316L不锈钢管的现场焊接工艺概述

2020-11-06 15:20:38

 316L不锈钢管具有良好的耐氯化物侵蚀的性能.所以通常用于海洋环境.不锈钢管材随着社会经挤的发展.其应用也得到越来越广泛的普及。针对秦皇岛港务局石油码头管道铺设工程采用316L不锈钢管管道的总长度为1630米,约280道焊口。均为等壁厚管的焊接.根据该钢的焊接性能选择了性能与之相匹配的焊接材料。并按照有关技术要求进行了焊接工艺试验和评定.该焊接工艺已经成功地应用于施工现场。


一、试验材料


    母材及焊材:母材为316L无缝不锈钢管.规格为准159mm*5mm,316L无缝不锈钢管化学成分和力学性能见表。


二、316L不锈钢管的焊接工艺特点

  

  由于316L不锈钢管热导率小而热膨胀系数大.焊接时易于产生较大的变形和焊接应力.因此.应尽可能选用焊接能量集中的焊接方法。


  由于奥氏体不锈钢热导率小,在同样的电流下.可比低合金钢得到较大的熔深.同时又由于其电阻率大.在焊条电弧焊时.为了避免焊条发红.与同直径的碳钢或低合金钢焊条相比.焊接电流较小。

    

  关于焊接工艺参数的选择, 一般采用较小的焊接热输入进行焊接.焊条电弧焊时.宜采用小直径焊条。快速多道焊,对于要求高的焊缝.甚至采用浇冷水的方法以加速冷却.由于热裂纹敏感性大。更应严格控制焊接热输入.防止焊缝晶粒严重长大与焊接热裂纹的发生。

 

  为提高焊缝的抗热裂性能和耐蚀性,焊接时,要特别注意焊接区的清洁.避免有害元素渗入焊缝。316L不锈钢管焊接时一般不需要预热.为了防止焊缝和热影响区的晶粒长大及碳化物的析出.保证焊接接头的塑性、韧性和耐蚀性。应控制较低的道间温度.一般不超过150℃。


三、316L不锈钢的焊接工艺

  

  316L不锈钢管采用焊条电弧焊、  钨极氢弧焊2种方法.打底填充采用氩弧焊.填充、盖面则采用焊条电弧焊.填充材料选择河北省南宫市鑫泰合金焊条有限公司生产的焊丝及焊条.钨极氩弧焊选择H00Cr19Ni12M02Cu2焊丝.规格:准2.0 mm:焊条引弧焊选择A022焊条.规格:填充焊准2,0 mm.盖面焊X2.5 mm。 H00Cr19N112M02Cu2焊丝的特点:送丝顺畅、电弧燃烧稳定、焊缝成形美观、飞溅极少:熔敷金属的力学性能稳定.X-Ray合格率高,耐腐蚀。

    

  A022焊条的特点:钛钙型药皮的超低碳不锈钢焊条。其熔敷金属<0.04%.具有良好的耐热、耐腐蚀及抗裂、抗气孔性能.有良好的操作工艺性能药度耐红性好,强度好,可交直流两用,用于焊接石油管道、尿素、合成纤维等设备及相同类型的不锈钢结构。

  

 焊接设备:钨极氩弧焊采用TIG400型焊机.焊条电弧焊采用WSE-315型焊机。


四、焊接工艺参数

    

  316L不锈钢管的焊接,由于热裂纹敏感性大.更应严格控制焊接热输入.防止焊缝晶粒严重长大与焊接热裂纹的发生C采用小的焊接热输入.尽量采用短电弧不摆动或小摆动的多层多道焊.以减少氧化程度)。焊接工艺:小电流、快速焊.控制道间温度不高于80℃.具体焊接工艺参数见表。

  

  坡口形式采用V形坡口,坡口的钝边比焊接碳钢时的坡口钝边小,约为1.5 mm.坡口角度比碳钢坡口角度大,其形式如图所示。

  

  由于不锈钢熔融金属流动黏滞.因此采用较大的坡口角度70°。 防止发生熔合不良现象.同时降低熔合比:在焊接中,保证焊接工艺参数稳定。以保证焊缝成分的稳定:为保证根焊焊道的质量.管内必须充氩气保护。以保证单面焊背面成形良好.焊接时尽量向里送丝.以避免发生根部内凹。

  

 焊件组对:为防变形或定位焊缝被氧化,点围挥后应尽快焊接。因316L不锈钢管热膨胀系数较大.焊接时产生较大的焊接应力.要求采用严格的三点定位焊.定位焊缝长度7-8 mm.引弧:为防止电弧捞伤母材.在引弧板上或焊件外部进行引孤.电弧燃烧稳定后才能正式焊接.熄弧时必须填满孤坑.采用分段焊接。具体分段方法如图所示.以避免碳化物析出敏化及晶间腐蚀.同时采用这种分段、对称分散的焊接顺序,即可增大接头的冷却速度。又可减小焊接应力.有效地控制焊接变形。


 焊接过程中必须控制以下几点:


 接法:焊条电弧焊时采用直流反接.氩弧焊时采用直流正接。


 焊前焊条应预热200-250℃.保温1小时,随用随取。


 焊前将焊接区域及工件坡口两侧各35mm范围内的油污等清理干净.并用丙酮清洗坡口两侧各35 mm范围。


 为保证背面成形焊接时背而进行充氩气保护:


 避免飞溅和在坡口以外的部位引弧:


 焊缝表面要求光洁.彻底清除残渣:


 焊缝根部不宜余留垫板、锁边.以保证焊透


 采用较低的道间温度.可采用水冷。采用退焊法和跳焊法。


五、焊接接头检验


 观检查成形良好.(无气孔、夹渣,凹陷等缺陷),试验证明,力学性能指标良好.抗拉强度弯曲、硬度试验结果见表。

  

 宏观金相检验.焊道熔合较好,熔深满足要求(1.2 mm左右)。微观金相检验.焊缝金属为95%奥氏体+5%铁索体组织.抗晶间腐蚀要求得以保证.经现场施工保证了焊接工程质量。


 按照Q/SYXQ42003{西气东输管道工程焊接施工及验收规范),进行100%的焊缝探伤检测.全自动超声波检测符合Q/SYXQ7-2002{西气东输管道工程管道对接环焊缝全自动超声波检测)的颊定.一次检测合格率达93%.不合格焊缝进行返修.基层采用砂轮磨除缺陷.焊缝返修按原检验标准检验.返修不宜超过2次.返修焊缝检测合格率达100%。


六、结语


 根据316L不锈钢管焊接性分析及有关技术标准,并通过试验论证。制定了切合实际的焊接工艺.采用此工艺成功完成了管道铺设工程.经过近几年能使用管道没有发生焊接问题.解决了焊接难题,同时也为同行在遇到类似问题时提供参考。


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