不銹鋼管道焊接內(nèi)保護(hù)環(huán)的工程應(yīng)用

陳躍

摘要：TIG焊接不銹鋼管時(shí)，保護(hù)管內(nèi)焊管道內(nèi)部焊縫縫至為關(guān)鍵，采用管道焊接內(nèi)保護(hù)環(huán)及導(dǎo)氣同裝置，合理減少管道內(nèi)充氬面積，提高保護(hù)氣體對(duì)焊縫的保護(hù)效果，提高焊接質(zhì)量，同時(shí)大大縮短焊接時(shí)間，節(jié)約保護(hù)氣體，降低施工成本。

關(guān)鍵詞：不銹鋼管道;焊接;內(nèi)保護(hù)環(huán);導(dǎo)氣閥;應(yīng)用

不銹鋼是一種穩(wěn)定的性能、耐腐蝕、光亮的表面和高強(qiáng)度的鎂合金。它滿足了許多要求，目前已應(yīng)用于許多行業(yè)。不銹鋼焊縫復(fù)雜，焊接困難，難以控制。因此，有必要研究焊接工藝中的質(zhì)量問題，以消除焊接質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

一、不銹鋼管道焊接過程的質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)

1.技術(shù)控制。不銹鋼管工藝控制的實(shí)施主要是管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、更改和消除施工中的技術(shù)問題，遵守焊接工藝和技術(shù)操作標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)控制的主要內(nèi)容是：焊接過程中是否按照工程圖紙進(jìn)行，是否按照標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程和程序進(jìn)行制造，是否按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)檢查施工現(xiàn)場(chǎng)，以及是否保持對(duì)不銹鋼焊接工藝的。

2.焊接工藝質(zhì)量控制。焊接工藝質(zhì)量控制主要包括焊接前、焊接工藝和焊接后質(zhì)量控制。焊接前質(zhì)量控制主要是一種設(shè)計(jì)方案和焊接前過程，以確定是否存在影響質(zhì)量的因素。焊接工藝質(zhì)量控制是焊接工藝全過程的科學(xué)監(jiān)控。焊后質(zhì)量控制主要是指產(chǎn)品施工后的質(zhì)量控制和抽樣檢驗(yàn)。

二、不銹鋼管道焊接過程的質(zhì)量控制措施

1.選擇不銹鋼的最佳材料。不銹鋼管有兩種焊接材料：含鉬、不含鉬。不同的焊接材料具有不同的高溫和高壓承受能力。因此，有必要確定母材的化學(xué)成分作為選擇焊接材料的依據(jù)。Cr-Ni-Mo合金通常被廣泛應(yīng)用以獲得明顯的效果。選擇極低碳含量作為焊接材料可以大大提高不銹鋼管道的強(qiáng)度。使用極少量的焊接材料也有助于更好地控制管線的材料含量，避免偏析。如果材料含有大量銅，則焊接材料更容易受到輻射。

2.精確控制不銹鋼管道的焊接電流。焊接電流在實(shí)際操作過程中可能會(huì)增加或減少，可能會(huì)對(duì)焊道效率產(chǎn)生不利影響。增大或減小特定焊接電流可以嚴(yán)重影響整個(gè)不銹鋼管的焊接質(zhì)量。因此，操作人員在焊接不銹鋼管時(shí)，必須精確控制整個(gè)管線的焊接電流，因?yàn)楹附淤|(zhì)量會(huì)影響焊接質(zhì)量、性能、焊條熔化速度、母材熔深等。

3.不銹鋼管道焊接控制過程要嚴(yán)格評(píng)定。不銹鋼管道也因每個(gè)分類標(biāo)準(zhǔn)的牌號(hào)而異。合金劃分成鉻系、鎳鉻系不銹鋼;根據(jù)不銹鋼的金屬結(jié)構(gòu)，可以是奧氏、馬氏、鐵素不銹鋼。奧氏不銹鋼由于其優(yōu)異的焊接性能、簡(jiǎn)單的焊接工藝以及焊接接頭的高度柔韌性，在很大程度上應(yīng)用于管道焊接。

三、內(nèi)保護(hù)環(huán)裝置

從不銹鋼管的焊接特點(diǎn)出發(fā)，研制了不銹鋼管內(nèi)保護(hù)環(huán)，主要由兩個(gè)內(nèi)襯環(huán)組成，在管內(nèi)形成局部保護(hù)區(qū)。然后，受保護(hù)氣體通過導(dǎo)氣閥，這不僅減少了受保護(hù)氣體的流量，而且通過提高焊接區(qū)的保護(hù)質(zhì)量和熱影響范圍，改善了受保護(hù)氣體的流量。此裝置主要用于DNl00以上有色金屬管的焊接。首先，選取6mm厚的橡膠做為密封板?？梢愿鶕?jù)要焊接的管材的直徑來選擇橡膠板的直徑。一般來說，直徑應(yīng)大于管道內(nèi)徑2-4mm，以便更好地密封管道。厚度為4mm的圓形鋼板用作兩側(cè)的夾板，以確保橡膠板的剛度。直徑小于橡膠板直徑10-20mm。用四個(gè)螺釘固定，打開圓形鋼板開口，安裝導(dǎo)氣閥和氣體高速聯(lián)接頭。作為氣體保護(hù)的進(jìn)氣孔，橡膠板沒有孔。因此，2套保護(hù)環(huán)一起用來形成管道內(nèi)的局部保護(hù)區(qū)。在苯加氫工程下為219 X 8mm和tkl59 minx7mm規(guī)格不銹鋼鋼管的總長(zhǎng)度為318.5m，其中4）219 mmx 8 min的294.5min和4）159 x7 mm管道，焊接接頭237 mm。在焊接過程中對(duì)內(nèi)保護(hù)環(huán)設(shè)施使用上述防護(hù)措施已取得良好效果。

四、按傳統(tǒng)整管充氳的工藝方法

為了防止不銹鋼管中的焊接，整個(gè)管都用充氬。管道的兩端必須封堵、充氬，并為每個(gè)焊口焊接。完成第二個(gè)接頭的焊接后，管道的兩端將被封堵、充氬，以此類推。直到完成所有焊接接頭。此方法在生產(chǎn)環(huán)境中消耗大量氦。對(duì)于手動(dòng)鎢極氬弧焊，封底焊接的氬氣流量應(yīng)為≥18L/min，氫和填充焊接的氣流應(yīng)為>8L/min。

1.在焊接之前更換管道內(nèi)的空氣。在此計(jì)算中，理論上所需的氬氣的量基于相同長(zhǎng)度（管道數(shù)N=23）和長(zhǎng)度L′=14m（每個(gè)管道平均10個(gè)焊口）以及平均L1=1.4m氬氣的量。

2.計(jì)算焊接時(shí)間和氬氣量，焊接時(shí)間約40分鐘，理論40×8=320升氬氣量;封底焊大約需要一段時(shí)間20分鐘，理論上需要20×18=360升氬氣量，因此在237×320+360=161 160升的237道口焊接的氬氣量總和，傳統(tǒng)焊接時(shí)間為237h。使用的氬氣量總和為753018 L，為氬氣139.5瓶的理論時(shí)間為631.6小時(shí)，79 d即每天8小時(shí)。

五、采用管道內(nèi)部局部充氬保護(hù)環(huán)的工藝方法

1.焊接前的更換周期。每個(gè)焊接接頭中由充氬保護(hù)的段長(zhǎng)度為450mm，充氬保護(hù)的焊接接頭的總長(zhǎng)度為106.7m，因此v2'=3350.5 L。如果C=9，則所有管道的氬氣量需求為V1'=30155L。計(jì)算替換時(shí)間t=1206.2 min=20.1 h=2.5 d。

2.計(jì)算焊接時(shí)間和氬氣量。焊接工藝與充氬相同。不銹鋼管中充氬部分受保護(hù)時(shí)：氬的使用量為257.1小時(shí)32天（每天8小時(shí)），轉(zhuǎn)換成35.4瓶。根據(jù)這一分析，氬氣量總量占25.4%（139.5瓶）。局部充氬時(shí)間（32d）僅為傳統(tǒng)充氬時(shí)間（79d）的40.5%。具體而言，局部充氬2.5d的替代時(shí)間僅為傳統(tǒng)工藝（49.3d）的5.1%。

本項(xiàng)目中不銹鋼的焊接通內(nèi)局部充氬管道的方法保護(hù)氬。焊口焊接237不銹鋼管的焊縫質(zhì)量測(cè)量單位為GB 3323"金屬熔化焊射線探傷"。合格Ⅰ級(jí)，為100%合格率。工程實(shí)踐表明，管道內(nèi)局部充氬保護(hù)優(yōu)于傳統(tǒng)方法，可控制管焊保護(hù)質(zhì)量，降低施工成本。

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