運(yùn)用搖擺焊工藝提高不銹鋼管道焊接質(zhì)量

陳德勇

（四川電力建設(shè)二公司　四川成都　610000）

運(yùn)用搖擺焊工藝提高不銹鋼管道焊接質(zhì)量

陳德勇

（四川電力建設(shè)二公司四川成都610000）

搖擺焊是手工氬弧焊的一種焊接手勢(shì)，在核電行業(yè)焊接施工中應(yīng)用較為廣泛，適用于任何材質(zhì)的薄管壁管道的無(wú)障礙手工氬弧焊接，尤其適用于不銹鋼管道焊接。運(yùn)用搖擺焊焊接的焊縫表面成型十分美觀，焊波均勻整齊，不銹鋼焊縫表面顏色呈金黃或紫銅色，且搖擺焊技術(shù)難度適中，易于推廣。

搖擺焊；焊接質(zhì)量；不銹鋼管道

引言

不銹鋼管道在火力發(fā)電機(jī)組中的廣泛的應(yīng)用于化水系統(tǒng)、油系統(tǒng)及其他腐蝕介質(zhì)的管路中，不銹鋼管道的焊接，是這些系統(tǒng)安裝過(guò)程中的關(guān)鍵工序之一。不銹鋼管道焊接質(zhì)量的好壞，直接影響到不銹鋼管道內(nèi)壁的清潔，關(guān)系到水、汽、油等介質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)的清潔度，對(duì)機(jī)組安全穩(wěn)定的運(yùn)行有著重要的意義。由于傳統(tǒng)的焊接方法線能量輸入過(guò)大，焊縫在450～800℃溫度區(qū)間停留過(guò)長(zhǎng)，在晶界附近結(jié)合生成（Cr、Fe）23C6碳化物并在晶間沉淀析出，形成晶粒邊界附近區(qū)域的貧Cr現(xiàn)象，引起晶間腐蝕，弱化焊縫的耐腐蝕能力。再則，不銹鋼在焊接過(guò)程中還易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕斷裂、熱裂紋及再熱裂紋，這些都是我們焊接施工過(guò)程中的難點(diǎn)。

為了更好的保證不銹鋼管道的焊接質(zhì)量，我們借鑒核電領(lǐng)域的焊接手勢(shì)——搖擺焊，采取相應(yīng)的施工方法和施工工藝，組織焊工學(xué)習(xí)、培訓(xùn)，有效地提高了不銹鋼管道的焊接質(zhì)量。

1　坡口制備及選擇

（1）不銹鋼管道坡口的制備及選擇應(yīng)符合《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》（DL/T869-2012）及《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》管道篇（DL5190.5-2012）的要求，并應(yīng)采用機(jī)械方法加工。搖擺焊較傳統(tǒng)焊法相比，對(duì)口間隙應(yīng)比傳統(tǒng)焊法大1～2mm。

（2）焊件在組裝前必須將坡口及附近母材內(nèi)、外壁表面的油、漆、銹清理干凈，直至發(fā)出金屬光澤，清理范圍每側(cè)各為10～15。必要時(shí)可用銼刀或砂紙將不銹鋼管道坡口上的毛刺清除掉，施焊前，用不銹鋼刷及丙酮將管端、坡口面及內(nèi)外壁30mm以內(nèi)的臟物清洗干凈。

（3）焊件對(duì)口時(shí)一般應(yīng)做到內(nèi)壁齊平，如有錯(cuò)口，其錯(cuò)口值按設(shè)計(jì)要求不得大于1mm。

（4）焊接組裝時(shí)應(yīng)將待焊工件墊置牢固，禁止采用強(qiáng)力對(duì)口，以防止產(chǎn)生附加應(yīng)力和變形。

2　焊前準(zhǔn)備

（1）選擇大角度氬弧焊槍（角度大于90°）及大號(hào)瓷嘴。

（2）焊接設(shè)備調(diào)試完畢，工作正常。

（3）焊接材料的選擇應(yīng)符合國(guó)家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，且應(yīng)符合《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》（DL/T869-2012）之要求，焊接材料的保管、清洗、發(fā)放應(yīng)有專人負(fù)責(zé)，并做好相關(guān)記錄。

（4）焊接材料應(yīng)有質(zhì)量證明書(shū)、出廠合格證；焊接材料無(wú)質(zhì)量證明書(shū)或質(zhì)量證明書(shū)不全，對(duì)其質(zhì)量有懷疑者不得投入使用。

3　搖擺焊基本要點(diǎn)

（1）搖擺焊焊接需要在母材上高頻引燃，宜選用高頻引弧焊機(jī)，常用的直流逆變焊機(jī)ZX7-400也能滿足工藝要求。

（2）焊接過(guò)程中要充分利用手腕的靈活擺動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接的全過(guò)程。

（3）搖擺焊的實(shí)質(zhì)就是焊槍焊嘴靠挨坡口一側(cè)母材高頻引燃電弧，送絲，使焊絲在坡口母材一側(cè)形成熔滴，由于表面張力，該熔滴與該側(cè)母材短路過(guò)渡相連，然后焊嘴小范圍左右扇型滾動(dòng)擺動(dòng)，擺到坡口另一側(cè)，隨著焊嘴（熱源及Ar氣流保護(hù)遷移的方向）的擺動(dòng)，該溶滴被牽引到坡口另一側(cè)，等溶滴與另一側(cè)母材形成穩(wěn)定的熔池（焊縫）后再擺回到母材原來(lái)一側(cè)，整個(gè)過(guò)程中，送絲應(yīng)穩(wěn)而快，不間斷，在熔寬一定時(shí)，焊絲頭不脫離Ar氣的保護(hù)。如此反復(fù)，直至形成整個(gè)焊縫。（見(jiàn)圖1）

圖1　焊縫形成示意圖

（4）搖擺焊的技術(shù)參數(shù)與傳統(tǒng)焊法有所不同，所用焊槍瓷嘴與手柄角度比一般焊槍角度大（>90°），焊槍瓷嘴口端部略粗，宜選用8#瓷嘴。以全氬弧焊42×5的1Cr18Ni9Ti管子為例，傳統(tǒng)焊法的對(duì)口間隙為2～3mm，搖擺焊法的間隙為4mm，電流及電壓較傳統(tǒng)焊法略小，參數(shù)具體見(jiàn)表1。

表1　傳統(tǒng)焊法與搖擺焊的技術(shù)參數(shù)對(duì)比

與傳統(tǒng)焊法一樣，搖擺焊也應(yīng)采用內(nèi)充氬保護(hù)，比較成熟的內(nèi)充氬工藝為密閉氣室內(nèi)充氬，本工法同樣適用。

（5）搖擺焊氬氣流量大小根據(jù)瓷嘴孔徑來(lái)選擇，由于搖擺焊瓷嘴緊貼工件表面，保護(hù)氣體能充分的保護(hù)焊縫，氬氣流量應(yīng)控制在8～10L/min。另外，鎢極伸出長(zhǎng)度5～9mm。

（6）施焊時(shí)，焊槍與工件表面應(yīng)成70～80°。瓷嘴緊貼工件坡口，以瓷嘴為著力支撐點(diǎn)。

（7）點(diǎn)固焊一般選用定位塊固定，點(diǎn)固焊接材料、焊接工藝、焊接人員要求與正式施焊時(shí)相同。大徑厚壁管點(diǎn)固焊，采用“定位塊”法點(diǎn)固在坡口內(nèi)，點(diǎn)固焊不少于3點(diǎn)，“定位塊”材質(zhì)應(yīng)與母材相當(dāng)。去除“定位塊”時(shí)不得損傷母材，并將殘留焊疤清除干凈、修磨平整。

（8）氬弧焊打底后的焊縫應(yīng)連續(xù)完成。被迫中斷，應(yīng)采取防止裂紋產(chǎn)生的措施，再焊時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查確認(rèn)無(wú)誤后方可按工藝要求繼續(xù)施焊。氬弧焊打底層厚度不得小于3mm。

（9）進(jìn)行多層焊接時(shí)，必須在前一層焊接完經(jīng)清理、檢查無(wú)誤后，方能進(jìn)行次層焊接；層與層之間焊接接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)不小于10mm。施焊中，應(yīng)保證焊接接頭和收弧質(zhì)量，收弧時(shí)停止搖擺，一般在熔池中多加絲，慢慢拉開(kāi)電弧，并繼續(xù)送出保護(hù)氬氣3～5s。

（10）嚴(yán)禁在被焊工件表面引燃電弧、試驗(yàn)電流或隨意焊接臨時(shí)支撐物。焊接接地線必須連接牢固。

（11）焊接完成后，清除焊縫區(qū)域的藥皮和飛濺，保持焊縫圓滑、清潔、美觀。

4　搖擺焊優(yōu)勢(shì)分析

（1）表面成型十分美觀，焊波均勻整齊，焊縫寬窄基本一致（不超過(guò)0.5mm），幾乎沒(méi)有高低差，焊縫兩側(cè)熔合較好，不易產(chǎn)生咬邊，從根本上改善了不銹鋼表面成型不夠美觀的質(zhì)量問(wèn)題。（如圖2所示）

圖2　傳統(tǒng)焊法與搖擺焊法對(duì)比圖

（2）由于搖擺焊采用小規(guī)范焊接，線能量小，對(duì)焊縫的熱輸入量小，單層厚度也比傳統(tǒng)焊接方法薄，焊縫在高溫區(qū)停留時(shí)間較短，加之焊嘴Ar氣的保護(hù)，焊縫表面顏色呈金黃或紫銅色，杜絕了焊縫表面的氧化。再則，較低的溫度，也從源頭上防止了晶間腐蝕的發(fā)生，增強(qiáng)了焊縫的耐蝕性。

（3）搖擺焊技術(shù)難度并不大，易于推廣，以一個(gè)熟練高壓焊工為例，只需經(jīng)過(guò)10多天練習(xí)，即可以達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)操作的條件。

5　結(jié)束語(yǔ)

從公司焊接施工歷史來(lái)看，運(yùn)用搖擺焊在金堂工程還屬首次，此次技術(shù)報(bào)告也還很淺顯，理論知識(shí)也非常有限。為此，筆者有幾點(diǎn)想法及建議：

（1）從長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)看，公司已有進(jìn)軍核電行業(yè)的意圖，由于搖擺焊的諸多優(yōu)點(diǎn)，其本身就更適合核電行業(yè)的施工要求，是核電工程質(zhì)量的保證。熟練的掌握搖擺焊手式，從焊接施工來(lái)講我們擁有了先機(jī)。

（2）應(yīng)對(duì)搖擺焊工藝進(jìn)行深入研究，實(shí)現(xiàn)其工藝的不斷完善和持續(xù)改進(jìn)。

（3）應(yīng)從焊工培訓(xùn)工作入手，摸索出一套比較完善的搖擺焊培訓(xùn)方法，必要時(shí)是否可以考慮到外單位學(xué)習(xí)。

（4）公司焊接技藝比較突出的一部分焊工，是否可以考慮按核電焊工考核標(biāo)準(zhǔn)《民用核承壓設(shè)備焊工及焊接操作工考核和取證辦法》取核電行業(yè)的合格證。

TG457.6

A

1673-0038（2015）38-0257-02

2015-8-7