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    貴陽不銹鋼厚壁管道的焊接實踐

    文章來源:貴陽鑫源鋼鐵貿易中心 http://www.asiahaptics2020.com 

    詳細介紹材質為X6CrNiMoTi17-12-2的不銹鋼厚壁管道焊接方法,重點敘述在焊接過程中需特別注意的關鍵環節,以及焊接實際操作要點。

    1概述

    馬鋼2250mm熱軋薄板生產線是馬鋼“十一五”技術改造和結構調整工程項目中的關鍵生產線,其設計年產550t熱軋帶鋼,其中供冷軋原料225t,供平整分卷機組原料80t,供橫切機組原料50t,直發商品卷195t。工廠設計由是SMS-DEMAG總負責,馬鋼設計院負責轉化設計,關鍵設備從德國進口,國內配套加工。主軋線共有10個液壓系統,最大工作壓力Pmax29MPa,由SMS-DEMAG提供厚壁管道材料,材質全部采用德國DIN2462標準中X6CrNiMoTi17-12-21.4571下同)的不銹鋼管道,液壓管道施工過程中要求最高、焊接難度最大的是覫114.3×20厚壁管的焊接,數量多達40t,一方面材料數量是限定的,另一方面管道安裝后返工難度更大。

    2焊接性分析

    X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管主要用于軋機區和卷取機區的液壓管道,要求對焊接頭內表面成形良好,不內凹,焊瘤較小,確保液壓系統要求的清潔度和焊縫經X射線探傷不低于Ⅱ級標準。從表1中的化學成份可知:X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼屬于鉻鎳18-8型奧氏體不銹鋼,只是其化學成分與其他的鉻鎳18-8型奧氏體鋼略有不同,主要是Mo的含量較高,但其可焊性較好。

    1)鉻鎳奧氏體鋼,導熱系數約為碳鋼的1/3,線膨脹系數比低碳鋼約大50%,在自由狀態焊接時易產生較大的焊接變形。(2)焊縫晶間腐蝕:在焊態(焊后未經熱處理的狀態)已有鉻的碳化物的沉淀,因而形成貧鉻層,最易于出現在焊接線能量過大或多層焊的條件下。(3)焊縫金屬中存在一定量的穩定化元素(Ti、Nb等),焊縫中穩定化元素和碳的數量比,要比母材規定值大一些較好。(4)刀蝕:在焊接工藝上,首先要減少近縫區過熱。(5)熱裂傾向;采用的焊接工藝應盡可能減少熔池過熱和接頭的應力,減少焊接電流,盡可能采用小的線能量和小截面的焊道。

    3焊接材料的選用

    X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼雖然可焊接性好,但對于含Ni量小于10%~15%18-8系列的奧氏體鋼(見表2),最為有效的提高焊縫抗裂性的手段,就是使焊縫成為γ+δ雙相組織,特別是在多層焊的根部封底焊道或熔合比較大的情況下,焊縫成分被母材所稀釋而得不到足夠數量的δ相,這時應采用獲得更多一些δ相(4%~12%)的焊絲或焊條,提高奧氏體化元素Mn、C、N的含量。

    根據母材實際的化學成分(見表2)和焊接性分析,選用的焊絲型號為H0Cr20Ni14Mo3,直徑為覫2.5mm,焊條型號為A022,直徑為覫2.5mm,其化學成分參見表3、表4。

    4焊接過程

    4.1焊接方法

    針對壁厚δ=20mm,直徑φ=114的厚壁不銹鋼管和系統要求,采用前三層用氬弧焊(TIG)焊接,后四層用手工電弧焊蓋面的焊接方法,可以降低焊接成本,提高工作效率。4.2管道切割根據已往工程施工經驗,不銹鋼管的切割和坡口加工一般用等離子切割機進行,存在切口不整齊,而且針對大量覫114×20X6CrNiMoTi17-12-2鋼管若依然用此方法切割和加工坡口,將對管材的材質和性能造成一定的影響,而且效率極低,尤其是等離子切割時的熔渣處理也較困難。在實際操作中選用帶式鋸床鋸切速度快,且切口整齊。

    4.3坡口形式與坡口加工

    4.3.1坡口形式,在焊接過程中按照《現場設備、工業管道焊接施工及驗收規范》(GB50236-98)的坡口形式(見圖1)加工坡口,此種形式加工坡口,一般都留有0.5~1mm的鈍邊,但在焊接覫114×20X6CrNiMoTi17-12-2鋼管操作過程中發現:留鈍邊的坡口在焊縫根部成形較差或融合不良現象,在X射線底片上反映出來就是未焊透,直接影響評片效果,為此在試件焊接時將坡口形式改為圖2所示尺寸,就解決了上述問題。

    4.3.2坡口加工

    在實際操作中用機械坡口機進行加工,并用角向磨光機對毛刺進行處理,保證焊接質量。

    4.4焊條、焊絲處理

    焊條在使用前需在150℃的溫度烘干1~2h,焊絲在使用前應將其表面的油污、雜物清理干凈。

    4.5管道內壁充氣保護

    對于X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管道,在焊接時背面充氮氣(N2)或氬氣(Ar)都能起到較好保護作用,但氮氣較氬氣價格低,在要求不高的場合充N2較為經濟。對介質清潔度要求高的系統,如液壓伺服系統對油的清潔度要求很高,需對不銹鋼管道進行酸洗、沖洗,管內充N2時,根部焊縫的兩側發黑,在酸洗過程中難以清除,影響酸洗外觀效果,若充Ar時就會減少此現象,經過酸洗后焊縫就顯得光亮、美觀。

    5焊接工藝參數

    根據X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管道的焊接要求,制定覫114×20管道的焊接工藝,鎢極為釷鎢極,噴嘴直徑為覫12mm,熔滴過渡形式為噴射過渡,焊絲送進速度為20cm/min。其他工藝參數詳見表5。

    6焊接操作要點

    1)不允許在焊件上隨便引弧,接地連接板宜用不銹鋼并使之與焊件緊密接觸。(2)盡量采用小電流,比碳鋼小10%~15%的電流。(3)宜窄焊道,運條要穩,電弧要短,角度正確,收弧時弧坑要填滿。(4)多層焊時應仔細清除前一道熔渣,并檢查有無缺陷,尤其是在對口定位的焊縫在正式施焊時必須清除干凈。(5)立焊時,宜采用滅弧焊,間斷時間要短,立焊和仰焊時需選用比平焊小一些的焊條。(6)為了防止過熱,采取速冷卻原則,可以用浸濕的棉布平鋪焊縫加速冷卻,等焊縫冷卻到60℃以下,再進行下一道焊接。(7)焊后表面處與檢驗,清除殘留物、飛濺物和表面氧化層,其目的是提高抗腐蝕性。

    7焊接檢驗

    焊接后首先進行焊縫外觀檢查,然后進行X射線探傷和機械性能檢驗。根據德國DIN標準中X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管的抗拉強度要求為490~690N/mm2,焊接后通過試件力學實驗實際抗拉強度為570~580N/mm2;經過X射線探傷檢測,焊縫均達Ⅱ以上標準。

    8結論

    通過解決德國DIN標準中X6CrNi-MoTi17-12-2不銹鋼管的焊接過程中的焊接材料選用、管道切割、焊接坡口加工和焊接工藝參數確定等關鍵環節,滿足外方設計和施工規范標準要求,為實現液壓系統管道材料國產化進行了實踐。

    www.asiahaptics2020.com 貴陽厚壁鋼管。貴陽不銹鋼管。

     

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