化學(xué)取樣管及熱工儀表管TIG焊接工藝

摘 要：火電廠檢修經(jīng)常進(jìn)行一些設(shè)備及自動(dòng)化改造，這就涉及到化學(xué)取樣管，熱工儀表管的焊接。測(cè)量溫度和壓力的熱工儀表管、化學(xué)取樣管的直徑都很小且管壁較薄，它的焊接不同于其他較大直徑管子的焊接工藝，要求完全焊透且承壓不堵不漏。因而奧氏體不銹鋼小徑管在電力防腐設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。雖說(shuō)奧氏體不銹鋼焊接性良好，但由于焊接工藝不正確經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)裂紋、氣孔、變形和堵塞等焊接缺陷。本人從焊接工藝和焊接操作方法上分析其原因，結(jié)合自己工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可以通過(guò)不留鈍邊、間隙，打底層焊縫不填絲的方法來(lái)消除上述焊接缺陷，從而獲得焊接質(zhì)量良好的焊接接頭。

關(guān)鍵詞：不銹鋼 小徑管 氬弧焊 焊接工藝分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）09-0-01

一、課題現(xiàn)狀

在我廠的化學(xué)取樣管及熱工儀表管改造工程中，采用了大量直徑較小的奧氏體1Cr18Ni9Ti不銹鋼管作為化學(xué)取樣管及熱工儀表管，取樣管規(guī)格在? 16×3mm-?12×2mm。如我廠主蒸汽壓力取樣管，工作壓力9.8Mpa，工作溫度540℃。取樣管在高溫高壓下運(yùn)行，如不對(duì)其焊接檢修工作提出極為嚴(yán)格的要求，將對(duì)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生很大影響。因此，為了保證焊接質(zhì)量，對(duì)化學(xué)取樣管及熱工儀表管的焊接工藝進(jìn)行探討、修改及應(yīng)用是非常有必要的。2016年在我廠4號(hào)機(jī)組A級(jí)修中，對(duì)化學(xué)取樣管及熱工儀表管進(jìn)行了技術(shù)改造，針對(duì)以往手采用手工電弧焊和氧、乙炔氣焊焊接質(zhì)量不良的現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)分析研究決定采用不留鈍邊或極小鈍邊、間隙，不填焊絲打底層全氬弧直接熔透焊接工藝，經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)是正確的。

二、問(wèn)題的提出及分析

雖然奧氏體不銹鋼焊接性良好的，不易出現(xiàn)焊接缺陷，但在現(xiàn)場(chǎng)具體的檢修過(guò)程中，由于取樣管的直徑太小，剛性較低，焊接后極易產(chǎn)生彎曲變形，需要重新進(jìn)行校正，校正不當(dāng)容易在熱影響區(qū)出現(xiàn)裂紋等缺陷，導(dǎo)致管道的焊接難度不少。由于取樣管運(yùn)行工況在連續(xù)高溫高壓下，不允許出現(xiàn)夾渣、未焊透、裂紋、焊瘤等焊接缺陷，表面成形要求良好，焊縫高度0.5—1mm最佳，沒(méi)有內(nèi)凹。在整體施工前采用手工電弧焊焊接幾十個(gè)焊口，經(jīng)過(guò)金屬探傷發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量差，全部不合格。為此，對(duì)各種焊接方法進(jìn)行比較以后，采用手工鎢極氬弧焊的焊接方法具有操作容易，焊接質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。因此決定以1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼管為試樣，其規(guī)格?14×3mm，采用手工鎢極氬弧焊方法進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)和分析。

三、焊接工藝試驗(yàn)及分析

1.焊前準(zhǔn)備

選用ZX7—400IGBT直流逆變焊機(jī)；極性：直流正接；氬弧焊槍、噴嘴及鎢極的選用：QQ85/160A-1，? 8mm直徑噴嘴，Wce-20鈰鎢極，?1.6mm，鎢極錐度30°；要求氬氣純度≧99.95%。

2.焊接材料

焊絲：TGS-308L，?1.6mm，焊前仔細(xì)清理焊絲上的油污打磨干凈至露出金屬光澤。

3.坡口制備

?14×3mm1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼管8節(jié)，長(zhǎng)度100mm。開(kāi)V型坡口，單邊坡口角度15°-20°，不留鈍邊和間隙，管口齊平，管口兩側(cè)內(nèi)外壁10mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污打磨干凈，直至露出金屬光澤。

4.工藝檢驗(yàn)

4.1焊接工藝參數(shù)：

焊接時(shí)選擇的工藝參數(shù)，必須保證點(diǎn)焊點(diǎn)牢固和焊透，沒(méi)有燒穿現(xiàn)像、焊瘤等缺陷為原則，并保證蓋面層成形美觀、無(wú)缺陷。

具體的焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

截取與焊接用管子相同規(guī)格，200mm管子2節(jié)作為點(diǎn)固對(duì)口工具，對(duì)口處不留間隙。點(diǎn)焊點(diǎn)位于9--11點(diǎn)鐘處，如圖1所示。點(diǎn)焊縫不填絲直接將母材熔化，以減輕管內(nèi)壁的氧化程度。點(diǎn)固長(zhǎng)度3mm左右，工藝參數(shù)見(jiàn)表一。

4.2打底層焊接

將點(diǎn)固好的4件試樣分為兩組，水平固定、垂直固定個(gè)兩件。水平固定管焊接起始位置見(jiàn)圖1，自時(shí)鐘6點(diǎn)處起焊，逆時(shí)針?lè)较蚝钢習(xí)r鐘12點(diǎn)處收弧，再自6點(diǎn)處順時(shí)針?lè)较蛲瓿闪硪话牒缚凇?/p>

打底層的焊接；由于管徑較小、不填絲，在焊接過(guò)程中，焊槍要保持與焊接點(diǎn)切線方向垂直，焊槍噴嘴與試件的夾角要始終保持為 75—80?，最大程度保護(hù)焊接熔池。電弧引燃后待兩側(cè)均勻熔化形成熔池后，速度稍快，勻速向前施焊，焊槍不做擺動(dòng)，盡量做到始終保持鎢極與熔池間距離2.5—3.0mm.

焊接時(shí)從時(shí)鐘6點(diǎn)處起弧，順時(shí)針?lè)较蛳蛏虾钢?2點(diǎn)處，兩面對(duì)稱(chēng)焊接，與點(diǎn)焊處接頭時(shí)要確保完全熔透完成打底層焊接。

4.3蓋面層焊接

蓋面層焊接時(shí)，水平固定管應(yīng)自下而上兩面對(duì)稱(chēng)焊接。施焊時(shí)，電弧引燃必須在坡口內(nèi)并側(cè)采用劃擦法，起弧位置：從6點(diǎn)鐘施焊，電弧引燃后，坡口邊緣熔化形成熔池后，采用間斷送絲法向坡口內(nèi)填充焊絲。送焊絲時(shí)動(dòng)作要輕，不要影響氬氣的流動(dòng)，以免影響氬氣保護(hù)效果。焊絲端頭應(yīng)始終處于氬氣保護(hù)區(qū)，不能脫離保護(hù)區(qū)，以防止發(fā)生氧化。起弧和收弧應(yīng)略低，便于接頭和收弧，收弧時(shí)要填滿弧坑，防止產(chǎn)生縮孔和弧坑裂紋。在焊接過(guò)程中，要注意焊槍?xiě)?yīng)始終保持與施焊切線位置垂直， 焊絲與焊槍的夾角一般為90?。整個(gè)過(guò)程完成后，表面不能有超標(biāo)缺陷。

垂直固定管的蓋面層焊接，在打底焊道上引弧后，焊絲始終靠在焊縫上坡口，焊絲送進(jìn)在焊縫上坡口熔化，通過(guò)焊槍的上下擺動(dòng)將鐵水帶至上下坡口。焊絲送進(jìn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制熔滴大小，否則容易出現(xiàn)滿溢、焊縫上坡口咬邊和焊縫余高不足。焊槍在坡口邊緣間上下擺動(dòng)，電弧熔化焊絲后焊槍向坡口下部邊緣擺動(dòng)，稍做停頓后，焊槍回到坡口上部邊緣，依次循環(huán)。要求熔池形狀和大小基本一致，焊道收尾時(shí)，頭尾搭接10mm，然后用電流衰減法收弧。

4.4焊接工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)論

經(jīng)過(guò)焊前準(zhǔn)備和工藝探討分析后，由具有C類(lèi)鋼材焊接合格證和1類(lèi)壓力容器持證焊工依照上述工藝要求完成了兩組8件的試樣焊接，焊縫外觀經(jīng)評(píng)定合格但是經(jīng)金屬無(wú)損探傷、斷口檢查發(fā)現(xiàn)有4件試樣存在超標(biāo)缺陷。主要原因是第一組水平固定管2件，垂直固定管2件（采用留鈍邊、間隙、打底層焊縫填焊絲的焊接工藝），背面氧化嚴(yán)重，內(nèi)部氧化成渣，4個(gè)焊口無(wú)一合格，根本達(dá)不到質(zhì)量要求；第二組水平固定2件，垂直固定2件（采用不留鈍邊、間隙、打底層焊縫不填焊絲的焊接工藝），4個(gè)焊口全部合格，從而說(shuō)明采用不留鈍邊、間隙、打底層焊縫不填焊絲的焊接工藝是正確的。

四、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用

2016年6月，在我廠4號(hào)機(jī)組A級(jí)檢修中，我們采用上述氬弧焊焊接工藝，對(duì)熱工壓力流量設(shè)備及化學(xué)取樣管進(jìn)行了技術(shù)改造。在對(duì)? 16×3mm 、 ? 14×3mm 、 ? 12×3mm三種規(guī)格 1Gr18Ni9Ti 不銹鋼高壓取樣管的焊接焊口施焊中，一次合格率非常高，效果良好。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)1Gr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼化學(xué)取樣管及熱工儀表管的焊接，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢修焊接中的實(shí)際應(yīng)用中，使我們認(rèn)識(shí)到，運(yùn)用手工鎢極氬弧焊焊接方法，采用不留間隙、不留鈍邊，打底層焊接不填焊絲的焊接，焊縫成型美觀，焊接缺陷少，操作簡(jiǎn)便易學(xué)，可以有效的保證焊接質(zhì)量，同時(shí)可極大的提高工作效率。對(duì)于其它材質(zhì)的小直徑管的焊接，具有一定的借鑒價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]郭延秋.大型火電機(jī)組檢修實(shí)用技術(shù)叢書(shū) 金屬與焊接分冊(cè)[M]中國(guó)電力出版社.2003（09）

[2]李勇.鍋爐壓力容器焊工理論基礎(chǔ)[M]甘肅科學(xué)技術(shù)出版社.1993（10）.

[3]中國(guó)就業(yè)培訓(xùn)技術(shù)指導(dǎo)中心.國(guó)家職業(yè)資格培訓(xùn)教程[M]中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.2006.

[4]武江，周?chē)?guó)萍.焊接手冊(cè)[M]機(jī)械工業(yè)出版社.2001.

作者簡(jiǎn)介：馬云，（1975-），男，高級(jí)技師，助理工程師，長(zhǎng)期從事燃煤火力發(fā)電廠金屬焊接工作。