導(dǎo)語：如何才能寫好一篇焊接鋼管，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1、鍍鋅鋼管是可以焊接的。

2、但是要注意的是，鍍鋅鋼管焊接之后，要把焊接后的鍍鋅層進(jìn)行打磨平整，如否，會(huì)影響到鍍鋅鋼管的質(zhì)量，還容易引起鍍鋅鋼管起泡和氧化。

3、常用的鍍鋅鋼管一般用在煤氣暖氣這種鐵管上面，鍍鋅鋼管還可以作為水管，但是使用幾年后，管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的銹垢，其實(shí)，大家不提倡用鍍鋅鋼管作為水管，因?yàn)殄冧\管不太適合長(zhǎng)期處在一個(gè)潮濕的環(huán)境下，這樣子容易生銹腐蝕。

鍍鋅鋼管容易生銹腐蝕，尤其是安裝在有水的地方會(huì)造成很多的細(xì)菌，嚴(yán)重的時(shí)候還可能危害到人體的身體健康。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇2

1.1 深水用管線鋼的概況與發(fā)展趨勢(shì)

海底管道在國(guó)外發(fā)展很快，自1954年美國(guó)在墨西哥灣覆設(shè)世界第一條海底管道以來，北海、黑海、地中海、巴西等海洋油氣田被相繼發(fā)現(xiàn)和開發(fā)，全世界海底管道工程得到蓬勃發(fā)展。目前世界最長(zhǎng)的海底管道是挪威至英國(guó)的朗格勒得北海管道，總長(zhǎng)度1 200 km，管徑1 016 mm，壁厚34.1 mm，材質(zhì)X70，最大工作壓力25 MPa，最大水深1 000 m。目前世界最深海底管道是美國(guó)墨西哥灣東部灣的獨(dú)立管道，水深為2 454 m，其管徑為610 mm，壁厚34.3 mm，材質(zhì)X65，最大工作壓力25 MPa。目前世界深水管道的典型水深為2 500 m，正面臨3 000 m及以上深度的挑戰(zhàn)。

中國(guó)擁有300萬平方千米的海洋面積，油氣資源儲(chǔ)量豐富，僅南海海域探明的油氣儲(chǔ)量達(dá)到220億桶當(dāng)量，是墨西哥灣的兩倍。政府開始加大海洋油氣資源的開發(fā)力度，在“十二五”發(fā)展綱要中，明確提出要重點(diǎn)扶持海洋裝備制造產(chǎn)業(yè)，并出臺(tái)了一系列扶持政策。與此相適應(yīng)的南海荔灣3-1項(xiàng)目已于2009年啟動(dòng)，預(yù)計(jì)2014年竣工投產(chǎn)，總投資規(guī)模100億美元。該氣田水深為1 410 m（最深），海底管道分深水和淺水兩段，鋼管均已完成供貨任務(wù)，其中淺水段265 km由珠江鋼管有限公司和國(guó)內(nèi)其他兩家管廠共同完成供貨，而深水段150 km由珠江鋼管公司獨(dú)家完成供貨，這也是國(guó)內(nèi)制管企業(yè)第一次提供1 500 m深海用海底管線。深海段管徑為559 mm，壁厚22～27 mm（彎管用母管壁厚31.8 mm），材質(zhì)X65，最大工作壓力29.4 MPa，年運(yùn)行時(shí)間350天，使用年限50年。

1.2 深海管線鋼管的特點(diǎn)

海底管道與陸地管道有很大差異，海底管道除了考慮管道正常運(yùn)行中承受的工作載荷外，還需考慮管道鋪設(shè)過程中承受的拉伸屈曲應(yīng)力和鋪設(shè)完成后的殘余應(yīng)力，以及運(yùn)行過程中環(huán)境載荷對(duì)管道的影響，如外水壓力、風(fēng)、海浪、暗流、地震等對(duì)管道造成的平移和振動(dòng)。為滿足應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)需求，使鋼管獲得最大的臨界應(yīng)變屈曲能力，要求鋼管具有足夠小的D/t（即徑厚比），因此小直徑和大壁厚是深海管線鋼管的主要特點(diǎn)。海水深度與管徑的關(guān)系如表1所示。由表1可以看出，隨水深的增加，要求的徑厚比減小。

為適應(yīng)海底管道的安裝要求和服役條件，海底管線在成分設(shè)計(jì)和性能方面要求更為嚴(yán)格。主要特點(diǎn)有：①具有高的形變強(qiáng)化指數(shù)和均勻延伸率；②低的屈強(qiáng)比；③優(yōu)良的縱向拉伸性能；④低的鑄坯中心偏析，良好的厚度方向性能，低的斷口分離和層狀撕裂的幾率；⑤優(yōu)異的夏比沖擊、落錘撕裂和CTOD性能；⑥優(yōu)異的 焊接性；⑦嚴(yán)格的尺寸偏差和精度控制。為保證鋼管具有上述性能，其化學(xué)成分設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：低的碳含量、低的碳當(dāng)量、低的硫磷含量，其軋制工藝為TMCP。荔灣3-1項(xiàng)目國(guó)產(chǎn)鋼板的典型化學(xué)成分如表2所示，力學(xué)性能如表3所示。

從化學(xué)成分和力學(xué)性能結(jié)果看，國(guó)產(chǎn)鋼板鋼質(zhì)純凈，性能優(yōu)良，斷裂韌性優(yōu)異，完全可滿足深海管線的使用性能。

1.3 深海X65鋼管的焊接材料及其焊接

深海管線在前期的試制過程中，采用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的焊接材料有針對(duì)性地進(jìn)行了大量的焊接X65厚壁板的試驗(yàn)研究，結(jié)果不能令人滿意。表現(xiàn)在：①焊縫中心熔合線的夏比沖擊吸收能量偏低，甚至不能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，更不能滿足應(yīng)大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的二倍的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)；②現(xiàn)有焊接材料強(qiáng)度偏低，焊接接頭的橫向拉伸試驗(yàn)斷在焊縫的情況時(shí)有發(fā)生，不符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此有必要開發(fā)一種性能更高、更穩(wěn)定的新型焊絲，絕對(duì)保證焊縫接頭具有足夠的低溫沖擊韌性和斷裂韌性以及足夠的焊縫抗拉強(qiáng)度，為此珠江鋼管與猴王焊材進(jìn)行了共同開發(fā)，并取得成功。

南海荔灣深海鋼管的焊接要求如下：

（1）焊接接頭的低溫韌性：試驗(yàn)溫度為-20 ℃，試樣尺寸為10 mm×10 mm×55 mm時(shí)，焊縫中心、FL，F(xiàn)L+2，F(xiàn)L+5的單個(gè)最小值≥38 J，平均值≥45 J。內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)加倍，即：最小值≥80 J，平均值≥90 J。

（2）焊縫的低溫?cái)嗔秧g性：試驗(yàn)溫度為-10 ℃時(shí)，CTOD值≥0.2 mm。

（3）焊接接頭橫向抗拉強(qiáng)度：Rm ≥535 MPa，且不允許斷在焊縫中心，即要求焊縫的抗拉強(qiáng)度必須大于母材的抗拉強(qiáng)度。從前面數(shù)據(jù)看出，X65母材的抗拉強(qiáng)度一般在600～620 MPa，為保證接頭斷于母材，焊材熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度應(yīng)在630～660 MPa之間（即匹配系數(shù)為1.05～1.10為佳）。

1.3.1 焊絲成分設(shè)計(jì)思路

目前在制管行業(yè)主要使用二種合金化思路的高強(qiáng)高韌性焊絲，效果都比較好，已應(yīng)用了10多年。一種是以H08C為代表的Mn-Mo-Ti-B合金化方式，另一種則是以H08D為代表的Mn-Ni-Ti-B合金化方式，這二種焊絲各有千秋，就熔敷金屬性能而言，H08C的強(qiáng)度更強(qiáng)，H08D的韌性則更高。新型焊絲成分設(shè)計(jì)立足于二者的優(yōu)點(diǎn)，將采用Mn-Mo-Ni-Ti-B的新合金成分體系，適當(dāng)提高M(jìn)n，Mo含量以提高抗拉強(qiáng)度，添加適量Ni元素以提高焊縫韌性，降低P，S含量，以穩(wěn)定焊縫力學(xué)性能和改善焊縫的抗裂性能。其合金化元素作用如下：

（1）C：C含量對(duì)焊縫的強(qiáng)韌塑性及其組織均有較大的影響，不宜過高或過低。C含量過高，將會(huì)使焊縫的韌性和塑性迅速下降，甚至引起焊縫開裂，C含量過低，將影響焊縫強(qiáng)度，一般含量在0.04%～0.10%。

（2）Si：加入一定的Si可以使焊縫金屬鎮(zhèn)靜，加快熔池金屬的脫氧過程，保證焊縫的致密性，同時(shí)也可提高焊縫的強(qiáng)度。但過量的Si含量，容易形成硅酸鹽夾雜，還易出現(xiàn)硅裂。

（3）Mn：焊縫強(qiáng)韌化的有效元素。Mn可以細(xì)化晶粒，提高焊縫的低溫沖擊韌性，并有脫氧脫硫作用；另由于降碳會(huì)引起強(qiáng)度下降，所以加入Mn的同時(shí)會(huì)彌補(bǔ)所失去的強(qiáng)度。

（4）Mo： 焊縫中含有一定量的Mo元素有利于提高焊縫中針狀鐵素體的含量，減少先共析鐵素體，并有細(xì)化鐵素體晶粒的作用，提高焊縫的強(qiáng)韌性。

（5）Ni：有助于提高焊縫金屬的韌性，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。此外，Ni還能有效地阻止Cu的熱脆性引起的網(wǎng)裂，并能有顯著提高鋼和焊縫的耐腐蝕性能。

（6）Ti：焊接時(shí)Ti可與N和O結(jié)合形成TiN或TiO質(zhì)點(diǎn)作為晶核，在焊接加熱過程中阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大而細(xì)化焊縫奧氏體晶粒，同時(shí)又可在焊接冷卻過程中作為相變核心，形成晶內(nèi)形核的針狀鐵素體，使焊縫的韌性提高。但若Ti過量，形成大量的TiC和TiN質(zhì)點(diǎn)，將使韌性降低。

（7）B：加入微量的B，可明顯降低奧氏體晶界的界面能，抑制鐵素體從奧氏體晶界上形核，避免不利的魏氏鐵素體或網(wǎng)狀先共析鐵素體形成，因而可使焊縫最大限度地獲得韌性較高的晶內(nèi)針狀鐵素體組織，提高焊縫的韌性。

（8）S，P：焊縫中的主要有害元素，顯著降低焊縫金屬的低溫沖擊韌性和塑性，這也是焊縫性能波動(dòng)的重要原因。為了消除S對(duì)焊縫的熱脆和P對(duì)焊縫冷脆作用，焊絲鋼冶煉時(shí)應(yīng)盡量降低S，P的含量，焊縫中S的含量應(yīng)低于0.003%，P的含量應(yīng)低于0.012%。

1.3.2 焊縫熔敷金屬性能

熔敷金屬試驗(yàn)按GB/T12470—2003標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，焊絲牌號(hào)為MK65HGX-III，匹配的焊劑為SJ102G的氟堿性焊劑。檢驗(yàn)結(jié)果見表4和表5。熔敷金屬性能滿足預(yù)期要求。

1.3.3 對(duì)接試板焊縫性能對(duì)比試驗(yàn)

對(duì)接采用4絲焊，第1組4根絲全部為新型焊絲，第2組前2根為新型焊絲，后2根為H08DG焊絲。對(duì)接試板均為SMYS 450F/X65深海用鋼板，壁厚27 mm。試板對(duì)接性能結(jié)果如表6所示。第1組結(jié)果要優(yōu)于第2組，但二組試驗(yàn)結(jié)果均合格，且均有加大的富余。第2組的成本優(yōu)勢(shì)明顯，故正式生產(chǎn)擬選用第2組匹配。

1.3.4 埋弧焊焊絲MK65HGX-Ⅲ的應(yīng)用

以埋弧焊焊絲MK65HGX-Ⅲ為主和SJ102G焊劑匹配焊接了南海荔灣項(xiàng)目淺海段的鋼管6.5萬噸。其材質(zhì)為X65（武鋼），管徑為φ762 mm，壁厚度為28.6和30.2 mm。

以同樣的焊接材料匹配焊接了南海荔灣項(xiàng)目深海段鋼管5萬噸，其材質(zhì)為SMYS 450F（POSCO和南鋼），管徑為φ558.8 mm，管壁厚度分別為31，29，27，26，25.4，24和22.2 mm，深海段彎管250 t，其材質(zhì)為SMYS 450F（南鋼），管徑為φ566 mm，壁厚為30.5 mm。

以上所有規(guī)格的焊接接頭實(shí)物質(zhì)量的低溫沖擊韌性均大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的二倍以上。焊縫中心的CTOD值，淺海段和深海段先后進(jìn)行了15次試驗(yàn)，焊縫實(shí)物質(zhì)量的CTOD值均滿足了標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且富余量較大。焊接接頭的橫向拉伸試驗(yàn)全部都斷在母材上，試驗(yàn)證明埋弧焊的焊接接頭具有高強(qiáng)度、高韌性和高塑性的性能。圖1為部分鋼管焊縫性能數(shù)據(jù)分布圖。表7為鋼管焊縫CTOD試驗(yàn)結(jié)果。

2 關(guān)于焊接材料標(biāo)準(zhǔn)的二點(diǎn)建議

2.1 關(guān)于S，P含量的問題

通過近10年的發(fā)展，中國(guó)的冶金和軋鋼技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)重點(diǎn)鋼廠企業(yè)建立了現(xiàn)代化煉鋼流程和現(xiàn)代化TMCP軋鋼工藝。鐵水幾乎100%實(shí)現(xiàn)了預(yù)處理，80%實(shí)施了爐外精煉工藝，極大地提高了鋼材的純凈度，匹配現(xiàn)代TMCP軋制工藝，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)代板材高強(qiáng)度、高韌性和良好焊接性的統(tǒng)一。例如：現(xiàn)在普通的熱軋板雜質(zhì)含量可控制S≤0.010%，P≤0.020%；普通低合金高強(qiáng)板可控制S≤0.005%，P≤0.015%；X80，X90管線鋼S≤0.001 5%，P≤0.010%；抗HIC鋼板S≤0.001%，P≤0.008%。然而現(xiàn)在的焊縫性能已經(jīng)明顯落后于鋼板性能，焊縫性能不穩(wěn)定，波動(dòng)大，其主要原因之一，就是焊接材料中S，P偏高，焊接材料實(shí)物質(zhì)量雖然可滿足現(xiàn)行焊接材料標(biāo)準(zhǔn)的最低要求，但已難滿足用戶實(shí)際生產(chǎn)需要?，F(xiàn)行的焊絲標(biāo)準(zhǔn)S，P大都≤0.030%或≤0.035%，而焊劑更離譜，S≤0.06%，P≤0.08%，作為焊接材料使用單位完全無法接受。建議新修訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)修正，以滿足和規(guī)范國(guó)內(nèi)焊接材料市場(chǎng)。

2.2 關(guān)于ASME牌號(hào)焊接材料的問題

現(xiàn)行焊接材料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌力度較弱，基本在國(guó)內(nèi)采購(gòu)不到完全符合ASME標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)產(chǎn)焊絲，低合金鋼焊絲表現(xiàn)尤為明顯，總是有個(gè)別元素對(duì)不上，致使公司接國(guó)外訂單時(shí)麻煩重重，評(píng)定工作量加多不少，因此建議在修訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)適當(dāng)加以考慮。

3 結(jié)束語

（1）南海1 500 m深海管線的開發(fā)成功，開創(chuàng)了中國(guó)制造的SAWL焊管適用于深海管線的先河，這是國(guó)內(nèi)企業(yè)向深海進(jìn)軍的里程碑。

（2）開發(fā)高端產(chǎn)品，需要走聯(lián)合開發(fā)的路子，例如企業(yè)與企業(yè)聯(lián)合、企業(yè)與研究院（所）聯(lián)合。深海管線項(xiàng)目的成功開發(fā)，就是一個(gè)很好的范例。

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關(guān)鍵詞 焊接工藝；無損檢測(cè)；壓力試驗(yàn)

中圖分類號(hào) TG4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)021-0212-01

今年我公司承接了40多臺(tái)天然氣壓縮機(jī)組。天然氣壓縮機(jī)組主要包括壓縮主機(jī)、緩沖罐、分離器和空冷器等設(shè)備。其中容器之間采用管子連接，管子材質(zhì)為20鋼，管子直徑在φ=89~168 mm范圍內(nèi)，工作介質(zhì)為天然氣，工作壓力3.4 Mpa。因此，對(duì)20鋼管對(duì)接的焊接工藝性能進(jìn)行研究，對(duì)保證生產(chǎn)質(zhì)量有著重大的意義。

1 20鋼管子焊接性分析

20鋼管為輸送流體用無縫鋼管，制造標(biāo)準(zhǔn)GB/T8163，其化學(xué)成份（%）：C含量0.20%，Si含量0.24%，Mn含量0.53%，P含量0.019%，S含量0.014%，Cr含量0.01%，Cu含量0.11%，Ni含量0.01%，力學(xué)性能供貨狀態(tài)σs /MPa熱軋285，σb /MPa熱軋440，δ5（%）熱軋31。由于20鋼含碳W（c）%＜0.25，其他合金元素的含量也較低，故焊接性能優(yōu)良。在不采用特殊的工藝措施進(jìn)行焊接，焊接接頭中也不會(huì)出現(xiàn)淬硬組織或冷

裂紋。

2 焊接工藝

2.1 焊接方法的選擇

在管子的對(duì)接焊中，對(duì)打底層焊縫的質(zhì)量要求較高，不僅要求焊縫背面要熔透、齊平，還要求焊縫背面的熔渣沖刷干凈，否則會(huì)危及整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行。由于管子的直徑較小，里面無法施焊，打底焊必須采用單面焊雙面成型的焊接方法，因此采用了鎢級(jí)氣體保護(hù)焊（GTAW）打底，焊條電弧焊（SMAW）填充和蓋面相結(jié)合的焊接工藝方法。

2.2 焊接材料的選擇

2.2.1 GTAW焊絲的選擇

對(duì)于GTAW焊絲的選擇，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，用于制造受壓元件的焊接材料。應(yīng)保證焊縫的力學(xué)性能等于或高于母材規(guī)定的限制。參考文獻(xiàn)，20鋼的GTAW焊，其相應(yīng)的國(guó)產(chǎn)焊絲牌號(hào)可選用TIG50-6（ER50-6）。

2.2.2 SMAW 焊條選擇

填充層及蓋面層采用SMAW時(shí)，也應(yīng)保證焊縫的力學(xué)性能等于或高于母材規(guī)定的限制。由于管子焊縫質(zhì)量要求較高，選擇低氫型焊條。根據(jù)文獻(xiàn)推薦，我們選擇的焊條牌號(hào)J427（E4315）。

J427焊條在使用前，經(jīng)350℃烘干，保溫1 h，烘干后放入保溫桶內(nèi)，隨去隨用，且焊條烘干次數(shù)不超過兩次。

2.3 焊接工藝參數(shù)的選擇

小直徑管子焊接時(shí)，一般采用短弧焊接，且熱輸入量不宜過大。若采用長(zhǎng)弧焊接，不僅會(huì)出現(xiàn)電弧燃燒不穩(wěn)定，熱量分散、熔深淺，熔化金屬飛濺大極合金元素?zé)龘p加劇等問題，且容易產(chǎn)生咬邊、為焊透等缺陷，同時(shí)空氣中的氮、氧等有害氣體容易進(jìn)入熔池，使焊縫生成氣孔的可能性增加。焊接參數(shù)見表1。

考慮到焊接位置時(shí)，焊條電弧焊立焊和橫焊時(shí)，焊接電流一般比平焊低10%~15%，仰焊的焊接電流比平焊低15%~20%。

2.4 焊前準(zhǔn)備

2.4.1 預(yù)制坡口

參考GB/T985.1，結(jié)合工廠的實(shí)際情況，當(dāng)管子直徑在φ=89~159 mm且壁厚在大于6 mm時(shí)，坡口角為60°±5°，間隙 1±1 mm，鈍邊1±0.5 mm，坡口設(shè)計(jì)示意圖，見圖1。

圖1 坡口設(shè)計(jì)示意圖

2.4.2 坡口的清理

焊前要清理坡口表面及兩側(cè)20mm內(nèi)的水分、油污、鐵銹等污物，并露出金屬光澤。

2.4.3 施焊

1）焊接環(huán)境出現(xiàn)下列任何一情況時(shí)，應(yīng)采取保護(hù)措施，否則禁止施焊。①風(fēng)速：氣體保護(hù)焊大于2 m/s；焊條電弧焊大于10 m/s；②相對(duì)濕度大于90%；③雨雪環(huán)境；④管子溫度低于-20℃。

2）當(dāng)管道溫度為-20℃~0℃時(shí)，應(yīng)在始焊處100 mm范圍內(nèi)預(yù)熱到15℃以上。管子焊接時(shí)，采用多層焊，在整個(gè)焊接過程中，層間溫度要低于250℃且不低于預(yù)熱溫度。

3 無損檢測(cè)

管道焊接完畢后，需對(duì)其焊縫進(jìn)行無損檢測(cè)，結(jié)合工廠實(shí)際情況，我們選擇的無損檢測(cè)方法為X射線檢測(cè)。按照J(rèn)B/T4730.2標(biāo)準(zhǔn)，100%射線檢測(cè)，Ⅱ級(jí)合格。

4 壓力試驗(yàn)

管子經(jīng)無損檢測(cè)合格后，對(duì)管子焊縫進(jìn)行耐壓測(cè)試，耐壓測(cè)試采用的水壓測(cè)試，試驗(yàn)壓力為5.0 Mpa。試壓采用兩個(gè)量程相等的且經(jīng)過校核的壓力表，壓力變的量程在0~10 Mpa，精度為1.0，保壓30 min后，管子焊縫無漏滲，無變形，無異常的響聲，試壓合格。

5 結(jié)論

在以后的生產(chǎn)證明，采用鎢級(jí)氣體保護(hù)焊（GTAW）打底，焊條電弧焊（SMAW）填充和蓋面相結(jié)合的焊接方法，按照設(shè)計(jì)的焊接工藝參數(shù)焊接20鋼，其焊接接頭各項(xiàng)性能能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

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關(guān)鍵詞：不銹鋼；管道；焊接；焊縫；變形控制

靖邊氣田第四天然氣凈化廠位于陜西省延安市志丹縣杏河鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)年處理天然氣30億立方米，主要負(fù)責(zé)接收南五、南六干線來氣，原料氣經(jīng)來氣分離、計(jì)量后進(jìn)入脫硫脫碳裝置，采用MDEA/DEA混合溶液脫除幾乎所有的H2S和部分CO2，從脫硫脫碳裝置出來的濕凈化氣送至脫水裝置采用TEG（三甘醇）脫水工藝進(jìn)行脫水處理，脫水后的凈化商品氣通過計(jì)量外輸至定西線和周邊用戶。第一施工項(xiàng)目部主要承擔(dān)全廠工藝及熱力管網(wǎng)系統(tǒng)的施工。本系統(tǒng)主要承擔(dān)靖邊氣田第四天然氣凈化廠原料氣、凈化氣、放空氣、酸氣、儀表風(fēng)、壓縮空氣、氮?dú)?、采暖水、?dǎo)熱油、生產(chǎn)污水、甲醇污水、蒸汽、凝結(jié)水等13種介質(zhì)。其中酸氣管線采用不銹鋼管材，規(guī)格最大的為Ф610×7，材質(zhì)為022Cr19Ni10，焊口采用100%射線檢測(cè)。

文章通過第四凈化廠不銹鋼管線焊接實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)不銹鋼管道施工過程中，很大一部分管段對(duì)口焊接后變形較大，尤其是大口徑管線。

1 不銹鋼管道焊接變形原因

不銹鋼管道焊接變形有兩方面原因：（1）不銹鋼的熱膨脹系數(shù)較大（奧氏體不銹鋼的熱膨脹系數(shù)比碳鋼約大50倍），導(dǎo)熱慢，容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，一旦內(nèi)應(yīng)力控制不當(dāng)，易產(chǎn)生變形；（2）在實(shí)際焊接中，由于不銹鋼熔池流體粘性大，焊接困難，施焊時(shí)往往需增大焊接電流，這樣線能量增加易產(chǎn)生焊接變形。此外，點(diǎn)焊、水平固定焊的長(zhǎng)度和數(shù)量不夠，施焊的順序不當(dāng)?shù)纫惨滓鹱冃巍?/p>

由于第四凈化廠工期緊、任務(wù)重、天氣惡劣，為確保施工進(jìn)度和質(zhì)量，必須解決不銹鋼焊接變形這一難題，否則，將會(huì)造成大量的不必要的返工。

2 焊接變形控制措施

不銹鋼管道焊接主要工作流程如下：坡口打磨一組對(duì)一固定一焊口自檢一監(jiān)理檢查一焊口點(diǎn)焊一焊口滿焊一外觀檢查一無損檢測(cè)。由焊接工藝流程可知，焊前和焊接過程中的工藝控制是整個(gè)控制焊接變形的關(guān)鍵，而焊后的變形矯正作用十分有限。因此，文章將著重從焊前和焊接過程兩方面討論控制焊接變形。

2.1 嚴(yán)格控制厚度偏差，對(duì)DN150mm以下的管口采取用角向磨光機(jī)手動(dòng)磨光的方法，對(duì)DN150mm～DN300mm的管道采取機(jī)械加工坡口的方法；制作專用夾具、管卡，對(duì)DN150mm以下管道安裝管卡對(duì)口（圖1）

2.2 對(duì)DN150mm以上、DN300mm以下管道采用專用對(duì)口夾具，將擱置管道的馬凳固定或連成一個(gè)整體。采用夾具組對(duì)定位時(shí)，夾具不宜焊接在管道上。焊口若需熱處理，卡具的拆除應(yīng)在熱處理試驗(yàn)之前進(jìn)行，熱處理之后不得在母材上焊接任何附件。當(dāng)去除臨時(shí)點(diǎn)固物時(shí)，不應(yīng)損傷母材，并將其殘留物焊疤清除干凈（圖2）。

2.3 坡口形式及裝配

坡口形式采用V形坡口，由于采用了較小的焊接電流，熔深小，因而坡口的鈍邊比碳鋼小。根據(jù)《石油化工鉻鎳奧氏體鋼、鐵鎳合金和鎳合金管道焊接規(guī)程》（SH/T3523-1999），鈍邊p=0.5～1.5mm，而坡口角度比碳鋼大，為α=70°～80°，其形式見圖3。

2.4 對(duì)口前，實(shí)測(cè)管道坡口壁厚，如有偏差，則厚薄交叉搭配，對(duì)稱錯(cuò)開，盡量減少由于壁厚偏置引起的變形。管道沿圓周方向的坡口角度大小應(yīng)均勻，盡量減小對(duì)口間隙，通常對(duì)口間隙1～2mm，以減少填充金屬。在試件圓周如鐘表的1點(diǎn)和11點(diǎn)位置進(jìn)行點(diǎn)焊，電焊點(diǎn)數(shù)多于碳鋼對(duì)口時(shí)的點(diǎn)焊點(diǎn)數(shù)，點(diǎn)焊長(zhǎng)度不小于10mm，厚度不小于3mm。如同樣是DN600的管線，碳鋼材質(zhì)的管線組對(duì)時(shí)一般電焊4～6點(diǎn)，而不銹鋼材質(zhì)的管線組對(duì)時(shí)則需要電焊10～12點(diǎn)。詳見圖4。

因不銹鋼熱膨脹系數(shù)較大，焊接時(shí)產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，要求采用嚴(yán)格的定位焊。對(duì)于d≤+89mm的管采用兩點(diǎn)定位，d：+89～+219mm采用三點(diǎn)定位，d≥219mm的采用四點(diǎn)定位；定位焊縫長(zhǎng)度6～8mm。

2.5 正式施焊時(shí)，應(yīng)把管道分成4個(gè)1/4圓周，對(duì)稱施焊；對(duì)于d≥219mm的管道，宜對(duì)稱焊，兩名焊工施焊時(shí)的焊接速度應(yīng)基本一致，焊接順序見（圖5）。

此外，反變形法也是一種實(shí)用的工藝，詳見圖6。焊接時(shí)必須嚴(yán)格按照工藝卡上的焊接電流和焊接速度進(jìn)行，以確保小的線能量。不銹鋼管道焊接時(shí)，焊縫的層間溫度必須嚴(yán)格控制在100℃以內(nèi)。

打底焊時(shí)焊縫厚度應(yīng)盡量薄，與根部熔合良好，收弧時(shí)要成緩坡形，如有收弧縮孔，應(yīng)用磨光機(jī)磨掉。必須在坡口內(nèi)引弧熄弧，熄弧時(shí)應(yīng)填滿弧坑，防止弧坑裂紋。

2.6 在現(xiàn)場(chǎng)施工中如果發(fā)生管道變形超標(biāo)，需進(jìn)行矯正，當(dāng)矯正不能使管道安裝尺寸達(dá)到質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，進(jìn)行割口處理，割口執(zhí)行相關(guān)規(guī)定。

3 質(zhì)量檢驗(yàn)

焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)依據(jù)施工圖紙要求和相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，焊接材料及焊接工藝依據(jù)相應(yīng)的焊接工藝卡進(jìn)行，管道焊縫根據(jù)圖紙要求進(jìn)行；在管件、管道附件、管線設(shè)備安裝時(shí)，應(yīng)做好安裝記錄；管道裝配件的線尺寸偏差不超過±3mm/m，在裝配件的全長(zhǎng)上不大于±10mm；角尺寸偏差和中心線偏差不超過±2.5mm/m，但在后面連接的整個(gè)直管段上的偏差不大于±10mm。

4 結(jié)束語

總之，通過采取這些措施，較好地保證了不銹鋼管線的施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，大大縮短施工周期。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：石油化工；鉻鉬鋼；管道焊接；質(zhì)量控制

鉻鉬鋼材料具有良好的性質(zhì)，在石油化工的管道施工中應(yīng)用廣泛，但是近些年來，在石油化工的建設(shè)發(fā)展中，出現(xiàn)了很多的鉻鉬鋼管道焊接質(zhì)量問題，大多都是由于焊接裂紋導(dǎo)致開裂，在鉻鉬鋼管道焊接過程中沒有做好質(zhì)量的控制與管理，從而導(dǎo)致在石油化工中出現(xiàn)鉻鉬鋼管道焊接質(zhì)量缺陷。本文就針對(duì)石油化工中鉻鉬鋼管道焊接的質(zhì)量缺陷進(jìn)行產(chǎn)生條件以及原因的剖析，從而加強(qiáng)對(duì)過程的質(zhì)量控制，找到質(zhì)量控制的措施，提高石油化工鉻鉬鋼管道焊接的質(zhì)量。

1石油化工鉻鉬鋼管道焊接施工中常出現(xiàn)的裂紋質(zhì)量缺陷與控制分析

在石油化工鉻鉬鋼管道焊接施工中，常見的質(zhì)量缺陷就是裂紋的產(chǎn)生，在冷裂紋中最常見的就是延遲裂紋，一般都是由于在鉻鉬鋼管道焊接后會(huì)冷卻降溫到最低溫度，經(jīng)過一段時(shí)間的反應(yīng)，會(huì)出現(xiàn)一些延遲的冷裂紋，隨著時(shí)間的增加會(huì)不斷的擴(kuò)大增多。導(dǎo)致鉻鉬鋼管道焊接出現(xiàn)延遲裂紋的條件有三個(gè)，分別是鉻鉬鋼管道焊接接頭受到的約束應(yīng)力的作用，鉻鉬鋼管道焊接接頭所含擴(kuò)散氫的數(shù)量，鉻鉬鋼材質(zhì)的淬硬程度，這是造成石油化工鉻鉬鋼管道焊接出現(xiàn)延遲裂紋的三個(gè)產(chǎn)生條件。

1．1鉻鉬鋼管道焊接接頭約束應(yīng)力的形成以及控制的途徑

鉻鉬鋼管道焊接接頭的約束應(yīng)力主要是由在石油化工焊接過程中的三種應(yīng)力的共同作用產(chǎn)生的，主要包括：在進(jìn)行鉻鉬鋼管道焊接前的不合適預(yù)熱，以及焊接過程中的不均勻加熱導(dǎo)致在焊接冷卻時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力;在鉻鉬鋼管道焊接過程中會(huì)產(chǎn)生熱循環(huán)過程，從而由于相變而產(chǎn)生的組織應(yīng)力;受到鉻鉬鋼管道焊接自身結(jié)構(gòu)的約束作用所產(chǎn)生的應(yīng)力。在鉻鉬鋼管道焊接的過程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生拘束應(yīng)力，在實(shí)際的焊接過程中，不能消除，只能針對(duì)拘束應(yīng)力產(chǎn)生的條件進(jìn)行過程的控制，從而降低鉻鉬鋼管道焊接的應(yīng)力大小，比如，在進(jìn)行管道焊接前，要進(jìn)行合適的提前預(yù)熱，在焊接的過程中，注意焊接的順序與流程，從而降低鉻鉬鋼焊接結(jié)構(gòu)的拘束力，也可以在焊接后進(jìn)行熱處理，從而降低焊接的組織應(yīng)力。

1．2鉻鉬鋼管道焊接接頭所含擴(kuò)散氫的來源及控制途徑

在鉻鉬鋼管道焊接的過程中，焊接接頭處會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散氫，主要是由于鉻鉬鋼焊接材料中含有的水分，焊接表面存在一些污垢等，還有焊接施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境潮濕度，這些都是焊接接頭擴(kuò)散氫的來源。想要控制鉻鉬鋼管道焊接接頭處的擴(kuò)散氫，可以采取一些控制的措施，比如，降低焊接鋼材的冷卻速度，將焊接材料在高溫中多停留一段時(shí)間，使氫能夠大部分的擴(kuò)散逸出，從而降低氫的產(chǎn)生，降低擴(kuò)散氫在焊接縫隙中的含量。

1．3鉻鉬鋼材質(zhì)的淬硬傾向程度發(fā)生條件與控制途徑

鉻鉬鋼材料硬度較大，具有一定的淬硬傾向，這大多都是由于鉻鉬鋼材料所具備的化學(xué)成分與性質(zhì)，鋼種的壁厚，鉻鉬鋼管道焊接的工藝水平以及焊接后的冷卻環(huán)境條件等造成的。其中鉻鉬鋼材料的化學(xué)成分與性質(zhì)、壁厚等都是不能外力改變的，所以想要避免鋼種產(chǎn)生淬硬傾向，可以通過焊接過程中的施工工藝以及焊接后冷卻環(huán)境條件來控制。

2導(dǎo)致石油化工鉻鉬鋼管道焊接出現(xiàn)裂紋質(zhì)量問題的原因剖析

石油化工鉻鉬鋼管道焊接之所以會(huì)出現(xiàn)延遲裂縫這樣的質(zhì)量缺陷，大多都是由于在焊接的過程中沒有做好質(zhì)量的控制，分析鉻鉬鋼管道焊接出現(xiàn)延遲裂紋的原因，才能夠在此基礎(chǔ)上進(jìn)行質(zhì)量控制，以下就對(duì)產(chǎn)生質(zhì)量缺陷的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析。

2．1鉻鉬鋼管道焊接相關(guān)人員的綜合素質(zhì)

在進(jìn)行鉻鉬鋼管道焊接前，要對(duì)焊接人員以及熱處理人員的素質(zhì)進(jìn)行審核，因?yàn)楹附庸ぷ餍枰獙I(yè)的技術(shù)能力，在進(jìn)行焊接時(shí)，要嚴(yán)格的按照技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行操作，但是在實(shí)際的施工過程中，很多焊接施工人員的技術(shù)專業(yè)素質(zhì)不過關(guān)，就會(huì)導(dǎo)致在焊接時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量問題。

2．2鉻鉬鋼管道焊接的材料因素

造成焊接裂紋的一個(gè)重要原因就是擴(kuò)散氫含量，在實(shí)際的施工過程中，焊接材料沒有進(jìn)行完全烘干處理，導(dǎo)致材料中的含水量比較大，導(dǎo)致焊接時(shí)出現(xiàn)擴(kuò)散氫，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)導(dǎo)致焊接裂紋的出現(xiàn)。因此在處理焊接材料時(shí)，要按照規(guī)范的要求進(jìn)行。

2．3鉻鉬鋼焊接前的預(yù)熱問題

在進(jìn)行石油化工鉻鉬鋼管道焊接的過程中，必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)就是預(yù)熱，提前預(yù)熱可以提高焊接接頭處的韌性，防止焊接裂紋的出現(xiàn)。但是在實(shí)際的焊接過程中，施工人員在預(yù)熱時(shí)往往沒有按照規(guī)定要求進(jìn)行，出現(xiàn)不適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，極大的降低了預(yù)熱的質(zhì)量水平，導(dǎo)致焊接質(zhì)量裂紋的出現(xiàn)。

2．4焊接后的脫氫處理方面的問題

為了防止焊接裂紋的產(chǎn)生，一般情況下，在鉻鉬鋼管道焊接后需要進(jìn)行熱處理，進(jìn)行脫氫處理，熱處理的時(shí)間要盡量長(zhǎng)一些，以便焊縫里的氫能夠最大限度的逸出，從而降低鉻鉬鋼管道焊接接頭處的擴(kuò)散氫，進(jìn)行熱處理還可以降低焊接接頭的冷卻速度，避免鋼種出現(xiàn)淬硬傾向，但是在實(shí)際的焊接過程中，施工人員往往不能及時(shí)的進(jìn)行熱處理，很容易因?yàn)閿U(kuò)散氫含量的增加導(dǎo)致質(zhì)量裂紋的出現(xiàn)。

2．5焊接后的熱處理問題

在鉻鉬鋼管道焊接后進(jìn)行熱處理是必不可少的環(huán)節(jié)之一，不僅可以降低焊接接頭處的材料硬度，還可以提高韌性，改變鉻鉬鋼材的組織結(jié)構(gòu)，消除焊接應(yīng)力的殘余量，提高變形能力，避免出現(xiàn)淬硬傾向，但是在實(shí)際的熱處理過程中，往往會(huì)存在著很多的問題，比如，很多的焊接施工單位在評(píng)定焊接工藝時(shí)仍然按照原先的標(biāo)準(zhǔn)，使得焊接接頭的硬度與標(biāo)準(zhǔn)不符，甚至還存在有一些施工檢測(cè)單位并沒有進(jìn)行焊接接頭的檢測(cè)，就出具檢測(cè)報(bào)告，使得檢測(cè)報(bào)告嚴(yán)重的失真。其次，在鉻鉬鋼管道焊接后應(yīng)該立即就進(jìn)行熱處理，但是在實(shí)際的焊接工程中，一些施工單位為了利益，往往都是先進(jìn)行無損的檢測(cè)，再進(jìn)行熱處理，避免返修后還要再次的熱處理，采用這種方法很容易掩蓋接頭裂紋，使得焊接的質(zhì)量存在較大的質(zhì)量與安全隱患。

2．6沒有對(duì)鉻鉬鋼焊接的縫隙進(jìn)行全面的質(zhì)量檢測(cè)

在鉻鉬鋼管道焊接后，還要進(jìn)行焊縫的無損檢驗(yàn)，鉻鉬鋼管道焊接后很容易出現(xiàn)裂紋等質(zhì)量缺陷，但都會(huì)經(jīng)歷一段時(shí)間，所以我們要完成熱處理后才能夠進(jìn)行焊縫的無損檢測(cè)，往往在實(shí)際的檢測(cè)中，檢測(cè)過早而導(dǎo)致裂紋并沒有被發(fā)現(xiàn)，在檢測(cè)后，要擱置一段時(shí)間后再次檢測(cè)，確保焊縫的質(zhì)量。

3加強(qiáng)鉻鉬鋼管道焊接質(zhì)量控制的措施分析

針對(duì)鉻鉬鋼管道焊接過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，以及對(duì)這些質(zhì)量問題產(chǎn)生原因和控制方法的分析，我們可以對(duì)石油化工鉻鉬鋼管道焊接的質(zhì)量控制提出幾點(diǎn)建議措施。具體如下：(1)要做好石油化工鉻鉬鋼管道焊接的質(zhì)量管理，從焊接的施工單位，到過程的質(zhì)量監(jiān)理，以及石油建設(shè)單位等，都要做好質(zhì)量體系的管理，要求焊接過程中要有專業(yè)的技術(shù)人才，從而做好整體焊接過程的質(zhì)量控制。(2)要審核好每個(gè)鉻鉬鋼管道焊接施工所提供的工藝評(píng)定的報(bào)告，與實(shí)際的焊接施工情況進(jìn)行對(duì)比，查看是否符合真實(shí)的要求，要嚴(yán)格的遵守規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接施工現(xiàn)場(chǎng)的控制，進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)也要嚴(yán)格控制，認(rèn)真執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求。(3)要對(duì)鉻鉬鋼管道焊接的全過程進(jìn)行工藝流程的控制，特別是那些容易出現(xiàn)質(zhì)量問題的施工環(huán)節(jié)，要進(jìn)行重點(diǎn)的管理與控制，對(duì)鉻鉬鋼管道焊接前的預(yù)熱，焊接過程中的熱處理等都要重點(diǎn)選擇措施進(jìn)行控制。在進(jìn)行鉻鉬鋼管道焊接施工后的無損監(jiān)測(cè)工作時(shí)，一般都是由焊接施工單位進(jìn)行，但是為了保證焊接的質(zhì)量，在完成后還要對(duì)焊接工程進(jìn)行抽樣的質(zhì)量檢驗(yàn)，這樣可以最大限度的保證焊接的質(zhì)量。

4結(jié)束語

總之，石油化工鉻鉬鋼管道焊接過程中容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題比較多，需要注意的環(huán)節(jié)比較復(fù)雜，我們要做好焊接全過程的質(zhì)量控制，提高鉻鉬鋼管道焊接的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

［1］王玉亮．石油化工管道焊接工藝與質(zhì)量控制對(duì)策探究［J］．科技視界，2015，01(7)：6－11．

［2］鎖海濱．張海濤．鉻鉬鋼焊接管理及質(zhì)量控制［J］．石油工程建設(shè)，2013，03(12)：9－15．

［3］曾永德．淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場(chǎng)組焊施工技術(shù)要求［J］．焊接技術(shù)，2011，02(5)：13－18．

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關(guān)鍵詞 ：06Cr19Ni10不銹鋼；20#鋼； 焊接

Abstract the:06Cr19Ni10 stainless steel pipe and20# steel pipe welding of dissimilar steel welding, and06Cr19Ni10 stainless steel weld, welding joint easy to have the crack defect. In engineering practice to avoid defects should be the appropriate choice of welding material and welding process.

Key words: 06Cr19Ni10stainless steel; 20# steel; welding

1 前言

在大張坨儲(chǔ)氣庫地面設(shè)施適應(yīng)性改造工程中，將原大于1.6MPa的放空系統(tǒng)出口管線（20#）改為不銹鋼材質(zhì)（06Cr19Ni10）并將原安全閥出口的管線（DN65）更換為DN100管徑。本次改造就涉及到20#與06Cr19Ni10的焊接。

06Cr19Ni10就是常見的不銹鋼304 的，304是美國(guó)牌號(hào)， 0Cr18Ni9是我國(guó)的舊牌號(hào) 。為保證焊接質(zhì)量，我們?cè)谡J(rèn)真分析兩種材料的基礎(chǔ)上制定了焊接工藝措施 。

2 焊接性能分析

06Cr19Ni10 屬于奧氏體不銹鋼，焊接時(shí)易出現(xiàn)晶間腐蝕、焊接裂紋等。焊縫產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的原因：① 奧氏體不銹鋼成分復(fù)雜，會(huì)削弱晶間的結(jié)合力。②單相奧氏體鋼焊縫一次晶特別發(fā)達(dá)，易促進(jìn)液態(tài)夾層產(chǎn)生。③焊縫及敏化區(qū)金屬易使晶界附近奧氏體貧鉻，引起晶間腐蝕裂紋。而當(dāng) 06Cr19Ni10 與 20#相焊時(shí)，20#中的碳對(duì)焊縫中的鉻有稀釋作用，增加了腐蝕裂紋傾向。

根據(jù)GB 50236-1998、JB4730-2005 選用 A302（E309-16）焊條，作焊接工藝評(píng)定合格。母材的化學(xué)成分、物理性能及焊材的熔敷金屬成分如表1--表5所示。

表106Cr19Ni10不銹鋼的化學(xué)成分表

表2 20#鋼的化學(xué)成分表

表306Cr19Ni10不銹鋼的物理性能表

表420#鋼的物理性能表

表5 A302的熔敷金屬成分表

3 焊接中的主要問題

由于06Cr19Ni10不銹鋼和20#鋼化學(xué)成分差異很大，要在熔焊的條件下獲得可靠的焊接接頭存在許多問題 。

3.1熱導(dǎo)率和比熱容的差異

金屬的熱導(dǎo)率和比熱容強(qiáng)烈地影響著被焊材料的熔化、熔池的形成，以及焊接區(qū)溫度場(chǎng)和焊縫的凝固結(jié)晶 。06Cr19Ni10不銹鋼熱導(dǎo)率約為20#鋼的1/3，這么大的差異可使熔池形成和金屬結(jié)合不良，導(dǎo)致焊縫性能和成形不良。

3.2 線膨脹系數(shù)的差異

由于06Cr19Ni10不銹鋼與20#鋼的線膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致焊接接頭出現(xiàn)復(fù)雜的高應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)而加速裂紋的產(chǎn)生。

3.306Cr19Ni10不銹鋼和20#鋼焊接時(shí)同樣存在焊縫稀釋和形成過渡層的問題，將導(dǎo)致焊接接頭的焊縫組織成為奧氏體加鐵素體 。

4 焊接工藝措施

為獲得無裂紋的焊接接頭，避免焊接接頭熔合線組織與焊縫金屬的不一致性，可采取以下措施 ：

4 .1 正確選擇焊接材料

06Cr19Ni10不銹鋼與20#鋼焊接接頭的焊縫金屬化學(xué)成分主要取決于填充金屬，焊縫金屬的成分應(yīng)力求接近于其中一種鋼的成分，并且采取兩名電焊工對(duì)稱焊接的手工弧焊方法,焊條選用A302（E309-16） ,焊縫金屬的 C r 當(dāng)量為 5 ％ ～6 ％ 。

4 .2 預(yù)熱溫度和層間溫度

焊前預(yù)熱和層間溫度的控制對(duì)減少裂紋的形成有一定影響。預(yù)熱溫度過高，會(huì)導(dǎo)致焊縫的冷卻速度變慢，大大地降低接頭的沖擊韌性。預(yù)熱溫度過低，則無法防止裂紋的形成。06Cr19Ni10不銹鋼與20#鋼焊接的預(yù)熱溫度和層間溫度要控制在 150～300 ％。

4 .3 焊后溫度的控制及回火熱處理

焊后必須緩慢冷卻至100—150 ％ ，保溫0.5—1h 。回火溫度應(yīng)控制在700-730％范圍內(nèi)，保溫時(shí)間在4—5h 。

4 .4 操作工藝

為防止不銹鋼焊接一側(cè)晶體粗大，還要采取以下工藝措施 ： ① 選用小 的熱輸入 ， 小的焊接電流，較快的焊接速度。②采用短弧焊 ，電弧稍偏向碳鋼母材側(cè)，使兩母材金屬受熱均勻一致 。③前一層焊縫冷卻至200～300％后焊下一道焊縫。④焊后進(jìn)行緩冷。具體焊接工藝參數(shù)選擇如表6 。

表 6 焊接工藝參數(shù)表

5 結(jié)語

對(duì)于06Cr19Ni10不銹鋼與20#鋼的異種鋼焊接，采用手工電弧焊，焊條選用A302（E309-16），選擇合適的焊前預(yù)熱溫度、焊接電流及速度等焊接工藝參數(shù)并進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮负鬅崽幚?，就能獲得良好的焊接效果，滿足焊接結(jié)構(gòu)的使用要求。

本工程由于采用了合理的焊接材料和焊接工藝，焊接接頭成形良好，經(jīng)無損檢測(cè)一次合格，未見裂紋的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

[1]崔出，《不銹鋼焊接冶金》，鋼鐵材料及有色金屬材料，機(jī)械工業(yè)出版社.

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【關(guān)鍵詞】奧氏體不銹鋼 焊接鋼管 熱處理 磁性 點(diǎn)蝕

因使用介質(zhì)、工況、工藝條件等原因，國(guó)內(nèi)大多化工和化肥行業(yè)中的設(shè)備裝置及管道常常采用具有較好耐腐蝕性能的非鐵性奧氏體不銹鋼材料，來加工制造。我公司在24.40工程期間，采購(gòu)了一批不銹鋼焊接鋼管，規(guī)格為￠219×6，材質(zhì)均為0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼。鋼管經(jīng)冷卷制、焊接、熱處理等工序加工制造。交貨后，我方在對(duì)本批鋼管檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)鋼管表面呈現(xiàn)磁性，而且表面有點(diǎn)蝕現(xiàn)象。我方認(rèn)為鋼管原材料（鋼板）化學(xué)成分及耐腐蝕性能可能存在問題，材料不合格；然而通過查看對(duì)方購(gòu)買的鋼板質(zhì)量證明文件，對(duì)原材料進(jìn)行復(fù)驗(yàn)、對(duì)加工制造工藝調(diào)查，均未發(fā)現(xiàn)問題。最后通過分析，認(rèn)為鋼管呈現(xiàn)磁性及點(diǎn)蝕是由于鋼管在冷加工及熱處理時(shí)引起的，即加工制造過程中奧氏體不銹鋼產(chǎn)生形變較大或熱處理過程中冷卻速度較快而引發(fā)組織相變，或是奧氏體不銹鋼材料與鐵磁性材料接觸后產(chǎn)生滲碳引起材料中鐵素體增加而造成。

1 磁性相關(guān)因素的影響

在不銹鋼只有馬氏體不銹鋼具有強(qiáng)磁性，奧氏體不銹鋼在固溶過程中，可能有奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠竹R氏體，此時(shí)奧氏體不銹鋼就會(huì)產(chǎn)生磁性。通常，奧氏體不銹鋼在熱處理過程中，冷卻速度過快時(shí)也比較容易產(chǎn)生馬氏體。奧氏體不銹鋼材料在其他情況下也可能產(chǎn)生馬氏體，如：加工過程中有較大的形變，與碳素鋼材料緊密貼合接觸時(shí)間較長(zhǎng)或者與之受壓接觸。1.1 奧氏體中元素的影響

奧氏體的穩(wěn)定性由其成分中的各相關(guān)化學(xué)元素含量決定：

（1）Ni元素能夠決定奧氏體不銹鋼的穩(wěn)定性，使鋼在問世時(shí)保持奧氏體組織，但不能單獨(dú)使用，只有其與Cr元素配合使用，才能提高奧氏體的抗腐蝕性能；

（2）Cr 鉻是決定不銹鋼耐酸性能的主要元素，其能與鋼中的碳元素形成鉻的碳化物，因此奧氏體不銹鋼在耐酸腐蝕方面Cr的含量一般不得低于13%；

（3）Mo元素，可以增加不銹鋼的鈍化作用和耐腐蝕性能，防止點(diǎn)蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生；

（4）Ti、Nb都是強(qiáng)碳化合物形成元素，加入奧氏體不銹鋼中可以與碳形成穩(wěn)定的碳化物，以提高奧氏體的抗晶間腐蝕能力。

1.2 熱處理、Ni及鐵素體含量的影響：1.2.1？Ni含量產(chǎn)生的影響

奧氏體材料，在常溫下經(jīng)過較大形變后，由于組織中的晶粒產(chǎn)生變形，有部分奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。所以對(duì)成型后的奧氏體不銹鋼材料，對(duì)Ni的最低當(dāng)量含量進(jìn)行計(jì)算來判斷其奧氏體的穩(wěn)定性，下面就以0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼為例（見表1所示）：

可用公式：

則Δ=8.3% - 11.4% = -3.1%。即Δ

鋼管在焊接成型后，要對(duì)其進(jìn)行熱處理，即將鋼管加熱到1010℃～1150℃，經(jīng)過保溫，使不銹鋼鋼的組織全部轉(zhuǎn)換為奧氏體組織。此時(shí)如若冷卻速度大于不銹鋼臨界冷卻速度，將有部分奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織。

1.2.3？鐵素體含量超標(biāo)的影響：

由鐵碳合金狀態(tài)圖可知，碳溶于γ-Fe中形成的固溶體稱為奧氏體，碳溶于α-Fe中形成的固溶體稱為鐵素體。因此奧氏體不銹鋼組織在開始凝固時(shí)，其組織中可解析出α-Fe晶粒，與周圍的其它組織共同作用才可產(chǎn)生γ-Fe晶粒組織。因此α-Fe在向γ-Fe轉(zhuǎn)變的過程中，由于各元素間的相互組合，致使部分碳元素溶于α-Fe中，從而在奧氏體不休鋼組織中產(chǎn)生了部分鐵素體，甚至在冶煉時(shí)由于各種元素的匹配及雜質(zhì)控制不到位，而導(dǎo)致奧氏體組織中鐵素體含量超標(biāo)。

在我們的使用過程中，至少碰到過3次國(guó)產(chǎn)304/321/316鋼管和法蘭鐵素體超標(biāo)問題。表現(xiàn)為產(chǎn)品對(duì)磁鐵有吸引現(xiàn)象。

對(duì)于300系列奧氏體不銹鋼產(chǎn)品，鐵素體含量較高時(shí)，不僅降低材料的耐腐蝕性能，還會(huì)降低材料的韌性。而更可怕的是，當(dāng)產(chǎn)品用于高溫環(huán)境時(shí)，材料有產(chǎn)生σ等脆性相的危險(xiǎn)。材料一旦發(fā)生嚴(yán)重的脆性相，可能會(huì)帶來災(zāi)難性后果。鐵素體含量過高的問題多數(shù)是由熱處理不當(dāng)引起的，也有化學(xué)成分控制不當(dāng)引起的。此類問題的多次發(fā)生，實(shí)際上反映了某些工廠在工業(yè)化生產(chǎn)中質(zhì)量控制不到位的現(xiàn)狀。2 酸性鈍化的影響

眾所周知不銹鋼進(jìn)行酸洗鈍化處理，是為了在不銹鋼表面形成一種保護(hù)薄膜，來防止或者延緩不銹鋼被腐蝕的速度。由于酸洗鈍化處理的不好，使得鋼管表面明顯的呈現(xiàn)不同的顏色，其中一部分呈過渡酸洗狀態(tài)，就會(huì)造成鋼管表面出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象。就不銹鋼的酸洗鈍化來說，酸洗液的酸度、溫度和鋼管浸泡時(shí)間的長(zhǎng)短都會(huì)影響到酸洗結(jié)果。因而鋼管表面就會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象，為防止產(chǎn)生此種腐蝕現(xiàn)象，鋼管生產(chǎn)廠家如可通過型式試驗(yàn)，并最終確定酸洗液的酸度、溫度和鋼管浸泡時(shí)間等參數(shù)，并要求工人在操作時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行，上述問題就不會(huì)發(fā)生了。

3 結(jié)束語

奧氏體不銹鋼焊接鋼管由于塑性加工而形成部分馬氏體組織，或者由于其化學(xué)成分各元素的匹配問題，致使奧氏體不銹鋼內(nèi)部殘留鐵素體，奧氏體不銹鋼材料與鐵磁性材料接觸后產(chǎn)生滲碳引起材料中鐵素體增加而造成，這時(shí)鋼管表面就會(huì)呈現(xiàn)一定的磁性。不銹鋼材料在酸性鈍化處理過程中，由于酸洗液的酸度、溫度和鋼管浸泡時(shí)間等因素的影響，造成酸性鈍化處理不到位，進(jìn)而造成鋼管表面出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象。

在我們的使用過程中，不單單只是奧氏體不銹鋼焊接鋼管呈現(xiàn)磁性及點(diǎn)蝕現(xiàn)象，其它的奧氏體不銹鋼板材、法蘭、管件等都出現(xiàn)過類似的現(xiàn)象。對(duì)于使用環(huán)境及非磁性要求較為嚴(yán)格的裝置、設(shè)備，可通過熱處理方法固溶處理，重新細(xì)化奧氏體組織晶粒，將殘留的部分馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織。通過提高各元素間的匹配及雜質(zhì)的控制，來減少或者消除鐵素體組織。通過型式試驗(yàn)，確定酸洗液的酸度、溫度和鋼管浸泡時(shí)間等參數(shù)，來提高奧氏體不銹鋼的抗腐蝕能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 不銹鋼、耐熱鋼成分含量標(biāo)準(zhǔn). 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2007

篇8

關(guān)鍵詞：斜井段 鋼管焊接 氣孔

一.工程簡(jiǎn)況

馬鹿塘水電站二期工程位于云南省文山州境內(nèi)最大的河流盤龍河上，麻栗坡縣境內(nèi)。工程以發(fā)電為主要目的,采用混合式開發(fā)，工程等級(jí)為Ⅱ等大(2)型，最大壩高154米，裝機(jī)容量300MW，水庫總庫容5.4565億m3，具有年調(diào)節(jié)能力。

壓力鋼管道采用“三平兩斜”布置方案。上平段底坡10%，管徑5m，長(zhǎng)度約為200m，安裝工程量為580.85t，后接空間彎管；上斜段傾角60度，管徑5m，長(zhǎng)度約162m，安裝工程量為525.92t，后接垂直彎管；中平段為平坡，管徑5m，末端管徑變?yōu)?.8m，長(zhǎng)度約96m, 安裝工程量為218.88t，后接垂直彎管；下斜段傾角48度，管徑4.8m，長(zhǎng)度為174m，安裝工程量為554.57t，后接垂直彎管；下平段管徑4.8m，長(zhǎng)度約30m，安裝工程量為61.81t，后接分岔管。

二、焊接設(shè)備及人員

2.1焊接材料

焊接材料是決定焊接質(zhì)量的主要因素。焊接材料的選擇根據(jù)16MnR的力學(xué)性能、化學(xué)成分、接頭鋼性及鋼管的坡口形式和使用要求選取，選取焊條為E5015焊條。

2.2焊接人員

焊接人員除合格的焊工外，配備專門的焊接技術(shù)人員，焊接檢查員和無損檢驗(yàn)員。參加16MnR鋼焊接施工人員和施工管理人員均進(jìn)行技術(shù)交底，以了解16MnR鋼的焊接特點(diǎn)、控制項(xiàng)目及控制方法。焊工按水利部標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行培訓(xùn)和考核合格，持操作證書和等級(jí)證書的合格焊工上崗。

2.3焊接設(shè)備

在馬鹿塘水電站工程壓力鋼管安裝工程開工前,項(xiàng)目部組織技術(shù)人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)氣候條件進(jìn)行了分析研究。施工地域盤龍河流域地處低緯度地區(qū)，屬南亞熱帶高原季風(fēng)氣候類型，其南面臨海洋，西北與云貴高原接壤。受地形及海拔的較大差異和水汽來源等諸多因素的影響，加之工程施工工作面均在地下洞室進(jìn)行，洞室內(nèi)全年風(fēng)速大于10m/s，洞室地下水資源豐富造成洞內(nèi)濕度過大，相對(duì)濕度過大后易造成焊縫表面氣孔。

馬鹿塘鋼管所有焊縫均為全位置焊縫，項(xiàng)目部原設(shè)想壓力鋼管焊接采用CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊，CO2氣體保護(hù)焊焊接速度快，需要焊工人員少且焊接質(zhì)量較高，同時(shí)對(duì)焊工技術(shù)要求相應(yīng)也較高，經(jīng)多次技術(shù)討論并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作環(huán)境條件，認(rèn)為CO2氣體保護(hù)焊并不能滿足該工程質(zhì)量要求。原因有：（1）風(fēng)速：CO2氣體保護(hù)焊對(duì)風(fēng)速的要求較嚴(yán)格，風(fēng)速等于4~8m/s時(shí)，需在焊接部位設(shè)置擋風(fēng)盒或擋風(fēng)帳篷，當(dāng)風(fēng)速大于8m/s時(shí)，不能采用CO2氣體保護(hù)焊。（2）CO2氣體：上斜井段、下斜井段均為長(zhǎng)距離，CO2氣體不便于運(yùn)至工作面，且CO2氣體保護(hù)焊對(duì)CO2的純度要求較高，要求純度須達(dá)到99.5%，施工所在地域無可生產(chǎn)高純度的CO2企業(yè)。（3）水分：洞室內(nèi)的水汽過大，鋼管安裝后焊縫部位會(huì)迅速被水汽浸濕，焊縫上會(huì)生成大量的水滴；CO2氣體保護(hù)焊對(duì)焊接位置的水分要求很高，焊接部位有水分或CO2氣體的純度不夠也會(huì)產(chǎn)生水分，在焊接過程中會(huì)在焊縫內(nèi)部產(chǎn)生氣孔，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致焊接區(qū)裂紋。

綜合考慮CO2氣體保護(hù)焊的優(yōu)缺點(diǎn)后，計(jì)劃采用手工電弧焊，手工電弧焊的焊接設(shè)備選用ZX7―500型IGBT逆變手工弧焊機(jī)。該焊機(jī)參數(shù)穩(wěn)定、調(diào)節(jié)靈活和安全可靠，適用于全位置焊接，焊縫成型美觀，有完善的保護(hù)，適用于各種焊條，易引弧且飛濺小，比傳統(tǒng)焊機(jī)綜合節(jié)電40%以上，最終所有鋼管安裝焊縫均采用手工電弧焊。

三、鋼管焊接

3.1預(yù)熱

通過分析16MnR鋼的焊接性，此鋼Ceq=0.45%（碳當(dāng)量）超過0.4%。當(dāng)管板厚度δ≥32mm時(shí)，鋼管焊接需要用履帶式電加熱器進(jìn)行100―150ºC加熱0.5h，在馬鹿塘工程中16MnR鋼板厚度為δ〈18~22mm〉的鋼板，鋼管焊接不需要預(yù)熱。

3.2焊接工藝

鋼管對(duì)口前，修整坡口及清理坡口兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)的氧化皮、鐵銹、油污、水跡及其它雜物。定位焊一般焊在后焊?jìng)?cè)坡口內(nèi)，后焊坡口施焊前必須清除定位焊道，定位焊長(zhǎng)應(yīng)為80mm，間距350mm。

焊接檢查員在施焊過程中嚴(yán)格監(jiān)測(cè)和控制道間溫度及焊接線能量，并對(duì)每條焊縫進(jìn)行實(shí)際施焊規(guī)范參數(shù)記錄。雙面焊的焊縫，一側(cè)焊后，另一側(cè)可采用碳弧氣刨清根。清根時(shí)埋弧焊必須清到第一道縫完全露出，手工焊第一道縫必須完全清楚。碳弧氣刨清根用壓縮空氣包含水分和油分加以限制。多層多道焊時(shí)，將每道的溶渣、飛濺仔細(xì)清理，自檢合格后，方可進(jìn)行下一道焊接。焊縫的表面盡可能平滑，咬邊、焊瘤、焊趾過度角過大的部位要用細(xì)紗輪仔細(xì)打磨，使表面光滑平滑平整。每條焊縫進(jìn)行編號(hào)，并記下施焊焊工姓名或代號(hào)存檔。為保證鋼管焊縫焊接質(zhì)量，每班組安排四名焊工同時(shí)進(jìn)行焊接工作。

四、焊接存在問題及解決方案

4.1存在問題

在壓力鋼管焊接過程中，由于受地下洞室氣候條件制約,天氣晴朗時(shí),洞室內(nèi)水汽在中午10點(diǎn)后自行消除,風(fēng)向?yàn)橛尚本撞肯蝽敳苛魍?經(jīng)調(diào)壓井流向露天;天氣陰或者下雨時(shí),洞室水汽終日不退,洞室外部水汽由調(diào)壓井口反流入洞內(nèi),洞內(nèi)相對(duì)濕度更大.由于焊接工作為24小時(shí)工作制,加之08年汛期期間,馬鹿塘地區(qū)雨量較往年多,天氣多半為陰天或雨天,焊縫焊接完成后進(jìn)行超聲波無損檢測(cè)，鋼管焊縫下部多處出現(xiàn)氣孔，氣孔均在焊縫表面下4~ 6mm處，嚴(yán)重影響了焊接質(zhì)量。由于大多數(shù)焊縫均存在同樣問題，且項(xiàng)目所有焊工均參加過昆明掌鷲河供水管道焊接工作，反復(fù)出現(xiàn)同樣的問題，導(dǎo)致焊工心理壓力過大，給壓力鋼管焊接工作帶來很大的影響。

4.2解決方案

1）針對(duì)整個(gè)洞室內(nèi)存在的水汽，在洞內(nèi)斜井底部和頂部各設(shè)置一臺(tái)大功率通風(fēng)機(jī)，根據(jù)天氣變化情況隨時(shí)改變通風(fēng)機(jī)風(fēng)向,不間斷進(jìn)行通風(fēng)，降低洞內(nèi)濕度。

2）在焊接工作進(jìn)行前，對(duì)焊縫表面上的鐵銹進(jìn)行徹底的打磨；

3）焊前預(yù)熱溫度50～75℃，層間溫度50～200℃。預(yù)熱寬度為焊縫中心兩側(cè)各150mm范圍內(nèi)，測(cè)溫點(diǎn)位于被加熱面的反面，距焊縫中心50mm處對(duì)稱測(cè)量，測(cè)溫裝置選用接觸式測(cè)溫儀。焊接環(huán)縫每隔一米測(cè)一對(duì)，不少于10對(duì)，20～30分鐘測(cè)量一次。由于鋼管下部焊縫處水分過大，使用電加熱板存在不安全因素，加熱方式采用采用火焰加熱，加熱設(shè)備選用汽油噴燈，保證焊接過程中水分不進(jìn)入焊接區(qū)域，確保焊縫表面干燥，減少焊接區(qū)氣孔和裂紋生成。焊縫加熱見圖焊縫加熱示意圖。

加熱過程中加熱火焰保持均勻，加熱的速度保持緩慢升溫。定位焊的預(yù)熱溫度50～75℃，背縫清根時(shí)，應(yīng)保證預(yù)熱溫度。每道焊縫保證連續(xù)焊完，因故需中斷焊接時(shí)，至少應(yīng)焊三層以后，并要緩慢冷卻，再次焊接前重新進(jìn)行預(yù)熱。焊接過程中，層間溫度不應(yīng)低于預(yù)熱溫度。層間溫度測(cè)量應(yīng)在焊道上。施焊時(shí)要求內(nèi)外焊縫同時(shí)進(jìn)行,保證焊縫溫度均衡。

4.3處理結(jié)果

采用焊縫預(yù)熱方法后，在鋼管焊縫完成焊接操作后，進(jìn)行超聲波無損檢測(cè)，焊縫焊接區(qū)氣孔大幅減少，焊接區(qū)也無裂紋產(chǎn)生。無損檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的極少氣孔，氣孔均在焊縫表面下1~ 2mm處，原因是在焊接過程中由于個(gè)別焊工技術(shù)原因，更換焊條時(shí)搭接部位產(chǎn)生了個(gè)別氣孔。焊接修補(bǔ)后進(jìn)行超聲波無損檢測(cè)，所有焊縫均為氣孔出現(xiàn)。

5結(jié)語

本文通過對(duì)馬鹿塘水電站壓力鋼管安裝的焊接方法做出總結(jié)，使用的設(shè)備、工具裝備等結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、易于保證質(zhì)量，工藝方法合理、簡(jiǎn)潔，可供同類型工程鋼管焊接過程中出現(xiàn)的問題借鑒參考。

第一作者簡(jiǎn)介：

姓名：胡安和

性別：男

出生年月：1974年5月

職稱：高級(jí)工程師

所學(xué)專業(yè)：水利水電動(dòng)力工程

工作單位：中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司

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關(guān)鍵詞：鋼管拱；焊接工藝評(píng)定；對(duì)接接頭

中圖分類號(hào)： P755.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

1工程概況

湖北恩施至重慶黔江高速公路宣恩至咸豐（鄂渝界）段項(xiàng)目起于宣恩縣曉關(guān)侗族鄉(xiāng)倒洞塘村附近，接恩施至來鳳高速公路宣恩樞紐，經(jīng)宣恩縣的曉關(guān)和咸豐縣的高樂山、丁寨、朝陽寺等地，最后在湖北與重慶兩?。ㄊ校┙唤缣幍南特S縣朝陽寺鎮(zhèn)石門坎附近對(duì)接重慶市的黔江至恩施高速公路重慶段。路線全長(zhǎng)約71km。全線采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度采用80公里/小時(shí)，路基寬度24.5米。全線橋涵設(shè)計(jì)汽車荷載等級(jí)采用公路－Ⅰ級(jí)。

龍橋特大橋橋址區(qū)所在地隸屬湖北省宣恩縣曉關(guān)鎮(zhèn)龍橋村，橋梁起點(diǎn)樁號(hào)K50+649.8，終點(diǎn)樁號(hào)K51+153.8，橋梁全長(zhǎng)504m右幅橋（477.5m左幅橋），橋跨布置為4×30+1-280+3×30m右幅橋（4×30+1-280+2×30m左幅橋），主橋?yàn)?68m上承式鋼管混凝土桁架拱橋。變截面懸鏈線無鉸拱，矢跨比f=1/5，矢高53.6m，拱軸系數(shù)m=1.5。本橋上部主體結(jié)構(gòu)為鋼管拱拱肋。圖1為本橋的基本結(jié)構(gòu)形式。

圖1

2焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)

鋼管拱拱肋為本橋的主要結(jié)構(gòu)，其工地拼裝的焊接接頭類型為鋼管與鋼管的對(duì)接接頭，其實(shí)質(zhì)為鋼板與鋼板的對(duì)接形式，所以在工廠模擬現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，采用鋼板對(duì)接接頭形式，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的平、立、仰全位置焊接工位，選取了與實(shí)際拱肋鋼管相同板厚，相同材質(zhì)的鋼板進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)研究。

2.1試驗(yàn)?zāi)覆?/p>

根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，本橋鋼管拱拱肋實(shí)際采用材質(zhì)為Q345D且化學(xué)成分和力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo)必須達(dá)到《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 1591-2008）【2】的要求。

2.2 試驗(yàn)焊接材料

2.3 試驗(yàn)焊接設(shè)備

氣體保護(hù)焊采用OTC牌XDS-500焊機(jī)。焊接電源均采用直流反極性接法。

2.4 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)

模擬實(shí)際焊接接頭及工位，進(jìn)行了3組對(duì)接接頭試驗(yàn)，試件厚度與拱肋鋼管相同為30mm，試件材質(zhì)Q345D，試件焊接工位分別為平、立、仰位。試件編號(hào)依次為DJ01、DJ02、DJ03，試板材質(zhì)、板厚組合、坡口尺寸、焊接方法、焊接材料。見表1。

表1 試驗(yàn)焊接試件及其內(nèi)容列表

2.5 試件施焊工藝參數(shù)及焊縫檢驗(yàn)

對(duì)接接頭施焊工藝參數(shù)及焊接條件見表2。焊后進(jìn)行焊縫外觀檢查，表面質(zhì)量符合技術(shù)要求。焊接24小時(shí)后對(duì)焊縫進(jìn)行超聲波探傷和X射線檢查，質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ級(jí)【1】。

表2 試驗(yàn)焊接試件施焊狀況

2.6 試件的試驗(yàn)結(jié)果

全熔透對(duì)接接頭分別進(jìn)行了接頭拉伸、焊縫金屬拉伸、低溫沖擊試驗(yàn)、側(cè)彎、接頭硬度和宏觀斷面酸蝕試驗(yàn)。

接頭拉伸、焊縫金屬拉伸、低溫沖擊試驗(yàn)結(jié)果見表3。

側(cè)彎、接頭硬度和斷面酸蝕試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 試驗(yàn)焊接試件的接頭拉伸、焊縫金屬拉伸、低溫沖擊試驗(yàn)結(jié)果

表4 試驗(yàn)焊接試件的接頭側(cè)彎、接頭硬度和斷面酸蝕試驗(yàn)結(jié)果

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1接頭強(qiáng)度

3.1.1評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：焊縫金屬及全熔透對(duì)接接頭拉伸試驗(yàn)的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度不低于基材標(biāo)準(zhǔn)值?！?】

3.1.2結(jié)果分析：由表3試驗(yàn)結(jié)果分析得到：1） 焊縫金屬拉伸試驗(yàn)，焊縫強(qiáng)度（包括屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度）都不低于基材標(biāo)準(zhǔn)值。2） 全熔透對(duì)接接頭的拉伸試驗(yàn)，接頭拉斷強(qiáng)度高于基材標(biāo)準(zhǔn)值。拉斷位置在基材上，表明焊縫的拉斷強(qiáng)度高于基材抗拉強(qiáng)度。

3.2焊縫金屬延伸率

3.2.1評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)規(guī)范要求，延伸率不低于基材的標(biāo)準(zhǔn)值?！?】

3.2.2結(jié)果分析：由表3試驗(yàn)結(jié)果可以看出，所有焊縫金屬的延伸率均在基材標(biāo)準(zhǔn)值之上。

3.3接頭側(cè)彎

3.3.1評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)規(guī)范要求，對(duì)接接頭側(cè)彎180°試樣受拉面上的裂紋總長(zhǎng)不大于試樣寬度的15 %，且單個(gè)裂紋長(zhǎng)度不大于3 mm，則判為合格；當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果未滿足上述要求，則允許從同一試件上再取一個(gè)試樣重新試驗(yàn)，若試驗(yàn)結(jié)果滿足上述要求，則仍判為合格，否則，判為不合格?！?】

3.3.2結(jié)果分析：由表4試驗(yàn)結(jié)果可以看出，對(duì)接接頭的側(cè)彎均合格。

3.4接頭韌性

3.4.1評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)規(guī)范要求，對(duì)接接頭V型缺口-20℃低溫沖擊試驗(yàn)結(jié)果的平均值不低于標(biāo)準(zhǔn)要求最低值34J【2】，見下表，且任一試驗(yàn)結(jié)果不得低于0.7倍的規(guī)定值?！?】

3.4.2結(jié)果分析：由表3試驗(yàn)結(jié)果可以看出，對(duì)接接頭-20℃低溫沖擊功的平均值,Q345D材質(zhì)的接頭不小于34J【2】，且均有一定的富裕量。

3.5接頭硬度

3.5.1評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)規(guī)范要求，接頭的硬度值不大于HV10 350?！?】

3.5.2結(jié)果分析：由表4試驗(yàn)結(jié)果可以看出，各種試件焊縫及熱影響區(qū)硬度較高，且熱影響區(qū)高于焊縫中心。所有試件接頭硬度值均未超過HV10 350的規(guī)定，符合要求。

4 試驗(yàn)結(jié)論

按擬定的焊接工藝和技術(shù)條件對(duì)本橋代表性焊接接頭試件進(jìn)行了焊接和試驗(yàn)，其焊縫金屬拉伸試驗(yàn)、接頭拉伸試驗(yàn)、接頭低溫沖擊試驗(yàn)、接頭側(cè)彎試驗(yàn)和各硬度試驗(yàn)、宏觀斷面酸蝕試驗(yàn)等各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果均符合設(shè)計(jì)文件和規(guī)范的要求。通過試驗(yàn)總結(jié)得出的焊接工藝參數(shù)和措施成功應(yīng)用于本橋鋼管拱拱肋的拼裝對(duì)接，質(zhì)量可靠。

5 結(jié)語

通過模擬鋼管拱拱肋拼裝焊接工位及接頭形式在工廠內(nèi)進(jìn)行了相應(yīng)的焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)研究，各試件經(jīng)外觀檢查、無損探傷、力學(xué)性能試驗(yàn)，結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，所擬定的工藝參數(shù)和工藝措施用于指導(dǎo)實(shí)際焊接，焊接質(zhì)量得到了可靠的保證。為今后類似鋼管拱拱肋拼裝焊接提供了經(jīng)驗(yàn)，儲(chǔ)備了試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

參 考 文 獻(xiàn)：

篇10

關(guān)鍵詞：SA213-T91鋼 小管全氬焊接 單面焊雙面成型 焊接工藝 方法

中圖分類號(hào)：TG136+.2 文獻(xiàn)表識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（b）-0071-02

廣東國(guó)華粵電臺(tái)山發(fā)電廠5×600MW燃煤發(fā)電機(jī)組鍋爐是由上海鍋爐有限公司設(shè)計(jì)制造的2093T/H亞臨界壓力控制循環(huán)鍋爐。鍋爐受壓件安裝焊口數(shù)量約27000個(gè)，末級(jí)過熱器集箱管排采用SA213-T91鋼制造。設(shè)計(jì)壓力為16.6Mpa，工作溫度為540 ℃，焊口屬同種鋼焊接，焊口規(guī)格為φ57×8 mm，共576道焊口（每排管有6根管子，共96排管）。鑒于末級(jí)過熱器部件材質(zhì)用T91鋼的管排為聯(lián)箱結(jié)構(gòu)，管排與管排、管與管之間空間較狹窄，如果采用GTAW+SMAW

的焊接方法，手工焊條電弧焊蓋面時(shí)焊條受空間位置的阻擋，直接影響焊接質(zhì)量。因此，為了保證T91鋼的焊接質(zhì)量，決定此部件采用GTAW焊接工藝，并制定了相應(yīng)切實(shí)可行的焊接工藝規(guī)范、措施、方案。安裝完成后，兩臺(tái)鍋爐的該部件T91鋼焊口經(jīng)檢驗(yàn)一次合格率達(dá)到97.83%。在此將該部件T91鋼的焊接技術(shù)和方法寫出來，與同行共勉。

1 SA213-T91鋼的化學(xué)成分及焊接要點(diǎn)

1.1 T91鋼的化學(xué)成分及焊接性能

T91鋼是馬氏體型耐熱鋼，是在9Cr1Mo鋼的基礎(chǔ)上降低含碳量，嚴(yán)格限制硫、磷的含量，添加少量的釩、鈮元素進(jìn)行合金化，具有良好的熱強(qiáng)性和高溫抗氧化性。T91鋼的供貨狀態(tài)為1040～1090 ℃正火加765～795 ℃回火，組織為回火馬氏體。由表1可知，T91鋼的主要元素為Cr和Mo，Cr是提高鋼材淬透性元素，其在T91鋼中含量較高，大大促進(jìn)了T91鋼的淬硬傾向。因此，焊接T91鋼時(shí)，如果不采取一定的工藝措施，T91鋼有冷裂紋傾向。T91鋼合金總含量為10.534%，根據(jù)相關(guān)資料顯示，對(duì)T91鋼進(jìn)行冷裂紋敏感性試驗(yàn)，結(jié)果表明：T91鋼具有一定的冷裂紋敏感性，焊接前必須進(jìn)行預(yù)熱。同時(shí)T91具有較敏感的熱裂傾向，焊接時(shí)必須控制焊接線能量，層間溫度不能過高。

2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝狀況及焊接要點(diǎn)

上海鍋爐廠設(shè)計(jì)的末級(jí)過熱器聯(lián)箱屬爐膛懸吊結(jié)構(gòu)。施工中考慮到爐膛結(jié)構(gòu)與吊裝方案，決定先將管排和母管吊裝到位固定。焊口為垂直位置固定焊（即橫焊）?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)接管排較密集，管與管間距僅20 mm，管排與管排間距為150 mm，對(duì)口間距存在不均勻現(xiàn)象，因此，這些不利因素在一定程度上增加了焊工施焊操作的難度。焊接過程中，“盲區(qū)”位置使得焊槍角度極難控制，電弧熱量較難于輸送至“盲區(qū)”。如果這時(shí)仍就按常規(guī)的對(duì)口工藝和焊接操作方法，勢(shì)必會(huì)使焊工視線被焊槍瓷嘴和焊絲擋住。這樣導(dǎo)致的后果將會(huì)出現(xiàn)“盲區(qū)”接頭未熔合和根部未焊透，甚至在填充層蓋面焊接過程中也會(huì)出現(xiàn)層間未熔合。管排的焊接“盲區(qū)”。

由于T91鋼合金含量高，焊接時(shí)焊縫受熱溫度過高，若不采取必要的工藝措施，必然導(dǎo)致根層氧化或“過燒”；其焊接性及熔池本身流動(dòng)性較差，熔池粘度很大，焊口根部間隙過小時(shí)極易造成根部未焊透現(xiàn)象。針對(duì)此類缺陷，焊接過程前后采取如下措施。

（1）由于T91鋼液態(tài)金屬流動(dòng)性差，安裝對(duì)口時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大對(duì)口間隙（2.5～3.5 mm）、鈍邊0.5～1.0 mm，防止焊口根部未焊透。

（2）焊槍盡量使用短瓷嘴（長(zhǎng)度45 mm），保證鎢棒尖端銳度。在“盲區(qū)”位置適量將鎢棒（正常約5 mm）多伸出2 mm，這樣在焊接過程中，能正常的將電弧熱量輸送至“盲區(qū)”，使接頭熔合良好。

（3）焊縫根部打底焊時(shí)，選用合適的焊接電流和焊接速度，采用“內(nèi)加絲法”，即在坡口兩邊熔化后，再沿坡口內(nèi)加焊絲熔化，使坡口與焊絲充分熔合形成良好的接頭。這樣既能清晰地看到“盲區(qū)”接頭，又可以看到坡口的熔化程度，同時(shí)又可以保證焊縫根部完全焊透。填充焊和蓋面焊時(shí)，采用側(cè)面送絲，這時(shí)焊工視線能看到“盲區(qū)”接頭處層間熔合的良好程度。

（4）焊縫根部打底焊接時(shí)，要注意不能象焊接一般鋼材那樣，送絲要均勻，不能靠送焊絲的力量來突出根部。鐵水過渡最好采用自由過渡，否則容易造成根部焊縫出現(xiàn)未熔化的焊絲頭。收弧時(shí)特別要注意把弧坑填滿后，等焊接電流衰減下來，才移向坡口邊收弧，防止產(chǎn)生弧坑裂紋。

（5）T91鋼合金含量高，淬硬傾向大。按焊接工藝卡要求，在焊接前先將管口均勻預(yù)熱至150～200 ℃，施焊時(shí)嚴(yán)格控制焊接參數(shù)和焊接線能量，注意接頭收弧質(zhì)量，減少裂紋傾向；層間溫度控制在250～300 ℃，根據(jù)焊接規(guī)程規(guī)定，合金含量高的耐熱鋼（Cr≥3%或合金總含量>5%）在焊接過程中，為防止根層氧化或“過燒”，要對(duì)管口進(jìn)行充氬保護(hù)措施。具體實(shí)施的步驟如下：

①在對(duì)接管口內(nèi)兩側(cè)各200 mm處用水溶性紙封住，使管壁內(nèi)腔形成一個(gè)氣室，為隔絕空氣做準(zhǔn)備。

②按焊接工藝卡要求，在焊接前應(yīng)預(yù)熱至150～200 ℃，用高溫可粘膠布將待焊管口封住，然后利用充氬裝置（皮管端裝上球針）往管口內(nèi)充氬氣。充氬時(shí)間不少于10 min，待氣室內(nèi)有氬氣流出時(shí)開始打底，焊一段把膠布拔開一段。為保證焊縫根部質(zhì)量，最好先將焊口根部打底1/2后，仔細(xì)檢查已焊部分確保無缺陷出現(xiàn)，再進(jìn)行管口另外1/2打底。

③當(dāng)打底至充氬孔（在焊口的最好位置預(yù)留約8 mm），并繼續(xù)往管內(nèi)充氬，待已打完底的填充層焊完，將充氬球針拉出，然后焊上預(yù)留孔，并利用氣室內(nèi)的剩余氬氣完成其填充層，最后完成蓋面層。

3 焊接工藝

（1）焊接方法：鎢極氬弧焊（GTAW），單面焊雙面成型（鎢極為鈰鎢棒，直徑為φ2.5 mm，焊槍瓷嘴直徑為φ8 mm）。

（2）焊接設(shè)備：時(shí)代逆變式WS-400（PNE13-400），直流弧焊機(jī)，高頻引弧，衰減滅弧。

（3）焊接材料：選用日本神鋼生產(chǎn)的TGS-9cb（φ2.4 mm）焊絲，必須具備出廠合格證書，無銹斑，其化學(xué)成分（見表2）。

（4）保護(hù)氣體：氬氣，純度≥99.99%。

（5）焊工：兩名技術(shù)穩(wěn)定、經(jīng)驗(yàn)豐富的持證焊工，并且在施工前經(jīng)過焊前練習(xí)檢驗(yàn)合格。

（6）坡口形式：V型坡口70°，鈍邊0.5～1.0 mm，間隙2.5～3.5 mm，坡口內(nèi)外管壁10～15 mm處打磨出金屬光澤，清除氧化物、鐵銹、油污、油漆等對(duì)焊接有害的物質(zhì)。

（7）焊接規(guī)范參數(shù)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)組合焊口管材、規(guī)格和焊接位置，進(jìn)行一次與實(shí)際相同的模擬試焊，將試樣進(jìn)行外觀檢查及無損檢驗(yàn)。經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐，不斷摸索，使練習(xí)試樣合格，從而得到適合于現(xiàn)場(chǎng)操作的焊接規(guī)范參數(shù)。具體的焊接規(guī)范參數(shù)如表3所示。

4 焊接操作過程

4.1 T91鋼焊接前需進(jìn)行如下的準(zhǔn)備工作

（1）施工技術(shù)資料的準(zhǔn)備：開工前應(yīng)準(zhǔn)備施工作業(yè)指導(dǎo)書、焊口編口、焊接工藝卡、技術(shù)交底詳情。

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)備：施工現(xiàn)場(chǎng)必須提供充足的動(dòng)力電源，做好防風(fēng)擋雨措施，有足夠數(shù)量的WS-400逆變電焊機(jī)。

（3）充氬的準(zhǔn)備：必須提供充足的氬氣，T91鋼小徑管的焊接施工中根層焊接需要充氬保護(hù)；需要準(zhǔn)備可溶紙、鋼針管或球針及氬氣管、高溫膠帶、氬氣流量計(jì)（包括減壓表）、打火機(jī)等。

4.2 作業(yè)內(nèi)容

（1）坡口加工及檢查：坡口制備用機(jī)械加工的方法，不允許使用火焰切割。由于末級(jí)過熱器為聯(lián)箱結(jié)構(gòu)，應(yīng)仔細(xì)檢查整排管口的打磨質(zhì)量以及管內(nèi)預(yù)制充氬區(qū)封堵情況，避免出現(xiàn)重新對(duì)口的返工現(xiàn)象。

（2）預(yù)制充氬區(qū)：根據(jù)焊接鋼管的內(nèi)徑，裁剪可溶紙，折疊成圓錐狀，圓錐底面的直徑應(yīng)比鋼管的內(nèi)徑稍大，填塞進(jìn)鋼管里。

（3）對(duì)口：對(duì)口時(shí)應(yīng)采用專用夾具（對(duì)口鉗），嚴(yán)禁強(qiáng)力對(duì)口。對(duì)口錯(cuò)口不得超過 1.0 mm，坡口間隙應(yīng)修整到規(guī)定尺寸。遇到有錯(cuò)位的管口用預(yù)置的木尖來調(diào)整，對(duì)口尺寸如圖1所示。

（4）預(yù)熱：根據(jù)工藝卡要求，點(diǎn)焊前應(yīng)預(yù)熱到150～200 ℃（履帶式加熱器）。

（5）充氬：坡口處母材溫度符合要求后，開始充入氬氣。充氬針頭采用球針，使用時(shí)將球針彎成90°，探進(jìn)坡口，順坡口內(nèi)壁進(jìn)行充氬。焊口環(huán)周用高溫膠帶將焊口封住。

（6）點(diǎn)焊固定：往管內(nèi)充氬時(shí)間不少于10 min后進(jìn)行根層點(diǎn)焊，點(diǎn)焊焊縫長(zhǎng)15～20 mm，厚度3 mm，點(diǎn)焊位置在11點(diǎn)到1點(diǎn)之間，為了避免其它管子由于前面焊接后的收縮而影響對(duì)口質(zhì)量，先把一整排管（6根）全部焊口點(diǎn)焊定位好，以防止對(duì)口間隙變化。點(diǎn)焊處若焊縫背面呈亮白色，則保護(hù)效果良好；若顏色發(fā)暗沒有光澤，則需要完善充氬工作。此時(shí)將被氧化的點(diǎn)焊縫磨掉，重新進(jìn)行點(diǎn)焊。

（7）打底層焊接：點(diǎn)焊自檢合格后進(jìn)行打底焊接。為了保證根層焊縫質(zhì)量，采用前后各一名焊工進(jìn)行對(duì)焊。一人打底焊，一人充氬，這樣有利于相互檢查。管徑規(guī)格φ57×8mm為控制層間溫度，保證焊接接頭質(zhì)量?jī)?yōu)良，一次預(yù)熱3個(gè)焊口為宜。焊接順序，由1-2-3-4或1-4-2-3順序進(jìn)行。

（8）填充蓋面焊接：完成打底后，仔細(xì)檢查底層焊縫，確認(rèn)無缺陷后，按表3焊接工藝參數(shù)來完成填充層、蓋面層的焊接。焊工在焊接所有后一道焊縫前，都應(yīng)確認(rèn)層間溫度，可用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀輔助驗(yàn)證，待層間溫度降到250～300 ℃的溫度后才可以開始焊接。為了提高工作效率，采用焊完一道焊口的一個(gè)焊道后，停下來進(jìn)行第二道焊口的一道焊道的焊接，以后依次類推。在焊接過程中，焊槍與工件的角度保持在80～85°之間，焊絲與工件的角度保持在10°左右。同時(shí)要注意焊道接頭和收弧質(zhì)量，收弧時(shí)應(yīng)將熔池填滿，各層焊接接頭應(yīng)錯(cuò)開，蓋面層焊道應(yīng)圓滑過渡到母材。

5 檢驗(yàn)結(jié)果

按檢驗(yàn)規(guī)程DL/T821、DL/T820-2002規(guī)定和DL/T869-2004質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)T91鋼焊縫進(jìn)行100%射線檢測(cè)并加50%超聲波檢測(cè)，1#、2#鍋爐末級(jí)過熱器T91鋼焊口一次合格率分別為：97.57%和98.09%，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。具體檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

6 結(jié)論

檢驗(yàn)結(jié)果表明：末級(jí)過熱器T91鋼只要采用合理的焊接參數(shù)，嚴(yán)格控制對(duì)口間隙、預(yù)熱溫度、層間溫度、焊接熱輸入量，運(yùn)用正確的操作方法，合理安排焊接順序，采取必要的工藝措施，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)范，最大限度的減少了焊接“盲區(qū)”未熔合、焊縫根層“過燒”和根部未焊透接頭的出現(xiàn)，并能獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，保證機(jī)組的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄒勇，梁亞軍，薛龍，等.焊接機(jī)器人管道全自動(dòng)打底焊研究[J].電焊機(jī)，2008（8）.