化學取樣管及熱工儀表管TIG焊接工藝

摘 要：火電廠檢修經常進行一些設備及自動化改造，這就涉及到化學取樣管，熱工儀表管的焊接。測量溫度和壓力的熱工儀表管、化學取樣管的直徑都很小且管壁較薄，它的焊接不同于其他較大直徑管子的焊接工藝，要求完全焊透且承壓不堵不漏。因而奧氏體不銹鋼小徑管在電力防腐設備中得到廣泛的應用。雖說奧氏體不銹鋼焊接性良好，但由于焊接工藝不正確經常會出現裂紋、氣孔、變形和堵塞等焊接缺陷。本人從焊接工藝和焊接操作方法上分析其原因，結合自己工作的實踐經驗，可以通過不留鈍邊、間隙，打底層焊縫不填絲的方法來消除上述焊接缺陷，從而獲得焊接質量良好的焊接接頭。

關鍵詞：不銹鋼 小徑管 氬弧焊 焊接工藝分析

中圖分類號：TM621.8 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）09-0-01

一、課題現狀

在我廠的化學取樣管及熱工儀表管改造工程中，采用了大量直徑較小的奧氏體1Cr18Ni9Ti不銹鋼管作為化學取樣管及熱工儀表管，取樣管規格在? 16×3mm-?12×2mm。如我廠主蒸汽壓力取樣管，工作壓力9.8Mpa，工作溫度540℃。取樣管在高溫高壓下運行，如不對其焊接檢修工作提出極為嚴格的要求，將對設備的安全穩定運行產生很大影響。因此，為了保證焊接質量，對化學取樣管及熱工儀表管的焊接工藝進行探討、修改及應用是非常有必要的。2016年在我廠4號機組A級修中，對化學取樣管及熱工儀表管進行了技術改造，針對以往手采用手工電弧焊和氧、乙炔氣焊焊接質量不良的現象，經過分析研究決定采用不留鈍邊或極小鈍邊、間隙，不填焊絲打底層全氬弧直接熔透焊接工藝，經過實踐檢驗是正確的。

二、問題的提出及分析

雖然奧氏體不銹鋼焊接性良好的，不易出現焊接缺陷，但在現場具體的檢修過程中，由于取樣管的直徑太小，剛性較低，焊接后極易產生彎曲變形，需要重新進行校正，校正不當容易在熱影響區出現裂紋等缺陷，導致管道的焊接難度不少。由于取樣管運行工況在連續高溫高壓下，不允許出現夾渣、未焊透、裂紋、焊瘤等焊接缺陷，表面成形要求良好，焊縫高度0.5—1mm最佳，沒有內凹。在整體施工前采用手工電弧焊焊接幾十個焊口，經過金屬探傷發現焊接質量差，全部不合格。為此，對各種焊接方法進行比較以后，采用手工鎢極氬弧焊的焊接方法具有操作容易，焊接質量穩定的優點。因此決定以1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼管為試樣，其規格?14×3mm，采用手工鎢極氬弧焊方法進行焊接工藝試驗和分析。

三、焊接工藝試驗及分析

1.焊前準備

選用ZX7—400IGBT直流逆變焊機；極性：直流正接；氬弧焊槍、噴嘴及鎢極的選用：QQ85/160A-1，? 8mm直徑噴嘴，Wce-20鈰鎢極，?1.6mm，鎢極錐度30°；要求氬氣純度≧99.95%。

2.焊接材料

焊絲：TGS-308L，?1.6mm，焊前仔細清理焊絲上的油污打磨干凈至露出金屬光澤。

3.坡口制備

?14×3mm1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼管8節，長度100mm。開V型坡口，單邊坡口角度15°-20°，不留鈍邊和間隙，管口齊平，管口兩側內外壁10mm范圍內的鐵銹、油污打磨干凈，直至露出金屬光澤。

4.工藝檢驗

4.1焊接工藝參數：

焊接時選擇的工藝參數，必須保證點焊點牢固和焊透，沒有燒穿現像、焊瘤等缺陷為原則，并保證蓋面層成形美觀、無缺陷。

具體的焊接工藝參數見表1。

截取與焊接用管子相同規格，200mm管子2節作為點固對口工具，對口處不留間隙。點焊點位于9--11點鐘處，如圖1所示。點焊縫不填絲直接將母材熔化，以減輕管內壁的氧化程度。點固長度3mm左右，工藝參數見表一。

4.2打底層焊接

將點固好的4件試樣分為兩組，水平固定、垂直固定個兩件。水平固定管焊接起始位置見圖1，自時鐘6點處起焊，逆時針方向焊至時鐘12點處收弧，再自6點處順時針方向完成另一半焊口。

打底層的焊接；由于管徑較小、不填絲，在焊接過程中，焊槍要保持與焊接點切線方向垂直，焊槍噴嘴與試件的夾角要始終保持為 75—80?，最大程度保護焊接熔池。電弧引燃后待兩側均勻熔化形成熔池后，速度稍快，勻速向前施焊，焊槍不做擺動，盡量做到始終保持鎢極與熔池間距離2.5—3.0mm.

焊接時從時鐘6點處起弧，順時針方向向上焊至12點處，兩面對稱焊接，與點焊處接頭時要確保完全熔透完成打底層焊接。

4.3蓋面層焊接

蓋面層焊接時，水平固定管應自下而上兩面對稱焊接。施焊時，電弧引燃必須在坡口內并側采用劃擦法，起弧位置：從6點鐘施焊，電弧引燃后，坡口邊緣熔化形成熔池后，采用間斷送絲法向坡口內填充焊絲。送焊絲時動作要輕，不要影響氬氣的流動，以免影響氬氣保護效果。焊絲端頭應始終處于氬氣保護區，不能脫離保護區，以防止發生氧化。起弧和收弧應略低，便于接頭和收弧，收弧時要填滿弧坑，防止產生縮孔和弧坑裂紋。在焊接過程中，要注意焊槍應始終保持與施焊切線位置垂直， 焊絲與焊槍的夾角一般為90?。整個過程完成后，表面不能有超標缺陷。

垂直固定管的蓋面層焊接，在打底焊道上引弧后，焊絲始終靠在焊縫上坡口，焊絲送進在焊縫上坡口熔化，通過焊槍的上下擺動將鐵水帶至上下坡口。焊絲送進時，應嚴格控制熔滴大小，否則容易出現滿溢、焊縫上坡口咬邊和焊縫余高不足。焊槍在坡口邊緣間上下擺動，電弧熔化焊絲后焊槍向坡口下部邊緣擺動，稍做停頓后，焊槍回到坡口上部邊緣，依次循環。要求熔池形狀和大小基本一致，焊道收尾時，頭尾搭接10mm，然后用電流衰減法收弧。

4.4焊接工藝實驗結論

經過焊前準備和工藝探討分析后，由具有C類鋼材焊接合格證和1類壓力容器持證焊工依照上述工藝要求完成了兩組8件的試樣焊接，焊縫外觀經評定合格但是經金屬無損探傷、斷口檢查發現有4件試樣存在超標缺陷。主要原因是第一組水平固定管2件，垂直固定管2件（采用留鈍邊、間隙、打底層焊縫填焊絲的焊接工藝），背面氧化嚴重，內部氧化成渣，4個焊口無一合格，根本達不到質量要求；第二組水平固定2件，垂直固定2件（采用不留鈍邊、間隙、打底層焊縫不填焊絲的焊接工藝），4個焊口全部合格，從而說明采用不留鈍邊、間隙、打底層焊縫不填焊絲的焊接工藝是正確的。

四、現場實際應用

2016年6月，在我廠4號機組A級檢修中，我們采用上述氬弧焊焊接工藝，對熱工壓力流量設備及化學取樣管進行了技術改造。在對? 16×3mm 、 ? 14×3mm 、 ? 12×3mm三種規格 1Gr18Ni9Ti 不銹鋼高壓取樣管的焊接焊口施焊中，一次合格率非常高，效果良好。

結語

通過對1Gr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼化學取樣管及熱工儀表管的焊接，在現場實際檢修焊接中的實際應用中，使我們認識到，運用手工鎢極氬弧焊焊接方法，采用不留間隙、不留鈍邊，打底層焊接不填焊絲的焊接，焊縫成型美觀，焊接缺陷少，操作簡便易學，可以有效的保證焊接質量，同時可極大的提高工作效率。對于其它材質的小直徑管的焊接，具有一定的借鑒價值。

參考文獻

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[4]武江，周國萍.焊接手冊[M]機械工業出版社.2001.

作者簡介：馬云，（1975-），男，高級技師，助理工程師，長期從事燃煤火力發電廠金屬焊接工作。