0Cr18Ni10Ti厚壁钢管的一种焊接新工艺

某石化公司炼油厂改、扩建工程使用的0Cr18Ni10Ti厚壁钢管,规格为273 mm x18 mm。该管线焊接质量的好坏将直接影响到工程的总体质量和生产的安全运行,而打底焊技术是保证其焊接质量的关键。以前传统工艺,重要焊件都是GTAW焊打底,背面充氩保护,不用焊丝或采用实心焊丝。这里介绍的艺是采用药皮焊丝GTAW打底,进行了水平固定管的手工全位置焊接,背面无需充氩保护,减少了辅助工作时间,焊缝质量优良。

1  焊接工艺

1.1  焊接方法

    0Cr18Ni10Ti是奥氏体不锈钢,根据奥氏体不锈钢的焊接特点,考虑到管壁较厚,散热相对较快,选用CTAW打底、SMAW填充盖面的组合焊接方法。焊机选用松下YD- 400SS

1.2焊接材料

    0Cr18Ni10Ti是特殊性能用钢,为保证其正常使用,焊接接头应具有与母材相同的性能。选择TGF347药皮焊丝作为氩弧焊用焊丝,直径2.6 mm,为手工填丝。该焊丝具有背面自保护功能,焊接时焊缝背面不需充氩保护就能保证焊缝质量,焊丝化学成分见表1SMAKr选用A132焊条作为填充材料。

1.3坡口形式及定位焊

    坡口采用V形带钝边的坡口形式。因奥氏体不锈钢线膨胀系数大,焊后焊缝收缩严重。若坡口角度和组对间隙过小,打底焊道最后焊接的部分将出现没有间隙的情况,导致无法完成该焊缝的焊接。选择坡口角度为60° t2.5°.组对间隙为3 -4 mm.坡口尺寸见图1。因其管径较大,定位焊采用四点定位,每点定位焊缝长度10 - 15 mm,定位焊缝厚度1-2 mm

1.4焊前准备

    焊前将坡口两侧各20 mm范同内的浦、污等清理净,管内、外侧都要清理。若清理不干净,这些有机物在电弧高温作用下能分解成燃烧气体,引起焊缝金属产生气孔和增碳,进而使焊接接头的耐蚀性下降。坡口两侧各100 mm的范围内应刷涂料,防止牯附焊接飞溅。

    为保证焊缝质量,防止外界杂质污染焊缝,清理、打磨用的砂轮片、钢丝刷不得用于清理、打磨其它材料,且钢丝刷钢丝的材质应力奥氏体不锈钢。直接与钢管相接触的部分,如接地线、清渣锤等,其材质应与该钢管相同。

1.5焊接工艺及参数

    钨极氩弧焊采用直流正接,钨极为铈钨极,规格2.5 mm,喷嘴直径12mm。焊丝为真空包装,不需烘干处理。焊缝正面需氩气保护,以维持电弧正常燃烧和保护熔池,气体流量10 - 16 L/min。背面不需充氩保护。手工焊条电弧焊采用直流反接,焊条在使用前须经烘干处理,烘干要求为:150℃,烘干1 h

    为保证与根部的熔合良好,打底焊时焊缝不能太厚。收弧时要成缓坡形,熄弧时应填满弧坑,防止弧坑裂纹的出现,如果出现收弧缩孔或弧坑裂纹,应用角向磨光极磨掉重焊。必须在坡口内或焊缝上引弧、熄弧,不可在非焊接部位引弧、熄弧,以免损伤管材,产生局部腐蚀。

    由于0Cr18Ni10Ti是奥氏体不锈钢,为防止出现碳化物析出敏化和晶间腐蚀,层间温度应控制在60℃以下。

2  焊接试验和接头检验

    按以上工艺进行试焊,焊接完成后,外观检查无气孔、焊瘤、凹陷及咬边等缺陷,具有良好焊缝成形。

    对试件进行拉仲、弯曲试验等力学性能测试,均大干520 MPa;面弯、背弯试验也都符合性能要求;射线探伤试验没有发现未熔合、裂纹等缺陷。试验结果表明采用拟定的工艺焊接的管线满足实际生产中的力学性能要求。

3结  论

    采用TGF347焊丝GTAW打底、SMAW填充盖面焊接的0Cr18Ni10Ti厚壁钢管焊接接头质量优良,完全满足使用要求。按上述工艺焊接完成管线,各项检验全部合格,一次投产成功。

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