316L不銹鋼焊接質量控制

李永朝， 李志凱

（山西省工業(yè)設備安裝有限公司，山西 太原 030012）

對某化工工程中主要介質為硫銨母液的316L不銹鋼管道進行焊接，通過焊前準備、施工、驗收3個階段質量控制，探索保證316L不銹鋼管道焊接質量的措施。

1 316L不銹鋼管管道材質特點［1-2］

316 L不銹鋼材料，牌號022Cr17Ni12Mo2，化學成分為：w（C）≤0.03%，w（Si）≤1.00%，w（Mn）≤2.00%，w（P）≤0.035%，w（S）≤0.03%，w（Ni）＝10.0%～14.0%，w（Cr）＝16.0%～18.0%，w（Mo）＝2.0%～3.0%。管道具有優(yōu)良的耐點蝕性、耐高溫性、抗蠕變性能以及良好的抗晶間腐蝕能力，在石油、化工、機械儀表等工業(yè)輸送管道中常用于輸送硫酸、醋酸、甲酸、磷酸等介質。

2 焊前準備

1）焊接前，應根據(jù)316L不銹鋼管道焊接性能進行焊接工藝評定。焊接工程師應依據(jù)焊接工藝評定報告，編制焊接作業(yè)指導書。焊工應按指導書進行焊接。

2）焊接人員。焊工持有的焊工操作合格證，其合格項目要與施焊項目相適應，并在規(guī)定的有效期內。

3）焊接機械。316L不銹鋼焊機采用交直兩用的逆變式弧焊機。逆變式弧焊機設有多種保護功能，焊機可靠性高，引弧性能好，焊接電弧穩(wěn)定。

4）焊接材料的選用。焊接材料的選擇應遵循“等成分”原則，選H03Cr19Ni12Mo2Si氬弧焊用焊絲，并以手工電弧焊用焊條E316L（A022）作為填充材料。

3 焊接工藝［3］

3.1 焊接參數(shù)

316 L不銹鋼管道焊接應采用小電流、短電弧、窄焊道、快速焊。多層焊時要嚴格控制層間溫度，使層間溫度小于60℃，避免碳化物析出敏化及晶間腐蝕。焊接完畢后，應采取措施，使焊縫快速冷卻，起到還原的作用。具體參數(shù)見第66頁表1。

3.2 管道的焊接

316 L不銹鋼管道施焊時，管內應進行充氬氣保護。采用專用可溶紙封堵的方式對管內充氬氣保護。焊前，應將待焊處的油、污、銹、垢、毛刺清理干凈。

316 L不銹鋼管道焊接應采用小電流、快速焊，電弧作小跨度的擺動將坡口兩側熔化好，盡量減少焊縫截面積，焊條不作橫向擺動。

管道焊接收弧時要成緩坡形，嚴禁在焊接點外引弧。引弧要用引弧板。收弧時必須填滿弧坑，防止弧坑裂紋。

焊接過程中，焊接處應采取強冷措施，減小焊接區(qū)在450℃～850℃停留時間。

多層焊時，層間溫度＜60℃，每焊完一層焊縫，應仔細清除焊渣。與腐蝕介質接觸的焊縫應最后 施焊。

表1 焊接參數(shù)

3.3 焊接變形控制

防止焊接變形應采用選擇合理焊縫形狀及尺寸、焊接電流、焊接順序、合理的工藝等措施。

1）合理選擇焊縫形狀及尺寸。對于壁厚≥12mm的管道，對接接頭選X形坡口代替V形坡口。減少熔敷金屬總量，以減少焊接變形。

2）焊接熱輸入小時，可減少焊接變形。焊接電流見表1焊接參數(shù)。

3）合理的施焊順序可將連續(xù)焊分成分段焊，并適當?shù)馗淖兒附臃较?。推薦采用對稱分段焊接，既可增大接頭的冷卻速度，又可減小焊接應力。具體分段方法見圖1。但是，采用分段焊后，由于接頭增多，應注意焊縫接頭的質量。

圖1 分段焊接分段方法

4）工藝措施。a）剛性固定。管道用夾具或臨時支撐等措施增加焊接時的剛度，以限制焊接變形；b）反變形。管道組對時，與焊接變形相反方向的預先反變形，以抵消焊接后變形。

5）焊接變形的矯正可采用機械矯正法、火焰矯正法。采用火焰矯正法時，根據(jù)不同焊接變形分別采用點狀加熱法、線狀加熱法、三角形加熱法。

4 焊縫質量檢查

焊縫質量檢查包括焊前、焊中和焊后3個階段。施焊過程中，焊工對自己所焊焊縫應及時清理干凈，包括藥皮、飛濺等，按要求進行自檢。焊完后，立即清理干凈焊縫表面，進行外觀檢查。焊縫表面不得有漏焊、未熔合、焊瘤、氣孔、夾渣、裂紋、燒穿等缺陷，焊縫的高度、寬度和表面沒有突變。焊縫的咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊的連續(xù)長度不得大于100mm。焊縫兩側咬邊的總長度，不得超過該焊縫長度的15%。無損檢測不得有裂紋、未焊透、未熔合、夾渣、氣孔等缺陷。

5 酸洗和鈍化處理

316 L不銹鋼管道因焊接使原來的保護膜受到破壞，降低了耐腐蝕能力，因而在焊接后要求作酸洗和鈍化處理，管外采用酸洗膏和鈍化膏。一般涂上后的等待時間為15min左右，然后用清水沖刷干凈。先用適當濃度的加有緩蝕劑的酸液在管道內部進行循環(huán)酸洗，然后加入一定量的鉻酸鹽循環(huán)，最后用氯離子質量分數(shù)小于50×10-6的清水沖洗干凈。

6 焊條的保管、烘干、發(fā)放

6.1 保管

焊條必須存放在干燥、通風良好的室內倉庫，并放在貨架上，架子離地和墻壁距離不小于30cm。庫房設置溫度計和濕度計，庫內溫度應保持在10℃～25℃，相對濕度小于60%，并準確及時記錄庫房溫度、濕度。

6.2 烘干

焊條在使用前必須按焊條說明書上的規(guī)定進行烘烤。不同類型焊條應分開烘烤，分開放置，并有明顯標記，嚴禁混淆。焊條烘干時應緩慢升溫，升溫后保溫并緩慢冷卻。推薦焊條進箱溫度為100℃以下，升降溫速度不宜超過150℃/h。不可將焊條突然放入高溫箱內，或者突然從高溫箱內取出。否則，會引起藥皮開裂、剝落。經烘干后的焊條應放置于100℃～150℃恒溫箱保存。

6.3 發(fā)放

焊條由烘干員發(fā)放，并登記焊條的材質、規(guī)格、烘烤溫度、時間、數(shù)量、使用位置和工程地點，領用人簽字。焊條每次發(fā)放數(shù)量應控制在2.5mm焊條80支/人、3.2mm 焊條60支/人、4.0mm 焊條40支/人以內。

7 焊接接頭常見缺陷及預防措施

7.1 夾渣

原因：多層焊時前道焊渣清理不干凈；焊條受潮或未烘干；焊接電流太小且過快；焊條運條手法不對。

措施：認真清理前道焊縫焊渣；焊條合理烘干；調整合適的電流、運條的速度和正確的運條角度。

7.2 焊瘤

原因：鈍邊過小而根部間隙過大；焊接電流過大而焊接速度過快。

措施：選擇合理的焊接參數(shù)。

7.3 氣孔

原因：焊口清理不干凈；鎢極伸出過長；焊接電流過大或過小；焊條受潮或未烘干；烘烤溫度、時間不正確；施焊充氬時保護氬氣不純，帶和槍有漏氣的地方，氬氣流量調整不好。

措施：焊前仔細清理焊口周邊的油、污、銹、垢；選擇合適的鎢極伸出長度；合理的焊接速度；正確烘干焊條；檢測氣體純度，氬氣純度不低于99.9%，檢測帶和槍，杜絕漏氣，調整氬氣流量。

8 結論

在工業(yè)管道施工中，選用合格的焊接人員，采用正確的焊接材料，合適的焊接機具，合理的焊接參數(shù)、焊接工藝，在適宜的環(huán)境條件下嚴格按焊接作業(yè)指導書要求施焊，施工質量就能夠得到有效的保證。

［1］ 陳祝年.焊接工程師手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2002：1045-1072.

［2］ 劉云龍.焊接技師手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2005：136-148.

［3］ 柳金海，陳百誠.金屬管道焊接工藝便攜手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2005：91-95.