不銹鋼復(fù)合鋼管焊接工藝要點(diǎn)分析

張國偉

摘 要：不銹鋼復(fù)合鋼管具備良好的防腐蝕性能，并且使用壽命較長，受到了人們的關(guān)注和青睞。本文基于此主要來探究不銹鋼復(fù)合鋼管焊接工藝的相關(guān)特性，同時針對內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管的焊接參數(shù)來探究其存在的質(zhì)量問題，提出相應(yīng)的解決對策。

關(guān)鍵詞：內(nèi)襯不銹鋼 復(fù)合鋼管 焊接工藝

1、不銹鋼復(fù)合材料焊接工藝的特點(diǎn)

1.1基層、復(fù)層的焊接特點(diǎn)分析

在進(jìn)行不銹鋼鋼管焊接的過程中，一般來說所選擇的基層與復(fù)層的焊接工藝需要區(qū)分開來，這樣才能夠最大程度上保證復(fù)合鋼管的性能穩(wěn)定，不失去其本身的性能。

在基層與基層的焊接工藝上需要選擇的焊條和焊絲應(yīng)當(dāng)與基層的材質(zhì)契合；在復(fù)層與復(fù)層的焊接上，則焊條和焊絲的選擇應(yīng)當(dāng)與復(fù)層的材質(zhì)相吻合。

一般復(fù)層的焊接工藝需要與不銹鋼相同，而基層的焊接工藝與珠光體鋼類似?？偠灾鶎优c基層的不銹鋼焊接工藝、復(fù)層與復(fù)層的不銹鋼焊接工藝主要的施工手段比較簡易，在實際的施工過程中相關(guān)工作人員也具備了一定的經(jīng)驗。

1.2過渡層焊接特點(diǎn)分析

很多情況下，選擇的焊接工藝相關(guān)參數(shù)錯誤使得過渡層的焊接出現(xiàn)基層焊接正常，但是復(fù)層的合金材料受到嚴(yán)重的影響，摻入大量的其他元素，影響到鋼強(qiáng)度；另一方面焊接工藝選擇不當(dāng)也會導(dǎo)致復(fù)層在焊接過程中金屬受到影響，金屬之間的塑性強(qiáng)度大幅降低，并且抗腐蝕性能也會受到一定影響。因此，過渡層的不銹鋼鋼管焊接工藝上，要選擇以奧氏體填充材料來進(jìn)行輔助焊接，所選擇的奧氏體填充材料中主要以高含量鉻元素發(fā)揮作用。在過渡層焊接過程中還需要含有一定的鐵素體，提升焊接部位的抗裂性能，保證鋼管的質(zhì)量要求。同時在進(jìn)行復(fù)層和基層的焊接過程中，應(yīng)當(dāng)以抗逆程度較小的層面作為焊接的基本要求。

1.3過渡區(qū)組織特點(diǎn)

過渡區(qū)主要包含基層和復(fù)層的結(jié)構(gòu)分子的共同特性，既有基層分子的性質(zhì)也有復(fù)層分子的性質(zhì)。在進(jìn)行焊接的過程中，極容易出現(xiàn)接頭處出現(xiàn)碳擴(kuò)散現(xiàn)象以及合金燒毀的現(xiàn)象。如果在過渡區(qū)焊接過程中選擇的焊接工藝不符合基層或者復(fù)層的基本要求，就容易使得過渡區(qū)電流過大，電流增加會影響到復(fù)層的抗腐蝕性結(jié)構(gòu)，降低復(fù)層的強(qiáng)度，影響到不銹鋼復(fù)合鋼管的質(zhì)量。因此在過渡區(qū)進(jìn)行焊接工藝的選擇上需格外重視焊接材料的選取。

2、復(fù)合管焊接

2.1復(fù)合管焊接工藝要求

焊接場所應(yīng)采取防風(fēng)、防寒等措施，確保施焊環(huán)境不低于5℃，當(dāng)風(fēng)速>2m/s、相對濕度>90%時，禁止施焊。焊接前，應(yīng)把準(zhǔn)備焊接的區(qū)域25mm范圍內(nèi)清理干凈，確保無切割和加工的切削液、油、鐵銹、水垢或其他有害物質(zhì)，以免焊接過程中產(chǎn)生氣孔等缺陷。

2.2復(fù)合管端部封焊

由于復(fù)合管的基層和復(fù)層只是通過擠壓使內(nèi)外壁貼合在一起，接觸面存在空氣、水分和油污等雜質(zhì)，所以焊接過程中，受熱會分解為水蒸氣和CO2氣體，影響焊縫質(zhì)量，產(chǎn)生氣孔等缺陷。另外，由于復(fù)層和基層之間不易熔合在一起，所以需要對復(fù)合管坡口一側(cè)的端部進(jìn)行封焊。封焊層可以起到封底焊作用，還可以增加坡口尖端不銹鋼層的有效厚度，提高接頭的抗腐蝕性能。

封焊選用較小的焊接電流，較快的焊接速度，電弧擺幅不宜過大，圓周均勻堆焊兩層。采用φ1.6mm、ER309L焊絲，電流一般應(yīng)控制在60A左右，以防止不銹鋼復(fù)層被燒穿。封焊后，用砂輪機(jī)將坡口修磨成25゜±2.5゜角，鈍邊約lmm。

2.3復(fù)合管組對及定位焊

復(fù)合管組對及定位焊管子組對前，用丙酮或酒精清洗坡口兩側(cè)25mm范圍。為了保證管子組對的精度，需采用工裝。把管子坡口一側(cè)放到角鋼2內(nèi)，扭動把手6，利用絲桿4將管子壓緊，再把另一根管子按照相同的方法壓緊，保證坡口間隙符合工藝要求的2-3mm，并且周圈均勻。測量對接完的焊口，內(nèi)外壁要求齊平，錯邊量不能超過復(fù)層壁厚的10%，且≤2mm。

由于打底焊時會產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，影響打底焊背面成形，因此需要進(jìn)行定位焊。定位焊采用三點(diǎn)焊法，每個焊點(diǎn)單面焊雙面成形，長度一般為10-15mm，厚度為2-3mm。定位焊工藝必須與打底焊一致，采用φ2.4mm、ER308L焊絲，電流一般應(yīng)控制在80-90A。

由于復(fù)層材質(zhì)是不銹鋼，管子內(nèi)部焊縫會產(chǎn)生嚴(yán)重的氧化，為保證焊縫成形和焊縫質(zhì)量，管子內(nèi)部必須進(jìn)行充氬氣保護(hù)。充氬氣前，需要用紙膠帶將所有的管口進(jìn)行封閉，然后進(jìn)行充氬，氬氣流量為5-14L/min。

2.4復(fù)合管對接焊

檢測定位焊縫，不得有裂紋及其他缺陷，若發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)及時清除。用砂輪機(jī)將所有定位焊焊點(diǎn)的兩端修磨成緩坡狀，以保證打底焊接頭完全熔透。保證定位焊后的坡口角度為50°±5°。

復(fù)合管對接焊時，共需要焊接4層，全部為單層單道焊。由于復(fù)合管焊接的特殊性，需要采用三種不同的焊接材料來焊接，因此嚴(yán)禁焊材亂用，必須嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝。

3、焊接中的注意事項

3.1層間溫度控制

在不銹鋼復(fù)合鋼管的焊接過程中，控制層間溫度對于不銹鋼復(fù)合鋼管的性質(zhì)具有有效的保護(hù)作用。不銹鋼復(fù)合鋼材的自身導(dǎo)熱系數(shù)比碳鋼導(dǎo)熱系數(shù)低2/3，當(dāng)不銹鋼復(fù)合鋼材長時間處于高溫狀態(tài)之下，其內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞，從而使得不銹鋼復(fù)合鋼材在后期的使用過程中焊接部位出現(xiàn)質(zhì)量問題。因此在進(jìn)行不銹鋼復(fù)合鋼材的焊接過程中，一般需要將溫度控制在140℃以下，這樣不僅能夠有效完成焊接工藝，而且也能夠最大程度保證不銹鋼復(fù)合鋼管的質(zhì)量。

控制不銹鋼復(fù)合鋼管焊接過程中的溫度問題可以采用水冷卻法處理，即在焊接的過程中需要保證不銹鋼復(fù)合鋼管兩側(cè)都進(jìn)行一定的冷卻，保證兩側(cè)性質(zhì)相同，從而在最短的時間內(nèi)將焊接部位的溫度降低到140℃以下，保證不銹鋼復(fù)合鋼管的性能不受到損壞。

3.2焊接氣泡的處理

在焊接過程中，往往會由于不銹鋼復(fù)合材料的突然加熱而使得周圍空氣溫度上升，當(dāng)這部分受熱空氣無法排出鋼管內(nèi)部時，在焊接的過程中就會出現(xiàn)氣泡現(xiàn)象，其會在一定程度上影響到焊接部位的質(zhì)量和強(qiáng)度。

對于焊接氣泡的處理手段一方面可以通過控制溫度的方式，在焊接的過程中一邊控制溫度一邊進(jìn)行焊接工作，降低周邊空氣溫度的上升。另一方面可以采用氣體排出的方式，在焊接施工工藝之前，首先在焊接部位開8mm左右的口，在焊接施工過程中，受熱氣體就會從小孔中排出，而不會影響到焊接部位的效果。

3.3磁偏吹的處理問題

不銹鋼復(fù)合鋼管在焊接管口的過程中出現(xiàn)磁偏吹現(xiàn)象也是比較常見的，這主要是因為在實際的焊接過程中，由于二線接觸點(diǎn)的關(guān)系而產(chǎn)生一定的電流，電流產(chǎn)生磁場，從而造成磁偏吹現(xiàn)象出現(xiàn)。

對于磁偏吹現(xiàn)象的處理方式是降低焊接部位與實際接觸點(diǎn)之間的距離，這樣就能夠有效的降低磁偏吹現(xiàn)象出現(xiàn)。如果在焊接過程中已經(jīng)出現(xiàn)了磁偏吹現(xiàn)象，那么應(yīng)當(dāng)將線圈進(jìn)行一定的纏繞，將不銹鋼復(fù)合鋼管焊接過程中產(chǎn)生的磁力進(jìn)行一定的抵消。線圈纏繞之后如果磁偏吹現(xiàn)象更加嚴(yán)重，說明纏繞方向錯誤，這時只需要將線圈纏繞反方向?qū)嵤┚湍軌蛴行У牡窒艌霈F(xiàn)象。

4、結(jié)語

不銹鋼復(fù)合鋼管因其既具有碳鋼或合金鋼的力學(xué)性能，又具有不銹鋼的耐蝕性等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛運(yùn)用。為了保證不銹鋼復(fù)合鋼材焊接工藝的質(zhì)量，過渡層的焊接是保證復(fù)合管焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。此外，內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管的使用不僅降低了制造成本，又確保了厚度以保證強(qiáng)度，同時達(dá)到了管路內(nèi)部防腐的要求，大大提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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