缺陷的產(chǎn)生，又可以提高工作效率。4.3 施焊操作要點(diǎn)接頭必須在自由狀態(tài)下組對，不得強(qiáng)行點(diǎn)固焊接,以防止焊縫產(chǎn)生較大的拘束應(yīng)力。引弧時(shí)在焊縫內(nèi)采用短路引弧，鎢極接觸焊件的動作要快，輕防止碰斷鎢極端頭，造成夾鎢或形成電傷。根層焊接時(shí)，需注意管道內(nèi)部氬氣充滿且穩(wěn)定后方可進(jìn)行根層焊接，以防止根層氧化，最后收口時(shí)背部沖氬流量要衰減致2-3L/min，以免壓力過大形成內(nèi)凹。采用直流正接法，焊接電流

11、為4050A，氬氣流量為810L/min，管子內(nèi)部充氬進(jìn)行保護(hù)，流量為810L/min。打底焊時(shí)，管內(nèi)充壓裝置要起到良好的保護(hù)作用，否則焊縫背面將氧化；焊接過程中如果對熔池及焊絲端頭保護(hù)不良，或焊絲表面有氧化雜質(zhì)也將會氧化嚴(yán)重。充氬裝置盡可能與管子對嚴(yán)，不能留有間隙，管子的間隙用耐高溫錫油紙貼上，避免焊縫氧化。在焊縫下爬坡位置采用內(nèi)填絲法施焊，避免形成內(nèi)部凹陷。上爬坡位置采用外填絲法施焊 ，避免形成焊瘤。 在焊接過程中，焊把要保持與焊接點(diǎn)切線方向垂直，焊絲在焊接過程中要隨時(shí)變動角度。焊接過程中焊槍擺動要均勻，送絲速度要均勻，且焊絲始終不得離開熔池，若焊絲端頭在高溫過程中脫離了氬氣保護(hù)區(qū)，在空氣

12、中被氧化，當(dāng)再次焊接時(shí)被氧化的焊絲端頭未清理，又送入熔池中，在斷口試驗(yàn)中判為夾渣；若鎢極長度伸出量過大，焊槍動作不穩(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。因管子是圓的，焊槍、送絲角度要隨時(shí)變化，所以手法一定要穩(wěn)、準(zhǔn)，就能避免夾渣、夾鎢的現(xiàn)象。焊接過程中盡量加快焊接速度，減少焊接線能量。由于管子內(nèi)部充氬，施焊過程中注意使坡口兩側(cè)充分熔化，避免形成凹陷或者未焊透，特別是焊接接頭部位，很容易形成未焊透缺陷，因此在接頭時(shí)，焊槍在坡口兩側(cè)要稍做停留，焊絲也要跟上，弧坑填滿焊絲，焊把較快向前拉動，使熔池溫度降下來后迅速收弧，避免形成縮孔和弧坑裂紋。 蓋面層焊接，采用劃擦法在坡口內(nèi)側(cè)

13、引弧。水平固定位置焊接蓋面層，焊槍應(yīng)始終保持與施焊點(diǎn)切線位置呈大于90，焊絲與施焊點(diǎn)切線方向成1015角，焊接時(shí)焊把要擺動均勻，在坡口兩側(cè)稍作停留并輕微向前推進(jìn)，同時(shí)焊絲要均勻地送進(jìn)，當(dāng)觀察熔池充分熔化、鐵水發(fā)亮旋轉(zhuǎn)時(shí)，盡可能加快焊接速度，以減少焊接線能量的輸入，從而保證焊縫層間無缺陷、成形美觀。垂直固定焊接蓋面層，焊絲、焊槍角度同上，焊接中，為了防止層間和下坡口未熔，焊絲端頭要始終偏向上坡口，焊把擺動要直上直下，在上坡口處輕微向前推進(jìn)，這樣操作，焊接速度快，熔池的高溫停留時(shí)間短，金屬不易過燒，焊后焊縫美觀，加強(qiáng)面不超高。 5 質(zhì)量檢驗(yàn)工藝評定進(jìn)行了外觀檢驗(yàn)（DL/T 868-2004焊接工藝評定規(guī)程，射線檢驗(yàn)（DL/T 821-2002鋼制承壓管道對接焊接接頭射線檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)范）,焊接接頭性能檢驗(yàn)（DL/T 868-2004），硬度檢驗(yàn)及微觀金相檢驗(yàn)等檢驗(yàn)內(nèi)容，檢驗(yàn)結(jié)果表明，上述各項(xiàng)性能符合規(guī)程要求，工藝結(jié)果應(yīng)用于焊接檢修安裝，保證了4臺機(jī)組EH油1Cr18Ni9Ti不銹鋼管路1000多個(gè)焊口的焊接質(zhì)量。6 結(jié)束