至德鋼業(yè)321不銹鋼管焊接新工藝方法

 浙江至德鋼業(yè)有限公司通過校企結(jié)合的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，以奧氏體不銹鋼焊接的有關(guān)理論為依據(jù)，就321不銹鋼管的焊接問題，通過改變焊接方法，改善保護(hù)氣體成分，選用合理的焊接工藝參數(shù)及操作方法，闡述了新方法、新工藝和新操作技能，不僅能很好地保證焊接質(zhì)量，而且焊接效率得到很大的提高。在校企結(jié)合的活動(dòng)中，來到了核電站，了解到當(dāng)前核電機(jī)組內(nèi)部的耐熱、耐酸不銹鋼管材，不僅對(duì)焊工基本操作技術(shù)要求較高，而且對(duì)焊接質(zhì)量要求很嚴(yán)，按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，焊縫內(nèi)部需采用無損探傷，達(dá)到一級(jí)焊接接頭標(biāo)準(zhǔn)。由于采用手工鎢極氬弧焊和焊條電弧焊，因而影響焊接效率和焊接生產(chǎn)成本，且焊接質(zhì)量很難保證，嚴(yán)重影響了整體生產(chǎn)任務(wù)的完成。了解情況后，結(jié)合所焊接的工件材料和技術(shù)要求等情況，提出了改進(jìn)焊接法，采用TIG內(nèi)、外填絲焊法焊打底層，然后用MAG焊填充及蓋面層的建議，同時(shí)對(duì)焊接工藝有關(guān)參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整和驗(yàn)證，結(jié)果不僅大大提高了焊接效率，焊接質(zhì)量也得到了很大的提高。

一、焊接方法

  考慮到提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，滿足焊接質(zhì)量要求，在焊接方法選擇上，采用手工鎢極氬弧焊打底，而在填充焊和蓋面焊接中采用混合氣體（CO₂＋Ar）保護(hù)的MAG焊代替原先使用的焊條電弧焊。

二、焊接工藝及過程

 1. 焊前準(zhǔn)備

  a. 工件清理用丙酮溶液將工件坡口兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)仔細(xì)擦洗，清理油污、銹蝕和其他污物，并用角向修磨機(jī)修磨，直到露出金屬光澤。

  b. 將管子端面開坡口一般厚度工件開V形坡口，對(duì)于大厚的工件也可開成U形坡口，V形坡口的坡口角度為60°，注意開坡口時(shí)必須留出鈍邊，且鈍邊約0.5mm。

  c. 裝配定位為保證焊接質(zhì)量，工件裝配時(shí)注意2個(gè)工件的根部間隙要合理，而合理的根部裝配間隙一般與工件的管壁厚度、鈍邊的高度以及焊接材料的規(guī)格等因素有關(guān)。當(dāng)工件直徑在100~150mm、壁厚在10~15mm的管子，焊絲直徑2.5mm時(shí)，其根部間隙始焊處為3.5mm，終焊處4mm；錯(cuò)邊量≤1mm；當(dāng)根部間隙確定好后，必須對(duì)工件進(jìn)行定位焊。定位焊在2點(diǎn)、7點(diǎn)、11點(diǎn)鐘這3個(gè)位置進(jìn)行，在坡口內(nèi)，定位焊焊縫長(zhǎng)度一般為10~15mm；定位焊時(shí)一定注意按照正規(guī)焊縫的要求進(jìn)行，以確保定位焊接的質(zhì)量。

  d. 管內(nèi)充保護(hù)氣體為避免不銹鋼內(nèi)壁焊接時(shí)的高溫氧化和腐蝕，焊接前一定在工件的管內(nèi)充足保護(hù)氣體，常用的保護(hù)氣體是氬氣。

 2. 手工鎢極氬弧焊的工藝

  a. 手工鎢極氬弧焊的焊接工藝參數(shù)

   鎢極常用有釷鎢極和鈰鎢極2種，在此選用準(zhǔn)2.5mm的WCe-20鎢極，鎢極伸出長(zhǎng)約5mm，焊絲采用TCS-308L，準(zhǔn)2.5mm。焊接時(shí)不用預(yù)熱，噴嘴直徑一般選擇10mm，其他工藝參數(shù)見表1。

  b. 手工鎢極氬弧焊操作方法

  以管子對(duì)接水平固定焊接為例說明手工鎢極氬弧焊打底焊接操作過程。引?。涸诠艿撞窟^6點(diǎn)鐘5mm處引弧，逆時(shí)針方向焊接。引弧后先不加焊絲，待坡口根部形成熔池后添加焊絲。注意鎢極要垂直于管子的軸心。送絲：焊接時(shí)鎢極距焊件2mm左右，焊絲要順著坡口沿著管子的切點(diǎn)送到熔池的前端，為使焊縫背面成形良好，需將熔化焊絲送至坡口的根部。焊接過程中要控制焊機(jī)的擺動(dòng)幅度，注意：在管道根部橫截面上的4點(diǎn)鐘到8點(diǎn)鐘位置需采用內(nèi)填絲法，而在焊接橫截面上4點(diǎn)鐘至12點(diǎn)鐘和8點(diǎn)鐘至12點(diǎn)鐘位置，則應(yīng)采用外填絲法。注意焊絲和鎢極相互間的角度和電弧在坡口兩側(cè)停留的時(shí)間。熄?。合ɑr(shí)一定在過管子頂部的后端位置，應(yīng)將管子的熄弧處打磨成斜坡狀，焊至斜坡時(shí)，暫停送絲，用電弧將斜坡處熔化成熔孔，最后熄弧。注意：打底層焊接時(shí)，每半圈最好1次完成，且打底層焊縫的厚度以4~5mm為宜。

 3. MAG焊工藝及操作要求

   a. 混合氣體經(jīng)多次調(diào)整試驗(yàn)得出：應(yīng)采用氬氣中加入φ（CO₂）18%氣體焊接過渡層，而蓋面層焊接時(shí)，選用在氬氣中加入φ（CO₂）25%的保護(hù)氣體，則焊縫成形良好。

   b. MAG焊工藝參數(shù)選用準(zhǔn)1.0mm的KMS-308焊絲，噴嘴直徑18mm，噴嘴距工件距離5mm，層間溫度≤150℃，其他焊接工藝參數(shù)見表。

   c. 操作方法填充焊時(shí)焊接前應(yīng)清理好打底層表面的飛濺物，調(diào)試好焊接工藝參數(shù)，持機(jī)姿勢(shì)正確，保證焊機(jī)角度與管子軸線垂直，并要隨著焊接位置的變化而作相應(yīng)協(xié)調(diào)的改變。運(yùn)絲時(shí)采用小月牙形或直線鋸齒形方式，注意焊絲擺動(dòng)到坡口兩側(cè)時(shí)要減慢運(yùn)絲速度或稍微停留。保證整個(gè)運(yùn)絲過程中間速度稍快，而兩側(cè)的速度緩慢，以避免焊縫凸起、不平整。另外，由于整個(gè)焊接是分為2個(gè)半圈進(jìn)行的，第1個(gè)半圈焊接時(shí)的起頭與收尾要保證超過焊縫中心線10mm左右，且要減少焊絲的熔化量，使之形成一個(gè)小斜面，以便于焊接后半圈時(shí)的接頭和收尾。后半圈焊接時(shí)的接頭與收尾只要保證與第1個(gè)半圈正確熔合和銜接即可。通常為了保證焊接質(zhì)量，避免產(chǎn)生缺陷，焊前可用角向打磨機(jī)把前半圈的起頭和收尾處適當(dāng)修磨出理想的緩坡。整個(gè)填充焊接過程中，要時(shí)刻注意防止未熔合、夾渣等缺陷，保證填充層厚度均勻一致，無明顯的凹凸現(xiàn)象，為蓋面焊接打好基礎(chǔ)，還要注意焊接填充層時(shí)坡口邊緣不要被電弧擦傷。蓋面焊與過渡層焊接基本相同，只是焊機(jī)的擺動(dòng)幅度加大，且應(yīng)在坡口邊緣稍作停頓，回?cái)[速度放緩，使熔池邊緣熔化棱邊1mm左右，整個(gè)運(yùn)絲過程要做到快慢相宜、熔化均勻、花紋一致、焊縫等寬、表面無明顯的凹坑和焊瘤以及飛濺等，確保蓋面層焊縫表面尺寸和邊緣熔合整齊。

三、焊后檢驗(yàn)

   焊后對(duì)焊縫的外觀進(jìn)行檢驗(yàn)，并進(jìn)行射線、超聲波等無損探傷，結(jié)果符合質(zhì)量要求，產(chǎn)品合格。