高寒低溫環(huán)境下不銹鋼管道焊接技術(shù)探析

黃正瑞

中核四0 四有限公司 甘肅嘉峪關(guān) 735100

在高寒低溫環(huán)境當(dāng)中，對不銹鋼管道進(jìn)行焊接時將存在一定的特殊性，在管道內(nèi)部流體的流動會帶走一部分的焊接熱量，且外部寒冷環(huán)境的存在也將對焊接的焊縫冷卻速度進(jìn)行加快，大幅度增加焊接質(zhì)量缺陷的發(fā)生概率，在情況嚴(yán)重時，也很可能因此會對管道運行安全與管道施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。在該情況下，則需要能夠做好焊接技術(shù)的應(yīng)用把握，在保證符合高寒低溫環(huán)境應(yīng)用需求的基礎(chǔ)上保證焊接質(zhì)量。

1 高寒低溫環(huán)境焊接特點

在高寒低溫環(huán)境當(dāng)中對管道及焊接時，將會有較多的焊接影響因素存在，可能因此對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。其中，溫度可以說是對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響的關(guān)鍵因素，如果在熱溫度方面存在差異，也則會使管道的強度存在不同，在降低預(yù)熱溫度時，也將會因此對焊縫綜合指標(biāo)產(chǎn)生影響。在高寒低溫環(huán)境當(dāng)中，無法有效保證焊道的預(yù)熱溫度，在層間溫度保持方面也存在一定的困難，即使完成了焊接工作受到低溫因素的影響，則會使焊道在完成焊接之后溫度快速下降，如果具有較大的拘束度以及具有較快的焊縫冷卻速度，則可能使焊縫出現(xiàn)結(jié)晶區(qū)域偏析的情況，受到較大應(yīng)力場作用時，則可以使焊縫的中心位置形成結(jié)晶裂紋。且當(dāng)焊縫冷卻速度增加時，也將增加冷裂紋敏感性。此外，現(xiàn)場惡劣的環(huán)境與溫度因素也會影響到焊接工人的正常操作發(fā)揮，鋼結(jié)構(gòu)材料、凍土融化等也將因此對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響[1]。

2 焊接控制技術(shù)

2.1 焊前預(yù)熱工作

在高寒低溫環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行不銹鋼管道的焊接工作時，受到施工環(huán)境溫度的影響，則很難保證預(yù)熱溫度能夠滿足要求。在該情況下，對焊接位置進(jìn)行預(yù)熱處理成為了在特殊環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行管道焊接的重要環(huán)節(jié)，通過施焊工作前適當(dāng)預(yù)熱方式的應(yīng)用，則能夠?qū)嵊绊憛^(qū)硬度有效降低，使其中的氫能夠充分逸出，在避免冷形成冷裂紋的情況下實現(xiàn)接頭塑性的改善。如果應(yīng)用的是整體預(yù)熱方式，也能夠?qū)附討?yīng)力起到有效的減小效果。在實際工作開展當(dāng)中，可以先在焊縫的兩側(cè)位置進(jìn)行預(yù)熱處理，保證預(yù)熱范圍在200mm 以內(nèi)。其中，環(huán)形火焰加熱器以及中頻加熱器預(yù)熱是經(jīng)常使用到的方式，對于厚度、類型不同的鋼板來說，需要做好不同預(yù)熱方式的應(yīng)用，如當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)厚度在40mm 以內(nèi)時，可以對火焰預(yù)熱方式進(jìn)行應(yīng)用，如果厚度在40mm 以上，則可以對電加熱方式進(jìn)行使用[2]。

2.2 防寒棚搭設(shè)

在實際焊接工作開展當(dāng)中，溫度因素與作業(yè)環(huán)境將直接影響到焊接質(zhì)量。在該情況下，如果確實需要在高寒低溫環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行管道的焊接處理，做好相關(guān)的溫度保障措施是很關(guān)鍵。其中，做好防寒保溫棚的搭設(shè)可以說是十分有效的一種方式，通過防寒保溫棚的搭設(shè)，則能夠使焊接工作人員能夠在一個相對封閉的環(huán)境當(dāng)中開展工作，如果在單純搭設(shè)防寒棚的基礎(chǔ)上，溫度還無法達(dá)到焊接要求，也可以在棚內(nèi)做好一定加熱設(shè)備的配置。通過該措施的應(yīng)用，最大程度降低具體焊接施工當(dāng)中低溫環(huán)境所產(chǎn)生的獨立影響，有效提升管道焊接施工的質(zhì)量與效率。

2.3 層間溫度控制

在實際焊接工作進(jìn)行當(dāng)中，需要能夠做好焊縫間溫度的科學(xué)控制，在焊縫之間，溫度因素也將直接對管道焊接的應(yīng)力強度以及冷卻速度產(chǎn)生影響，最終影響到管道整體質(zhì)量。對此，則需要能夠在具體焊接工作進(jìn)行當(dāng)中形成充分的重視，在完成某層焊接之后，則需要能夠?qū)缚诘臏囟冗M(jìn)行細(xì)致的檢查，如果同焊接工藝規(guī)定層間溫度相比焊口溫度較低，則需要能夠通過預(yù)熱等方式對焊口進(jìn)行預(yù)熱處理，通過該方式的應(yīng)用，保證層間溫度能夠滿足具體施工需求之后，再進(jìn)行下一層的焊接。

2.4 焊接材料選擇

在焊接工作進(jìn)行當(dāng)中，做好焊接材料的選擇與應(yīng)用也十分關(guān)鍵。其中，抗裂性可以說是判斷材料是否滿足要求的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。在高寒低溫環(huán)境當(dāng)中，在使用不同焊接材料時，也將直接對鋼結(jié)構(gòu)具體焊接工作的進(jìn)行產(chǎn)生不同的影響。對此，在管道焊接工作時則需要在材料選擇方面引起重視，切實保證能夠符合鋼結(jié)構(gòu)強度要求，對焊接材料在熔化后形成的液態(tài)金屬進(jìn)行充分的考慮，避免對焊縫連接強度產(chǎn)生影響。同時，需要盡可能對具有較低氫含量的焊接材料進(jìn)行選擇與應(yīng)用，做好焊接材料保溫措施的使用[3]。

2.5 焊后熱處理

對于冷裂紋來說，通常是在完成之后形成的。在完成管道焊接后，管道內(nèi)部的金屬組織結(jié)構(gòu)將處于一個成型的階段，如果在該階段管道溫度下降快速，則將會因此對管道內(nèi)部的晶體組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，并因此影響到焊接質(zhì)量。對此，在形成冷裂紋之前，則需要能夠積極做好保溫以及加熱處理，以此能夠在一定程度上起到避免冷裂紋發(fā)生的效果。熱處理方面，在具體進(jìn)行加熱時，需要能夠以焊縫中心為基礎(chǔ)，在兩側(cè)100mm 區(qū)域進(jìn)行保溫，以此能夠?qū)囟鹊奶荻茸兓鸬捷^好的減少效果。

2.6 優(yōu)化管道支撐

在高寒低溫環(huán)境當(dāng)中，對于支撐管道的土堆來說，往往處于凍結(jié)狀態(tài)。在白天經(jīng)過長時間陽光照射之后，則可能出現(xiàn)凍土解凍情況，并因此對管道的支撐效果產(chǎn)生影響，很可能因管道不均勻沉降問題的發(fā)生對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。對此，在冬季高寒低溫環(huán)境當(dāng)中開展施工活動時，為了避免不均勻沉降情況的發(fā)生，則可以將管道支撐土堆的上部位置使用編織袋裝土進(jìn)行處理，以交錯的方式碼放裝土編織袋，保證其具有可靠以及穩(wěn)定的特點，且需要避免以強力組堆的方式處理；另也可采用固定支架或剛性支墩進(jìn)行支撐，以避免由于環(huán)境對支撐體系的剛性影響而致使管道焊口受力從而影響管道焊接質(zhì)量。

3 結(jié)語

在上文中，我們對高寒低溫環(huán)境下不銹鋼管道焊接技術(shù)進(jìn)行了一定的研究。在具體高溫環(huán)境當(dāng)中開展管道焊接工作時，需要能夠充分結(jié)合要求做好焊接技術(shù)要點的把握，避免低溫常見問題的發(fā)生，最大程度保證焊接工作質(zhì)量。