大型堿回收爐復(fù)合管焊接工藝

1、.堿回收爐復(fù)合鋼管焊接工藝一、復(fù)合不銹鋼管的焊接1、復(fù)合不銹鋼管的焊接性能分析 本工程不銹鋼復(fù)合管材質(zhì)為基層SA-210GA1，厚度6.1mm, 覆層材質(zhì)為304L不銹鋼(管外表面)，厚度0.25mm。不銹鋼復(fù)合管焊接時(shí)，要考慮到碳鋼與不銹鋼的物理性能的差異，見表 1。由此可見其差異很大，其中不銹鋼的線膨脹系數(shù)比碳鋼約大 50，且不銹鋼的熱導(dǎo)率僅為碳鋼的 1/3左右。還要考慮到碳鋼與不銹鋼的焊接性能。碳鋼是所有鋼材中焊接性能最好的，只是在焊接線能量過大時(shí)熱影響區(qū)的晶粒過于粗大，從而降低沖擊韌性。不銹鋼一般情況下比較容易焊接，但由于其線膨脹系數(shù)大而熱導(dǎo)率小，其焊接接頭內(nèi)有較大的殘余應(yīng)力。不銹鋼復(fù)

2、合管接頭焊接有一個(gè)原則：不得在不銹鋼復(fù)層上采用碳鋼焊條或低合金鋼焊條施焊，只允許采用不銹鋼焊條在碳鋼基層上施焊。不銹鋼和碳鋼之間的互熔，是一個(gè)復(fù)雜的合金化過程，如果不銹鋼復(fù)層上熔焊碳鋼，碳鋼的焊縫金屬被不銹鋼母材稀釋后形成中合金鋼焊縫金屬，在快速冷卻的作用下，它必然變得硬而脆，并對(duì)冷裂極為敏感，其過渡層硬化帶的厚度可達(dá)25mm以上，而碳鋼基層上熔焊不銹鋼，不銹鋼的焊縫金屬被碳鋼母材少量稀釋后仍是鉻鎳型不銹鋼，只是降低了不銹鋼焊縫中的鉻鎳含量，增加了碳含量，雖易產(chǎn)生脆而硬的馬氏體組織，但其過渡層的硬化帶厚度小于lmm。表 1 碳鋼與不銹鋼的物理性能 材質(zhì)密度比電阻磁性線膨脹系數(shù)熱導(dǎo)率碳鋼7.86

3、15有11.446.89不銹鋼7.9372無20.222.152 焊接材料不銹鋼復(fù)合管焊接時(shí)不銹鋼復(fù)層Cr原子會(huì)不斷向基層碳鋼擴(kuò)散，在復(fù)層晶粒邊界形成貧鉻，導(dǎo)致復(fù)層耐蝕性下降。為保證焊接金屬含有足夠的Cr、Ni元素，基層焊縫必須選擇高鉻鎳抗稀釋性好的雙相鉻鎳不銹鋼焊材，以補(bǔ)充基層對(duì)復(fù)層的稀釋。此種焊接材料由業(yè)主提供。3焊接設(shè)備焊接設(shè)備選用帶有高頻引弧和熄弧氣體延時(shí)保護(hù)功能的IGBT控制的氬弧焊機(jī)。高頻起弧不用鎢極觸及工件，易于保護(hù)鎢極的形狀，且起熄弧方便，便于操作。熄弧氣體延時(shí)保護(hù)可以防止收弧時(shí)熔池不被氧化。4、焊接工藝4.1 坡口的制定 4.1.1坡口形式： V 型，鈍邊為 2mm，坡口角度

4、為 605，見圖 1（a）。4.1.2坡口的加工：為了減少不銹鋼的反復(fù)受熱，提高坡口的加工質(zhì)量，確定采用機(jī)械加工的方法，即用管道坡口機(jī)進(jìn)行加工。4.1.3坡口的清理：坡口內(nèi)外兩側(cè)30-50mm要清理干凈，內(nèi)側(cè)用內(nèi)圓磨光機(jī)進(jìn)行打磨，外側(cè)用不銹鋼鋼絲刷打磨，并用丙酮擦洗干凈。圖1(a)4.2 組對(duì)點(diǎn)固4.2.1組對(duì)前先將膜式壁的某一片的管間鰭片割開30-50cm，以便調(diào)整管端位置。4.2.2待管口打磨完好后，將需要對(duì)接的兩管頭用夾具夾緊，調(diào)整間距使坡口根部間距在2-2.5mm，用平尺觀測，使兩管口錯(cuò)邊量為0。如圖4.2.3在夾具的間隙處進(jìn)行點(diǎn)焊，點(diǎn)焊方法TIG焊，厚度2-2.5mm,位置在時(shí)鐘3、

5、9位置。應(yīng)按誰施焊誰點(diǎn)焊的原則，4.2.4點(diǎn)焊后應(yīng)立即進(jìn)行正式焊接，以免焊點(diǎn)發(fā)生開裂。4.3 焊接方法及參數(shù)的選擇 為了保證不銹鋼復(fù)合鋼管不失去它原有的綜合性能，一般對(duì)于基層、復(fù)層、過渡層應(yīng)分別施焊，焊接的順序是先焊基層，再焊過渡層，最后焊復(fù)層。但由于本工程管材規(guī)格為63.5(6.1+0.25)，復(fù)層厚度僅為0.25mm，可以考慮將復(fù)層和過渡層的施焊合二為一，合稱為復(fù)層。先焊基層，后焊復(fù)層，根據(jù)不銹鋼復(fù)合管接頭焊接只允許采用不銹鋼焊條在碳鋼基層上施焊的原則，過渡層的焊縫金屬在基層處的厚度宜為1525mm，復(fù)層焊接焊縫高度須為復(fù)層和過渡層的高度之和，即最低不得低于15+0.25 1.75mm?；?/p>

6、層的焊接，基層是由6.1mm 的SA-210Gr.A1組成，其焊接性能好，采用TIG焊打底，焊絲為 OKTigrod16.11，直徑為2.0；厚度2.5-3mm左右，復(fù)層的焊接采用手工電弧焊，焊條采用 OK61.35，直徑為2.5,厚度3-3.5mm。復(fù)層焊接時(shí)，采用小電流快速焊接的方法，具體焊接參數(shù)見表 2。 表 2 焊接工藝參數(shù) 層次焊接方法焊材焊接電流A電弧電壓V焊接速度cm/s打底層TIG焊OK16.11751009.5-111.52.0復(fù)層手工電弧焊OK61.3580-10022241.62.25 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn) 5.1在正式焊接前，要按焊接工藝評(píng)定規(guī)程對(duì)上述工藝進(jìn)行評(píng)定，并合格。

7、5.2工藝評(píng)定的試件由本公司的熟練焊工施焊。5.3工藝評(píng)定的檢查項(xiàng)目有外觀檢查、射線檢查、機(jī)械性能試驗(yàn)、應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)等。6、施焊技術(shù)要求 6.1基層焊接時(shí)層間溫度不大于 100；復(fù)層焊接時(shí)層間溫度不大于 50。 6.2基層氬弧打底時(shí)，電弧引燃后迅速將焊絲送至焊縫處，電弧也隨即對(duì)準(zhǔn)焊絲端部，熔化焊絲和焊縫金屬形成焊接熔池。斷弧后，重新引燃電弧應(yīng)在焊尾前10mm左右焊縫重疊處，不填絲或少填絲。填絲動(dòng)作要準(zhǔn)確均勻。收弧應(yīng)在重疊焊縫上，待熔池穩(wěn)定后，移開焊絲，迅速熄弧，但焊炬不動(dòng)，滯后至停氣保護(hù)完畢后移開。6.3為有效控制晶粒邊界的貧鉻現(xiàn)象，采取以下措施：(1)焊接復(fù)層用的焊接材料直徑不宜太大。因?yàn)樾?/p>

8、直徑的焊接材料使用的焊接電流小，這樣可以減少高溫停留時(shí)間，降低熔合比，降低鉻原子滲透。(2)基層必須是高鉻鎳抗稀釋性好的不銹鋼焊材，以補(bǔ)充基層對(duì)復(fù)層的稀釋。(3)在焊接過程中，應(yīng)盡量減少電弧擺動(dòng)的幅度，嚴(yán)格控制橫向擺動(dòng)，并加快焊接速度；二、鐵鎳基復(fù)合管的焊接鐵鎳基合金（Alloy825）復(fù)合材料的焊接,其工藝與不銹鋼復(fù)合管的焊接基本相同，只是所選用的焊接材料不同?；鶎犹间摬捎脷寤『复虻?，復(fù)層采用手工電弧焊的方法進(jìn)行焊接。1 Alloy 825焊接性能分析與不銹鋼及碳素鋼相比較， Alloy 825物理性能具有以下特點(diǎn)： 一是熔點(diǎn)較低； 二是線膨脹系數(shù)介于奧氏體不銹鋼與碳素鋼之間； 三是導(dǎo)熱系數(shù)

9、比碳素鋼低得多，這些直接影響其焊接性能及焊接參數(shù)的選擇。鐵鎳基合金具有較大的焊接熱裂紋傾向， 相對(duì)于奧氏體鋼必須更嚴(yán)格地限制有害雜質(zhì)。雜質(zhì)的存在造成焊接時(shí)與鎳形成低熔點(diǎn)共晶夾層增加焊接熱裂紋的形成。根據(jù)有關(guān)資料， 用于碳素鋼和奧氏體不銹鋼的一般焊接方法， 幾乎都適用于鐵鎳基合金。2 焊接方法及材料對(duì)于 Alloy 825合金(合金成分見表1) 由于其易氧化，若保護(hù)不良而導(dǎo)致氧化燒損時(shí)， 將會(huì)嚴(yán)重降低合金的接頭使用性能，同時(shí)氧化生成難熔的cr的氧化物，可使液體金屬流動(dòng)性變壞，焊縫成形不良(如焊縫背面出現(xiàn)皺皮)。所以焊接此合金時(shí)，正面和背面均需加強(qiáng)保護(hù)， 為此采用了鎢極氬弧焊打底，焊條電弧焊蓋面工

10、藝。表1 Incoioy Alloy 825合金的化學(xué)成分 ( )其焊接材料由業(yè)主提供，初步選用焊絲OKTigrod19.82焊絲，直徑為2.0mm，焊條為OK92.45,直徑為2.5 mm， 其烘烤溫度為240270 ， 保溫2 h。放入1OO150 的保溫筒，4 h內(nèi)用完。里口進(jìn)行Ar保護(hù)， (Ar)=99 99 ，Ar的流量為1215 Lmin，其噴嘴直徑為1214 mm。3坡口準(zhǔn)備及組對(duì)與前述不銹鋼復(fù)合管的內(nèi)容基本相同，只是Alloy 825合金的液體金屬的流動(dòng)性(尤其是潤濕性)，不如一般鋼鐵材料坡口角度不合適，很容易產(chǎn)生未熔合現(xiàn)象， 通過加大焊接電流即增加金屬流動(dòng)性， 其效果不大，

11、而且還會(huì)造成過熱的不良影響由于其流動(dòng)性較差 焊接時(shí)的熔透深度一般只有低碳鋼時(shí)的50左右，奧氏體鋼的60左右。為了保證熔合良好且有一定的熔深，單面坡口角度為40，根部鈍邊為0515 mm。4加強(qiáng)清理工作Alloy 825合金表面存在難熔的氧化膜,如NiO的熔點(diǎn)為2090，而Ni的熔點(diǎn)只有1446，焊前不除去表面難熔的氧化膜，焊接時(shí)焊縫易生成夾雜物妨礙焊接正常進(jìn)行。將接頭兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)外表面用不銹鋼絲刷至露出金屬光澤，用丙酮擦拭磨刷部位，待干后，用不銹鋼絲輪輕微打磨一遍。5預(yù)熱及道間溫度的控制當(dāng)環(huán)境溫度低于0時(shí),焊件表面有冷凝水(或潮濕)。應(yīng)將焊接坡口兩側(cè)各50 mm范圍內(nèi)烘干，但金屬表面的

12、溫度最高不應(yīng)超過50。道間溫度嚴(yán)格控制在60以下(以手感不燙為準(zhǔn))，以防接頭過熱，降低焊縫的強(qiáng)度。6焊接熱輸入焊接熱輸人大小，對(duì)Alloy 825合金的焊接接頭熱裂紋的產(chǎn)生有重要的影響。同時(shí)為了獲得比較好的接頭“等強(qiáng)性”，應(yīng)盡量減少接頭過熱和組織不均勻性為此，盡可能采用小的熱輸入，縮短焊縫熔融金屬存在的時(shí)間，防止熱裂紋的產(chǎn)生，也有利于改善熔合質(zhì)量。7焊接工藝評(píng)定7.1用Alloy 825合金進(jìn)行管狀對(duì)接水平固定焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，其焊接參數(shù)見表2。工藝評(píng)定的試件由本公司的熟練焊工施焊。焊材牌號(hào)焊接方法層數(shù)焊材直徑mm焊接電流A焊接電壓V焊接速度mm/s極性O(shè)KTigrod19.82TIG 一2.070-1009.5-111.5-2.0正接OK92.45SMAW二2.580-10022-241.6-2.2反接7.2工藝評(píng)定的檢查項(xiàng)目有外觀檢查、射線檢查、機(jī)械性能試驗(yàn)、應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)等。8注意事項(xiàng)8.1 收弧時(shí)要及時(shí)填滿弧坑，待弧坑冷卻再切斷保護(hù)氣。8.2 在保證焊絲不接觸鎢極的條件下，電弧長度盡