321不锈钢管
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至德钢业321不锈钢管道焊接的操作难点及对策

来源:至德钢业 日期:2020-07-21 21:45:42 人气:41

  浙江至德钢业有限公司针对工作温度-40~-120℃,管径范围DN25~700 mm的321不锈钢管,壁厚范围3~8mm的0Cr18Ni10Ti奥氏体不锈钢管道,通过对该不锈钢焊接行为的分析研究及工艺评定结果,结合工程实践,我们总结归纳了一整套321不锈钢管道焊接的操作工艺规程及其要点。


一、焊接工艺方法及材料


  1. 壁厚δ≤4 mm且公称直径≤50 mm的焊口,采用钨极氩弧焊工艺,焊丝牌号为H00Cr21Ni10。


  2. 壁厚δ>4 mm或公称直径>50 mm的不锈钢管焊口,采用钨极氩弧焊打底、焊条电弧焊填充、盖面的焊接工艺。焊条牌号为A137,焊丝牌号为H00Cr21Ni10。


  连头固定焊口采用钨极氩弧焊工艺,焊丝牌号为TGF-309或TGF-347。


二、钨极氩弧打底焊操作要点


 不锈钢钨极氩弧焊打底操作时,其主要难点是控制熔池与坡口两侧熔合良好、根焊道背面成形及不出现氧化现象。其主要操作要领如下:


  1. 为确保根焊道背面成形良好,尤其是在仰焊部位不出现内凹缺陷,我们采用了“大间隙、大电流、大钝边”的硬工艺规范匹配内送丝手法的操作工艺。所谓“大间隙、大电流、大钝边”的硬工艺规范是针对常规外送丝方法而言,其焊接电流平均增加20%左右.仰焊部位的组对间隙要大于焊丝直径1~1.5 mm,钝边则控制在0.5~1 mm。


  2. 在仰焊及下坡焊部位采用内送丝手法,在立焊、上坡焊及平焊部位采用外送丝手法。


  3. 焊接时,为确保焊透,不出现未熔合现象,建议一般采用断续送丝,对技术熟练的焊工,可以采用连续送丝手法。


  4. 弧长控制,在仰焊及下坡焊位置,应短弧焊接,钨极端部距离熔池表面距离应控制在0.5~1mm。在立焊及上坡焊位置,弧长约1~1.5 mm,平焊位置为防止出现焊瘤,喷嘴倾斜角度应加大。


  5. 由于不锈钢热膨胀系数大,为防止焊接过程中焊缝收缩,引起间隙变小造成“卡丝”,可用不锈钢板加工带斜度的塞尺卡在坡口中防止焊缝收缩。


  6. 焊接过程中若发现钨极接触熔池,应立即终止焊接,用砂轮机打磨接头,直至将夹钨清理干净方可继续焊接。


  7. 为保证待焊焊口部位管腔内空气被惰性气体置换彻底,以免出现焊后根焊道表面氧化,应保证足够的充气置换时间。根据工艺评定结果及工程实践,焊接时管内充惰性气体的流量推荐为10~15 L/min。


  8. 管内充惰性气体保护前,可先用电工胶带或防腐用聚氯乙烯胶带等沿坡口两侧粘贴,起弧部位留5~8cm不粘,随焊接进行慢慢揭去,在焊口收口部位,为防止管内气体压力将熔池向外顶而形成根焊道凹坑,应在焊前减小保护气流量或焊到收口部位时切断保护气气源。


三、药皮焊丝钨极氩弧焊操作要点


  在以往的工程施工中,由于受到现场施工条件的限制,无法对连头管段进行充氩保护,因此,只能采用常规焊条电弧焊,从而无法保证连头固定焊口的焊接质量。本次工程施工中,我们选用了日本油脂公司生产的TGF系列药皮焊丝,对连头固定焊口实施焊缝背面不充氩气保护的氩弧焊打底新技术,使不锈钢管道连头固定焊口焊接一次合格率均达到90%以上。


  针对321不锈钢管,我们选用了TGF347、TGF309两种药皮焊丝。两种焊丝熔敷金属的化学成分见表。


  药皮焊丝的保护机理与普通钨极氩弧焊不同之处在于前者对熔池的保护是气-渣联合保护,而后者只是单纯的气保护。其具体操作要领如下:


  1. 仰焊及上坡焊位置采用内送丝手法,立焊、上坡焊及平焊位置采用外送丝手法,因此,仰焊位置组对间隙应比焊丝直径大1~1.5 mm,平焊位置组对间隙等于焊丝直径。


  2. 在收弧部位,待坡口两侧熔合良好且填满后方可利用电流衰减慢慢收弧,不可将电弧向回带,以免已焊焊道受热造成焊道背面氧化。


  3. 焊接时,应尽量减少接头数量。接头时,尽量不要用砂轮机修磨接头,以免造成根焊道背面焊渣脱落造成接头部位氧化。先在接头位置后方引燃电弧,锯齿形运条,待接头部位坡口两侧形成熔池后,稍做停留,正常焊接。


  4. 送丝时,建议不要采用连续送丝法,以免坡口两侧熔合不良或产生夹渣。


  5. 与普通光皮焊丝相比,焊接时电流应增加5~10 A。


  6. 其余操作工艺与普通钨极氩弧焊相同。


四、焊接工艺参数


  在工程施工中采用的焊接工艺参数见表,工程中不锈钢焊接一次合格率达96.2%。通过提高焊接一次合格率,既保证了生产进度,又节约了返工费用。


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