不銹鋼厚壁管全位置焊接方法及工藝.doc

不銹鋼厚壁管全位置焊接方法及工藝 1 焊接性分析 (1)1Cr18Ni9Ti 不銹鋼13311mm 大管水平固定全位置對接接頭主要用于化工設(shè)備中需要耐熱耐酸的管道中，焊接難度較高，對焊接接頭質(zhì)量要求很高，內(nèi)表面要求成形良好，凸起適中，不內(nèi)凹，焊后要求PT、RT檢驗(yàn)。以往均采用TIG焊或手工電弧焊，前者效率低、成本高，后者質(zhì)量難以保證且效率低。為既保證質(zhì)量又提高效率，采用TIG內(nèi)、外填絲法焊底層，MAG焊填充及蓋面層，使質(zhì)量、效率都得到保證。 (2)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，特別在全位置焊接時更突出，以往對MAG（Ar+1%2% O2）焊不銹鋼，一般只用于平焊及平角焊，未見全位置焊的報道及資料。在MAG焊過程中，焊絲伸出長度必須小于10mm，焊槍擺動幅度、頻率、速度及邊緣停留時間配合適當(dāng)，動作協(xié)調(diào)一致，隨時調(diào)整焊槍角度，使焊縫表面邊緣熔合整齊，成形美觀，以保證填充及蓋面層質(zhì)量。 2 焊接方法及焊前準(zhǔn)備 2.1 焊接方法 材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti，管件規(guī)格為13311 mm，采用手工鎢極氬弧焊打底，混合氣體（CO2+Ar）保護(hù)焊填充及蓋面焊，立向上的水平固定全位置焊接。 2.2 焊前準(zhǔn)備 （1）清理油、污物，將坡口面及周圍10 mm內(nèi)修磨出金屬光澤。 （2）檢查水、電、氣路是否暢通，設(shè)備及附件應(yīng)狀態(tài)良好。 （3）按尺寸進(jìn)行裝配，定位焊采用肋板固定（2點(diǎn)、7點(diǎn)、11點(diǎn)為肋板固定），也可采用坡口內(nèi)定位焊，但必須注意定位焊質(zhì)量。 （4）管內(nèi)充氬氣保護(hù)。 （5）管子裝配定位圖見圖1。 圖1 3 TIG焊工藝 3.1 焊接參數(shù) 采用2.5 mm的Wce-20鎢極，鎢極伸出長度46 mm，不預(yù)熱，噴嘴直徑12 mm，其它參數(shù)見表1。 表1 TIG焊工藝參數(shù) 32 操作方法 （1）管子對接水平固定焊縫是全位置焊接。因此焊接難度較大，為防止仰焊內(nèi)部焊縫內(nèi)凹，打底層我們采用仰焊部位（六點(diǎn)兩側(cè)各60）內(nèi)填絲，立、平焊部位外填絲法進(jìn)行施焊。 （2）引弧前應(yīng)先在管內(nèi)充氬氣將管內(nèi)空氣置換干凈后再進(jìn)行焊接，焊接過程中焊絲不能與鎢極接觸或直接深入電弧的弧柱區(qū)，否則造成焊縫夾鎢和破壞電弧穩(wěn)定，焊絲端部不得抽離保護(hù)區(qū)，以避免氧化，影響質(zhì)量。 （3）由過6點(diǎn)5mm處起焊，無論什么位置的焊接，鎢極都要垂直于管子的軸心，這樣能更好地控制熔池的大小，而且可使噴嘴均勻地保護(hù)熔池不被氧化。 （4）焊接時鎢極端部離焊件距離2 mm左右，焊絲要順著坡口沿著管子的切點(diǎn)送到熔池的前端，利用熔池的高溫將焊絲熔化。電弧引燃后，在坡口一端預(yù)熱，待金屬熔化后立即送第1滴焊絲熔化金屬，然后電弧擺到坡口另一端，給送第2滴焊絲熔化金屬，使二滴鐵水連接形成焊縫的根基，然后電弧作橫向擺動，兩邊稍作停留，焊絲均勻地、斷續(xù)地送進(jìn)熔池向前施焊。 （5）在填絲過程中切勿擾亂氬氣氣流，?；r注意氬氣保護(hù)熔池，防止焊縫氧化。焊后半圈時，電弧熔化前半圈仰焊部位，待出現(xiàn)熔孔時給送焊絲，前兩滴可以多給點(diǎn)焊絲，避免接頭內(nèi)凹，過后按正常焊接。 （6）12點(diǎn)收尾處打磨成斜坡狀，焊至斜坡時，暫停給絲，用電弧把斜坡處熔化成熔孔，最后收口。注意焊到后半圈剩一小半時應(yīng)減小內(nèi)部保護(hù)氣體流量到3 L/min，以防止氣壓過大而使焊縫內(nèi)凹。 33 常見缺陷的產(chǎn)生原因及預(yù)防 （1）未焊透：焊接電流小，根部間隙小，焊接速度過快、焊槍角度不正常等均易產(chǎn)生未焊透的缺陷。根部間隙一定不能小于3.5 mm，合適的焊接電流和正確調(diào)整焊槍角度就可避免產(chǎn)生未焊透。 （2）氧化嚴(yán)重：打底焊時，管內(nèi)充壓裝置未能起到良好的保護(hù)作用，焊縫背面將氧化；焊接過程中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。充氧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。 （3）夾渣、夾鎢：焊接過程中，若焊絲端頭在高溫過程中脫離了氬氣保護(hù)區(qū)，在空氣中被氧化，當(dāng)再次焊接時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。 （4）內(nèi)凹：裝配間隙小，焊接過程中焊槍擺動幅度大，致使電弧熱量不能集中于根部，產(chǎn)生了背面焊縫低于試件表面的內(nèi)凹現(xiàn)象。電弧熱量盡量集中于根部，仰焊部位多給點(diǎn)焊絲可避免內(nèi)凹。 4 MAG焊工藝 41 焊接參數(shù) 噴嘴直徑20 mm，噴嘴至試件距離68mm，層間溫度150 。焊縫厚度11 mm，其它工藝參數(shù)見表2。 表2 MAG焊工藝參數(shù) 42 操作方法 （1）焊前注意噴嘴，導(dǎo)電嘴是否清理干凈，氣體流量的大小是否合適，清理打底層表面，控制層間溫度。（2）因填充、蓋面層用氣體保護(hù)焊，焊絲伸出長度的長短對焊接過程的穩(wěn)定性影響較大，焊絲伸出長度越長，焊絲電阻值增大，焊絲過熱而成段熔化，結(jié)果焊接過程不穩(wěn)定，金屬飛濺嚴(yán)重，焊縫成形不良，對熔池的保護(hù)不好；焊絲伸出長度過短，則焊接電流增大，噴嘴與工件的距離縮短，焊接視線不清，焊道成形不良，同時若焊絲伸出長度過短，還會使噴嘴過熱，造成飛濺物粘住或堵塞噴嘴，從而影響氣體流量。 （3）焊接時，焊槍角度要跟管子軸線垂直，因?yàn)楣茏邮菆A的，所以焊槍角度要隨時變化，這樣才能保證焊縫質(zhì)量，避免焊縫產(chǎn)生氣孔、夾渣等現(xiàn)象。焊接時采用小月牙形擺動，兩側(cè)稍作停留穩(wěn)弧，中間速度稍快，這樣可以避免焊出的焊縫凸起、不平整；上、下接頭都要越過中心線510 mm，后半圈填充、蓋面仰焊接頭時，可把前半圈引弧焊接位置磨一個緩坡，使后半圈接頭時不致于產(chǎn)生缺陷；填充時，要注意坡口邊緣不要被電弧擦傷，以備蓋面層焊接。蓋面時，應(yīng)在坡口邊緣稍作停頓，以保證熔池與坡口更好地熔合，焊接過程中，焊槍的擺動幅度和頻率要相適應(yīng)，以保證蓋面層焊縫表面尺寸和邊緣熔合整齊。 43 常見缺陷的產(chǎn)生原因及預(yù)防 （1）氧化：MAG線能量較大，層溫較高，或焊絲表面有氧化雜質(zhì)，都會導(dǎo)致氧化。焊前清理干凈，控制層溫和用較小的線能量都可避免氧化。 （2）夾渣：焊槍角度不正確，或兩邊停留時間不夠，均容易產(chǎn)生夾渣。 44 混合氣體 Ar+1%2%O2適用于平焊及平角焊，而全位置焊縫成形很差，全部在坡口中間呈凸起狀，特別是在仰焊位置更為嚴(yán)重，甚至使下一層無法進(jìn)行焊接，但在保護(hù)氣中加一定量的CO2后情況有所改善，經(jīng)我們多次調(diào)整試驗(yàn)認(rèn)為Ar中加入18%25%的CO2較為合適，最后選用75%Ar+25% CO2，筆者認(rèn)為CO2多點(diǎn)可以起到冷卻作用，從而使焊縫不至于凸起，達(dá)