鉻鎳薄壁不銹鋼管手工鎢極氬弧焊施工工藝

□文/孟劭萍

鉻鎳薄壁不銹鋼管手工鎢極氬弧焊施工工藝

□文/孟劭萍

介紹鉻鎳薄壁不銹鋼管手工鎢極氬弧焊的施工工藝，對(duì)工藝中的材料、焊接接頭、焊接工藝參數(shù)、焊接注意要點(diǎn)、焊后檢驗(yàn)、酸洗鈍化及焊工提出了要求。按照該工藝施工后，焊口經(jīng)射線(xiàn)探傷檢測(cè)合格率達(dá)98%，焊口外觀質(zhì)量美觀無(wú)缺陷。

鉻鎳；薄壁不銹鋼管；手工鎢極氬弧焊；焊接

隨著電子、生物醫(yī)藥、化工、輕工等行業(yè)的不斷發(fā)展，鉻鎳奧氏體薄壁不銹鋼管管道的焊接已成為施工中主要控制環(huán)節(jié)。文中重點(diǎn)對(duì)材料、焊接接頭、焊接工藝參數(shù)、焊接注意要點(diǎn)、焊后檢驗(yàn)、酸洗鈍化及焊工提出了要求。

1 接頭形式、坡口加工、坡口清理

1.1 接頭形式

一般應(yīng)選用對(duì)接接頭。

對(duì)于壁厚在≤2.5 mm的管，一般不開(kāi)坡口，不留組對(duì)間隙。采用不加填焊絲熔融焊焊接方法。

對(duì)于壁厚在2.5～4.0 mm的管，一般開(kāi)V形坡口。V形坡口單邊角度（30±2.5）°，鈍邊應(yīng)在0.5～1.0 mm。當(dāng)不留組對(duì)間隙時(shí)，根層打底焊可不加填充絲，蓋面焊選φ1.6～2.5 mm的焊絲。

1.2 坡口加工

坡口應(yīng)盡量采用機(jī)械方法加工，當(dāng)用空氣等離子弧切割時(shí)，應(yīng)用石英砂輪角向砂輪修磨并除凈渣、飛濺物等。

1.3 坡口清理

1）坡口每側(cè)50 mm范圍內(nèi)均應(yīng)進(jìn)行清理。坡口面及清理區(qū)段的金屬表面不得留有油、垢、漆、切削液及氧化物等有害異物。

2）灰土、油、脂可用揮發(fā)性脫脂劑或無(wú)毒溶劑擦洗。油漆和其他不溶于脫脂劑的異物可用三氯甲烷、堿性清洗劑或?qū)Ｓ没衔锴逑础?/p>

3）坡口部位不得有夾層或其他缺陷。

2 材料

2.1 母材

母材應(yīng)符合國(guó)家冶金部有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定并有制造廠的質(zhì)量合格證。當(dāng)有特殊要求時(shí)，可由設(shè)計(jì)、制造、使用三方協(xié)商解決。

2.2 保護(hù)氣體

焊接用氬氣應(yīng)GB 4843—1984《氬氣檢驗(yàn)方法》的規(guī)定。氬氣純度≮99.7%。

2.3 鎢極

1）一般選用鈰鎢棒或釷鎢棒作電極，鎢棒直徑選用φ2.0 mm為宜，最大允許電流在100～200 A。

2）鎢極端頭幾何形狀及加工。鎢極端頭形狀是一項(xiàng)重要的焊接參數(shù)，常用的鎢極端頭形狀為錐形，鎢極端頭錐形角度通常應(yīng)在30°～35°，見(jiàn)圖1。

圖1 鎢極端頭

鎢極應(yīng)采用專(zhuān)用硬磨料砂輪磨削并保證鎢極幾何形狀的均一性。

3）在磨削鈰鎢極時(shí)，應(yīng)采用密封式或抽風(fēng)式砂輪磨削操作人員應(yīng)佩戴口罩，磨削完畢應(yīng)洗凈手臉。

2.4 填充金屬(焊絲)

1）焊絲應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定并有制造廠的質(zhì)量合格證書(shū)。

2）焊絲的化學(xué)成份一般要與母材相匹配。

常用鉻鎳奧氏體不銹鋼手工鎢極氬弧焊推薦選用焊絲見(jiàn)表1。

表1 常用鉻鎳奧氏體不銹鋼手工鎢極氬弧焊推薦選用焊絲

3）當(dāng)設(shè)計(jì)圖樣有規(guī)定時(shí)，應(yīng)按圖樣規(guī)定選擇。

3 主要焊接工藝參數(shù)

1）主要焊接工藝參數(shù)：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、電極尺寸、主噴嘴氬氣流量，背面保護(hù)氬氣流量，噴嘴尺寸、噴嘴至工件距離等。

2）主要焊接工藝參數(shù)應(yīng)通過(guò)焊接工藝評(píng)定來(lái)確定。

3）焊接電流應(yīng)選用正極性直流電源，采用高頻引弧。

4 焊接時(shí)的注意要點(diǎn)

4.1 定位焊接(點(diǎn)固焊)

根據(jù)管徑大小和焊接位置確定定位焊點(diǎn)數(shù)。對(duì)于管徑≤50 mm的水平管定位焊兩處，垂直管定位焊一處。對(duì)于管徑在50～133 mm的水平管，定位焊三處，垂直定位焊兩處。

當(dāng)管徑更大時(shí)，可適當(dāng)增加定位焊接數(shù)目，定位焊縫間距≯150 mm。

組對(duì)管子軸線(xiàn)必須對(duì)正，定位焊縫長(zhǎng)度≮5 mm。

4.2 管子焊接注意事項(xiàng)

1）水平固定管對(duì)接焊。一般情況下應(yīng)將整個(gè)管口圓周沿縱向軸線(xiàn)分成兩半進(jìn)行焊接，起焊時(shí)從仰焊部位中心線(xiàn)提前5～15 mm處開(kāi)始，在超過(guò)水平最高點(diǎn)5～15 mm處收尾，后半圈焊接時(shí)應(yīng)注意保證連接處質(zhì)量。

2）垂直固定管對(duì)接焊與一般橫焊相似。為便于焊工看清熔池，推薦用左焊法。

3）水平管轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)接焊。把管子放在轉(zhuǎn)胎上或支座上，使定位焊后的管子在焊接時(shí)能容易地繞其軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，見(jiàn)圖2。

圖2 焊接位置

4）壁厚在2.5～4.0 mm管對(duì)接焊口打底層均采用脈沖直流鎢極氬弧焊，焊接電源極性為直流正極性連接（即工件接正極，焊槍接負(fù)極）。

5）壁厚＞2.5 mm，直徑＜80 mm管的蓋面層焊接應(yīng)采用鎢極氬弧焊加填焊絲焊接方法。當(dāng)管子直徑＞φ80 mm蓋面層焊接時(shí)亦可采用手工焊條電弧焊焊接方法，焊接電源極性為直流反極性連接。

4.3 管道內(nèi)壁充氬保護(hù)

4.3.1 方法一

焊前先將管道一端用可溶紙堵死，另一端輸入氬氣。為加強(qiáng)氬氣保護(hù)效果，應(yīng)將輸氬軟管穿過(guò)膠皮，使可溶紙和膠皮之間形成一個(gè)長(zhǎng)度為300 mm左右 (細(xì)管長(zhǎng)度可長(zhǎng)一些)的氣室。待氣室內(nèi)空氣全部排凈后，方可開(kāi)始焊接（對(duì)于直徑≯200 mm的管，當(dāng)氬氣流量為2～6 L/min時(shí)，一般需充氬1～5 min）。

4.3.2 方法二

1）制作充氣管。取一段長(zhǎng)300 mm、內(nèi)徑10 mm的不銹鋼管，管壁上開(kāi)φ1～2 mm小孔若干個(gè)，保證氬氣從小孔能均勻流出。

2）制作氬氣塞子。取2塊直徑小于被焊管內(nèi)徑20 mm的圓鐵皮(鐵皮厚2 mm)，將其中一塊鐵皮中心鉆一個(gè)充氬管外徑尺寸相等的孔。

剪兩塊直徑大于待焊管外徑10 mm的膠皮(膠皮厚4 mm)，膠皮中心開(kāi)一個(gè)與充氬管外徑尺寸相等的孔。

將預(yù)制好的鐵皮和膠皮用螺絲固定在一起。

3）組裝充氬氣室。將充氬管和鐵皮(氬氣塞子)焊在一起，就作成了充氬氣室，這種方法適合于直徑＞φ70 mm的管道焊接。

焊接時(shí)應(yīng)采用高頻引弧，焊炬提前送氣，熄弧時(shí)應(yīng)采用電流衰減和延時(shí)氣體保護(hù)，弧坑必須填滿(mǎn)且避免大氣污染。為加強(qiáng)氬氣保護(hù)效果，噴嘴和焊絲與焊件應(yīng)盡量保持垂直，噴嘴的傾斜夾角應(yīng)在80°，焊絲與焊件夾角一般為10°～15°，管子固定焊時(shí)應(yīng)隨角度變化隨時(shí)調(diào)整。焊接過(guò)程中焊絲的加熱端應(yīng)處在氬氣的保護(hù)之中，熄弧后焊絲不要立即暴露在大氣中，應(yīng)在焊縫脫離保護(hù)時(shí)同時(shí)取出。焊件表面嚴(yán)禁有電弧擦傷，不準(zhǔn)在焊件表面引弧和熄弧。焊接過(guò)程中電弧應(yīng)保持穩(wěn)定，防止鎢極與焊件或焊絲接觸，造成夾鎢，當(dāng)出現(xiàn)夾鎢時(shí)，應(yīng)停止焊接待消除缺陷后方準(zhǔn)繼續(xù)施焊。鉻鎳奧氏體不銹鋼應(yīng)采用快速窄焊道焊接。焊接過(guò)程中應(yīng)盡量避免停弧，減少“冷接頭”次數(shù)。當(dāng)相對(duì)濕度≥90%時(shí)禁止焊接；當(dāng)風(fēng)速≥2 m/s（微風(fēng)此時(shí)樹(shù)葉不動(dòng)）或有雨雪時(shí)，應(yīng)采用擋風(fēng)遮掩措施，否則不得施焊。清理焊縫缺陷時(shí)，可采用機(jī)械或砂輪清理，不許用碳弧氣刨清理。

5 焊縫質(zhì)量檢查

1）焊縫外觀檢查。

2）鎢極氬弧焊焊縫表面一般不經(jīng)修整，可直接進(jìn)行檢驗(yàn)，焊縫表面不允許存在超標(biāo)缺陷。坡口加工，坡口清理及組對(duì)應(yīng)符合焊接工藝規(guī)程規(guī)定的技術(shù)要求。

3）焊縫無(wú)損檢測(cè)。焊縫內(nèi)部質(zhì)量應(yīng)符合GB 50236—2011《現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定，當(dāng)規(guī)定必須進(jìn)行無(wú)損探傷時(shí)，可選用射線(xiàn)，超聲波檢查內(nèi)部質(zhì)量(缺陷)，選用方法和探傷比例取決于技術(shù)要求和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量水平的要求。

6 酸洗鈍化處理

1）酸洗鈍化處理應(yīng)按下述步驟進(jìn)行：清除附著的油脂→用酸洗液將焊縫及其附近洗出不銹鋼金屬光澤→然后用冷水沖去焊縫殘留的酸洗液→再用鈍化液處理焊縫→鈍化液處理后冷水沖洗→吹干。

2）也可選用市場(chǎng)銷(xiāo)售的專(zhuān)用鈍化膏，操作時(shí)一定要將鈍化膏均勻地涂刷在焊縫及兩側(cè)各20 mm處。

3）如設(shè)計(jì)或業(yè)主要求不銹鋼管道焊縫采用砂光拋光處理時(shí)，處理前無(wú)需酸洗鈍化處理，應(yīng)使用電動(dòng)砂光拋光機(jī)對(duì)焊縫進(jìn)行周圈砂光拋光處理，拋光面要求光亮均勻，金屬顏色基本于母材相一致，拋光寬度約為50～80 mm并保證寬度一致。

7 結(jié)語(yǔ)

多年來(lái)，在諸多的項(xiàng)目工程中，通過(guò)薄壁不銹鋼管手工鎢極氬弧焊焊接實(shí)踐，證明采用本焊接工藝是成功的。

在壓縮空氣管道、氮?dú)夤艿馈⒅憋嬎蚏O水系統(tǒng)管道、醫(yī)藥凈化系統(tǒng)等管道施工中均應(yīng)用了此焊接工藝，焊口經(jīng)射線(xiàn)探傷檢測(cè)合格率達(dá)98%，焊口外觀質(zhì)量美觀無(wú)缺陷度。

TV547.6

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1008-3197（2015）06-39-03

10.3969/j.issn.1008-3197.2015.06.013

2015-10-19

孟劭萍/女，1980年出生，天津安裝工程有限公司，從事工程技術(shù)管理工作。