1Cr18Ni9Ti不銹鋼厚壁管全位置焊接

【摘要】本文針對不銹鋼厚壁管全位置焊的高難度焊接操作技術，從材質、裝配定位、焊材、焊接工藝經行了分析，采取了相應措施，防止了各種常見缺陷，提高了生產效率，滿足了礦區及化工壓力管道要求。

【關鍵詞】厚壁管 不銹鋼 全位置焊

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）01-0233-01

1Cr18Ni9Ti不銹鋼厚度8mm厚壁全位置焊，由于壓力等級教高，并且介質易燃易爆，所以工廠及礦區對質量要求很高。

一、焊接性分析

（1）1Cr18Ni9Ti不銹鋼φ159×8mm大管水平固定全位置對接接頭主要用于某些化工設備及礦區需要耐熱耐酸的管道中，焊接難度較高，對焊接接頭質量要求很高，內表面要求成形良好，凸起適中，不內凹，焊后要求PT.RT檢驗。以往均采用TIG焊或手工電弧焊，前者效率低，成本高，后者質量難以保證效率低。為既保證質量又能提高效率，采用TIG內、外填絲焊底層CO2焊填充及蓋面、食質量效率都得到保證。

（2）1Cr18Ni9Ti不銹鋼熱膨脹率、導電率均與碳鋼及底和金剛差別較大，且熔池流動性差特別在全位置焊接時更突出，以往對CO2焊不銹鋼，一般只用于平焊及平角焊，未見全位置焊的報道及資料，在CO2焊過程中。焊絲伸出長度必須小10mm，焊槍擺動幅度、頻率、速度及邊緣停留時間配合適當、動作協調一致，都市調整焊槍角度，使焊縫表面邊緣融合整齊，成形美觀，以保證填充劑蓋面層質量。

二、焊接方法

1.焊接方法

材質為1Cr18Ni9Ti管件規格為φ158×8mm。采用手工鎢極氬弧焊打底，CO2氣體保護焊填充蓋面焊，立向上的水平固定位置焊接

2.焊接前準備

（1）清理油、污物，講坡口面積周圍20mm內修磨出金屬光澤。

（2）檢查水、電、氣路是否通通暢，設備及附件應狀態良好。

（3）按尺寸進行裝配，定位焊采用卡馬固定（2點、7點、10點為卡馬位置）也可采用坡口內定位焊，但必須注意，定位焊質量。

3.TIG焊工藝

三、焊接參數

采用φ2.5mm的WCE—20鎢極，鎢極伸出長度4—6mm不預熱，噴嘴直徑12mm其主參數見表1。

表1.TIG焊工藝參數

四、操作方法

（1）管子對接水平固定焊縫是全位置焊接。因此焊接難度較大，為防止仰焊，內部焊縫內凹，打底層我們采用仰焊部位（六點兩側60°）內側絲，立、平焊部位填絲法進行施焊。

（2）引弧前應先在管內充氬氣將管內空氣置換后，再進行焊接，焊接過程中焊絲不能與鎢極接觸或直接深入電弧的弧柱區，否則制造成焊縫平鎢和破壞電弧穩定，焊絲端部不得抽離保護區，以避免氧化，影響質量。

（3）由過6點5mm處起焊，無亂什么位置的焊接鎢極都要垂直于管子的軸心，這樣能更好地控制熔池的大小，而且可使噴嘴均勻地保護熔池不被氧化。

（4）焊接時鎢極端部離焊件距離2mm左右，焊絲要順著坡口沿著管子的切點送到熔池的前端，利用熔池的高溫將焊絲熔化。電弧引燃后，在坡口一端預熱，待金屬熔化都立即送第一滴焊絲在金屬，然后電弧擺到坡口另一端。給送第二滴焊絲熔化金屬，使第二滴鐵水連接形成焊縫的根基，然后電弧作橫向擺動，兩邊稍作停留，焊絲均勻地、斷續的送過熔池向前施焊。

（5）在填絲過程中求勿擾亂氬氣氣流，停弧時注意氬氣保護熔池，防止焊縫氧化。焊后半圈時，電弧熔化前半圈仰焊部位，待出現熔化是給送焊絲，前兩滴可以多給點焊絲，避免接頭內凹，過后按正常焊接。

（6）12點收尾處打磨成斜坡狀，焊至斜坡時，暫停給絲，用電弧把斜坡處熔化成熔池，最后收口。剩一小半時應減小內部保護氣體量到3L/mm，以防止氣壓過大而使焊縫內凹。

五、常見缺陷的產生原因及預防

（1）未焊透：焊接電流小，根部間隙小，焊接速度過快，焊槍角度不正常等均易產生未焊透的缺陷。根部間隙一般不小于3.5mm，合適的焊接電流和正確調整槍角度就可以避免產生未焊透。

（2）氧化嚴重：打底焊時，管內充壓裝置未能起到良好的保護作用，焊縫背面將氧化；焊接過程對熔池及焊絲端頭保護不良，或焊絲表面有氧化雜質也將會氧化嚴重。充氧裝置盡可能與管子對來，不能留有間隙，管子的間隙用耐高溫錫紙貼上避免焊縫氧化。

（3）夾渣、夾鎢：焊接過程中，若焊絲端頭在高溫過程中脫離氬氣保護區，在空氣中被氧化，當再次焊接時被氧化的焊絲端頭未清理，又送入熔池中，在段口實驗中判為夾渣，若鎢極長度伸出量過大，焊槍動作不穩定。鎢極與焊絲或鎢極與熔池相碰后，又未終止焊接，從而造成夾鎢。因管子是圓的，焊槍送絲角度要隨時變化，所以手法一定要穩、準，就能避免夾渣，夾鎢的現象。

（4）內凹：裝配間。

六、CO2焊工藝

1.焊接參數

噴嘴直徑20mm噴嘴至試件距離6—8mm，層間溫度≤150℃。焊縫厚度8mm吉他工藝參數見表2。

2.操作方法

（1）焊前注意噴嘴，導電嘴是否清理干凈，氣體流量的大小是否合適，清理打底層表面，控制層間溫度。

（2）因填充蓋面層用氣體保護焊，焊絲伸長的長短，對焊接過程的穩定性影響很大，焊絲伸出的長度越長，焊絲點阻值增大，焊絲過熱而成熔化。結果焊接過程不穩定，金屬飛濺嚴重，焊縫成形不良，對溶池的保護不好，焊絲伸出長度過短，焊道成型不良，同時若焊絲伸出長度過短，還會使噴嘴過熱，造成飛濺物粘住或堵塞噴嘴，從而影響氣體流量。

（3）焊接時，焊槍角度要跟管子軸線垂直，因為管子是圓的，所以焊槍角度要隨時變化，這樣才能保證焊縫質量，避免焊縫產生氣孔，夾渣等現象，焊接時采用小月牙形擺動兩側稍作停留穩弧，中間速度稍快，這樣可以避免焊出的焊縫凸起，不平整，上，下接通都要越過中心線5—10mm，后半圈填充，蓋面仰焊接頭時，可把前半圈引弧焊接位置磨一個緩坡，使后半圈接頭時不致于產生缺陷，填充時，要注意坡口邊緣不要被電弧擦傷，以為蓋面層焊接。蓋面時，應在坡口邊緣稍作停頓，以保證熔池以坡口更好的熔合，焊接過程中，焊槍的擺動幅度和頻率要相適應，以保證蓋面層面焊縫表面尺寸和邊緣熔合整齊。

3.常見缺陷的產生原因及預防

（1）氧化：CO2線能量較大，層溫較高，或焊絲表面有氧化雜志，都會導致氧化。焊前清理干凈，控制層間溫度和用較小的線能量都可避免氧化。

（2）夾渣：焊槍角度不正確，或兩邊停留時間不夠，均容易產生夾渣。剛開始焊接時，焊接質量不理想，返工效率高，導致生產效率底嚴重影響了船舶建造周期。針對這個難題，通過分析與多次試驗，采用了TIG內外填絲法焊底層，CO2焊填充及蓋面的方法，并制定了嚴密的操作要領。使焊槍接一次檢驗合格率達98%。

七、結論

厚壁不繡鋼管的焊接，采用TIG焊打底，保證管子內壁焊接質量，用CO2氣體保護焊蓋面，提高焊接效率，結合正確的操作方法，注意焊接缺陷的預防既能保證質量又能滿足生產效率。

作者簡介：

李建杰（1968.7-），男，教師，主要研究：焊接。