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不锈钢薄壁管焊接技术
来源:中华压力管道网  |  日期: 2008-4-3

       李晴岚 曹民伟

  近几年,我公司陆续承接了一批不锈钢管道安装工程,较大的有杜邦化学工业公司生产线安装、深圳金威啤酒厂一、二期扩建工程。这些工程生产工艺的管道材料采用低压不锈钢薄壁管,主要材质见表1。
  化工生产和啤酒生产对管道质量要求比较高,以防产生不必要的污染。不锈钢管内必须光滑,无氧化现象。经过对比选择,我们选用手工直流脉冲钨极氩弧焊进行施焊,它具有如下特点:(1)电弧稳定。(2)可以进行全方位焊接。(3)焊缝质量稳定,一次最大焊透量4~5mm。(4)能减小焊接应力和焊缝变形,提高结构精度。(5)焊缝组织致密,耐腐蚀,特别是抗晶间腐蚀性能较好。
1 焊接设备及焊材选择
  焊机选用国产直流脉冲氩弧焊机,价格适中,性能稳定。每台焊机配备一个高位水箱,利用落差自动供冷却水,接水桶低位回收后提回高水箱。
  电极采用铈钨棒,放射性低,对人体危害小。直径2.5mm,端头磨成锥形。氩气纯度99.9%。焊丝由材料供应方提供,国产可选用HOCr19Ni99和HOCr19Ni10Mo3Ti。
2 施工前准备
  根据工程需要,组织适量氩弧焊工进行焊前培训,利用供应方提供的短管实地施焊。焊件经砂轮机割开焊口检查,由外方监理认可,确认优良方能进场施工。焊工相对固定:①点、固焊不混淆,技术好的进行固焊,技术一般的进行点焊;②管工和焊工搭配不变,以便掌握最佳的对口间隙。
3 焊接准备
  由于不锈钢薄壁管厚度都在3mm以下,选用Ⅰ型坡口,坡口宽度A=1/2t+0.5mm(图1)。
  焊口组对前用棉纱擦干净,油污或脏物沾染严重的应用细砂打磨,酒精脱脂。点焊时管内必须充氩,以保证点焊质量。点焊个数与管径有关,点焊间距为50~100mm,最少必须保证一个口有3个以上焊点,点焊缝长度5~10mm。
  管材下料用电动切管刀,边切割边转动,减少管子受力变形。圆齿形刀片选用德国进口,下料后管口平齐,一次成型,无需修边。
4 焊口充氩保护
  1996年深圳金威啤酒厂二期扩建工程,我们针对氩气耗费量大的问题成立了QC小组进行攻关。在不同焊接条件下,选用不同的充氩形式,主要有:
  (1)法兰及短管焊接采用挡板形式(图2、3)。
  挡板用两块圆形不锈钢板夹胶皮做成(尺寸参考保护塞),均匀开2~8个孔,焊前推入管口,焊后用不锈钢丝拉出。
  (2)50.8mm以上直管对接或直管与弯头对接,采用局部保护塞(图4)。
  进气板用厚2mm不锈钢圆板夹厚3mm胶皮圈做成,胶皮圈外径比管径大5~10mm,内径比不锈钢板外径小10mm,以夹住为原则。钢板直径比管子内径小10~20mm。外侧钢板开孔焊上进气管,进气管上焊短杆用来绑不锈钢丝。内侧钢板均匀钻φ2.5mm孔,正对进气管处不开孔,以便气流均匀流入。
  排气板用不锈钢圆板直接夹住胶板,尺寸参考进气板,板上开2~8个φ3mm孔。
  两板之间用不锈钢链连接。组对前先把胶管和钢丝从直管侧穿入与进气板固定,再分别把进、排气板推入管口。管口点焊后,拉不锈钢丝,使进气板后移,拉直不锈钢链,避免施焊时不锈钢链与焊口粘连。
  (3)50.8mm以下管焊接则采用整条充氩保护。

表1 不锈钢薄壁管材料组成

规格 牌号 C Si Mn S P Cr Ni Mo
?25×2~?150×3 SUS304 OCr19Ni9 ≤0.08 <1.00 <2.00 <0.03 <0.04 18~20 8~10.5  
?25×2~?150×3 SUS316 OCr17Ni12Mo2 ≤0.08 <1.00 <2.00 <0.03 <0.04 16~18 12~16 2.0~3

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图1     图2
29-2.gif (8196 bytes)

图3        图4    

  采取以上措施充氩的效益很明显,耗氩量可减少40%左右,并且焊口部氩含量高,利于提高焊口质量。充氩流量保持在3~8L/min,视管径而定。焊后继续送气10~30s。
5 焊接
  焊接采用左焊法,焊炬匀速前进,保持上下不跳动。焊丝顺着焊口并贴紧焊口从熔池前沿加入,加入量视间隙与速度而定。尽量少加勤加,以免在平焊时形成焊缝内凹和仰焊时焊缝外凸,以焊缝一次成型为原则。焊丝端部始终处于氩气保护范围内,以免红热的端头氧化。焊丝也不应伸入熔池中搅乱氩气流。
  焊丝直径选用2.0~2.5mm,焊接电流在40~100A之间,氩气流量8L/min,焊炬喷咀孔径8mm,喷咀与工件距离5~10mm,具体数据见表2。

表2 焊接参数

管壁厚度(mm) 钨棒
(mm)
焊丝
(mm)
喷咀口孔径
(mm)
氩流量
(L/min)
电流
(A)
2.0 φ2.5 φ2 φ8 8 40~60
2.5 φ2.5 φ2.5 φ8 8 60~80
3.0 φ2.5 φ2.5 φ8 8 80~100
 

  引弧时提前送气3~5s。熄弧前应先提高行进速度,然后熄弧,以消除弧坑。
  焊后清洗用进口酸洗膏,在深圳金威啤酒厂,酸洗膏全部由德国滋曼公司提供,涂上后20min用不锈钢丝刷刷去氧化皮,并用清水冲洗即可。对要求低的管道也可直接用不锈钢丝刷,边刷边冲洗。

 

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