奧氏體不銹鋼管道的焊接及焊后熱處理探討

陳強(qiáng)

【摘 要】隨著奧氏體不銹鋼管道在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的大量應(yīng)用，有關(guān)奧氏體不銹鋼管道的焊接技術(shù)以及焊接后熱處的影響，越來(lái)越受到管道工程施工人員的關(guān)注，特別是由于于焊接方法或焊接工藝不當(dāng)而引起不銹鋼管嚴(yán)重銹蝕的現(xiàn)象，己成為不銹鋼管工程中突出的質(zhì)量問(wèn)題。為此，本文首先就奧氏體不銹鋼的焊接工藝進(jìn)行分析，之后對(duì)焊后熱處理進(jìn)行了探討，以及如何施工焊接確保質(zhì)量作一簡(jiǎn)要論述。

【關(guān)健詞】奧氏體不銹鋼 焊接工藝 熱處理

1奧氏體不銹鋼管道的焊接工藝

1.1焊接施工程序

圖1 焊接施工程序

1.2對(duì)口質(zhì)量要求

內(nèi)壁齊平，如有錯(cuò)口，其錯(cuò)口值應(yīng)符合下列要求：

對(duì)接單面焊的局部錯(cuò)口值不應(yīng)超過(guò)壁厚的10%，且不大于1mm。

對(duì)口應(yīng)將焊口表面及面?zhèn)?5mm母材內(nèi)，外壁的油、漆、垢、及氧化層等清理干凈，直至露出金屬光澤，并對(duì)坡口表面進(jìn)行檢查，不得有裂紋、重皮、毛刺及坡口損傷等缺陷。若設(shè)計(jì)有要求時(shí)，還應(yīng)對(duì)坡口表面進(jìn)行滲透探傷。

采用手工電弧焊前，應(yīng)將焊口坡口兩則100mm范圍內(nèi)包上石棉布，以防飛濺污染母材。

推薦的坡口形式如下：

壁厚δ在3<δ≤16mm時(shí)，選用V形坡口，其坡口形式見(jiàn)圖3。

圖3 3<δ≤16mm時(shí)， V形坡口坡口形式

焊接材料選用按與母材化學(xué)成分相同或相近的原則進(jìn)行，具體按焊接工藝卡的要求執(zhí)行。

1.3焊接流程

管徑小于60mm或壁厚小于6mm的管道采用全氬弧焊焊接。管徑大于60mm或壁厚大于6mm的管道采用氬弧焊打底，手工電弧焊蓋面的焊接工藝。氬弧焊打底時(shí)最好采用搖把焊焊法操作，確保根層及蓋面層的質(zhì)量。點(diǎn)固焊，其焊接材料、焊接工藝、焊工和預(yù)熱溫度等應(yīng)與正式施焊相同。在坡口根部點(diǎn)固焊時(shí)，點(diǎn)固焊后應(yīng)檢查各個(gè)焊點(diǎn)質(zhì)量，如有缺陷應(yīng)立即清除，重新進(jìn)行點(diǎn)焊。厚壁大徑管若采用填加物方法點(diǎn)固，當(dāng)去除臨時(shí)點(diǎn)固物時(shí)，不應(yīng)損傷母材，并將其殘留焊疤清除干凈，打磨修整。

點(diǎn)焊的焊縫長(zhǎng)度、高度及點(diǎn)數(shù)，可參照表1的要求執(zhí)行。

表1 點(diǎn)焊的尺寸要求

管徑厚度δ（mm） δ≤4 δ>4

點(diǎn)焊長(zhǎng)度（mm） 6-10 10-20

點(diǎn)焊高度（mm） <3 ≤0.7δ且≤6

點(diǎn)數(shù) 2-4 4-6

因特殊需要焊檔板對(duì)口時(shí)，對(duì)口所用的擋板及卡具應(yīng)與母材相同或相近，其焊接材料、焊接工藝與正式焊接相同，卡具拆除應(yīng)用砂輪割除。

1.4焊接工藝要點(diǎn)分析

焊接工藝規(guī)范應(yīng)嚴(yán)格按焊接工藝卡的規(guī)定執(zhí)行。宜采用小電流、短電弧、小擺動(dòng)、小線能量的焊接方法。嚴(yán)禁在被焊件表面引弧、試電流或隨意焊接臨時(shí)支撐物。采用鎢極氬弧焊打底的根層焊縫檢查后，經(jīng)自檢合格后，方可進(jìn)行下次焊接層，直至完成。氬弧焊時(shí)，斷弧后應(yīng)滯后關(guān)氣，以免焊縫氧化。氬弧焊打底時(shí)薄壁管焊接時(shí)，背面應(yīng)充氬保護(hù)，采用可溶紙封堵做成氣室。見(jiàn)圖5。

直徑大于194mm的管子宜采取二人對(duì)稱焊，焊前為保證首層氬弧焊道質(zhì)量，管道內(nèi)必須充氬氣保護(hù)，防止合金元素?zé)龘p及氧化，大徑奧氏體不銹鋼管道焊口內(nèi)充氬裝置見(jiàn)圖6，為防止氬氣從對(duì)口間隙中大量泄漏，焊前需在坡口間隙中貼一層高溫膠帶，焊接過(guò)程中隨時(shí)將妨礙焊接操作的那部分高溫膠帶撕去，每次撕去的長(zhǎng)度視保護(hù)情況而定。內(nèi)充氬裝置在第一層電焊蓋面檢查合格后方可撤除。

圖5 小徑不銹鋼管道內(nèi)充氬裝置

圖6 大徑不銹鋼管道內(nèi)充氬裝置

施焊中，應(yīng)特別注意接頭和收弧的質(zhì)量，收弧時(shí)應(yīng)在坡口一側(cè)熄弧并將熔池填滿防止出現(xiàn)縮孔。多層多道焊的接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，焊道嚴(yán)禁一次成型。焊接時(shí)應(yīng)按焊接工藝要求進(jìn)行溫度控制，當(dāng)層間溫度過(guò)高時(shí)，應(yīng)停止焊接，直至母材降至工藝要求的溫度。再焊時(shí)，應(yīng)仔細(xì)檢查并確認(rèn)無(wú)裂紋后，方可按照工藝要求繼續(xù)施焊。對(duì)需做檢驗(yàn)的隱蔽焊縫，應(yīng)經(jīng)檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行其他工序。焊口焊完后應(yīng)進(jìn)行清理，經(jīng)自檢合格后在焊縫附近用記號(hào)筆寫上焊工的鋼印代號(hào)，或其它永久性標(biāo)記。

2 焊后熱處理

2.1焊后熱處理采用電加熱的方法

熱處理的加熱寬度，從焊縫中心算起，每側(cè)不小于管子壁厚的3倍，且不小于60mm。熱處理的保溫寬度，從焊縫中心算起，每側(cè)不小于管子壁厚的5倍，以減少溫度梯度。焊縫的焊后熱處理溫度、恒溫時(shí)間及升降溫速度，應(yīng)嚴(yán)格按照熱處理工藝卡的規(guī)定執(zhí)行。熱處理加熱時(shí)，力求內(nèi)外壁和焊縫兩側(cè)溫度均勻，恒溫時(shí)在加熱范圍內(nèi)注意兩測(cè)點(diǎn)間溫差應(yīng)低于50℃。進(jìn)行熱處理時(shí)，測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱布置在焊縫中心兩側(cè)，且不得少于兩點(diǎn)，水平管道的測(cè)點(diǎn)應(yīng)上下對(duì)稱布置。焊接接頭熱處理的過(guò)程必須有熱處理曲線記錄圖，并填寫熱處理報(bào)告。

2.2操作注意事項(xiàng)

嚴(yán)禁在被焊工件的母材表面引燃電弧、試電流、或隨意焊接臨時(shí)支撐物。施焊時(shí)應(yīng)特別注意引弧、接頭、收弧處的質(zhì)量，收弧時(shí)應(yīng)把弧坑填滿。多層多道焊的接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，并逐層進(jìn)行自檢合格，方可焊接次層。管子焊接時(shí)，管內(nèi)應(yīng)有防止穿膛風(fēng)的措施。必須在風(fēng)、雨、雪的天氣焊接時(shí)，應(yīng)有相應(yīng)的防止措施。焊接完畢焊工應(yīng)自檢，并標(biāo)識(shí)，焊接施工應(yīng)做到工完料盡，場(chǎng)地清。

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