大直径厚壁管道药芯焊丝富氩混合气体保护焊工艺试验

移 生产应用 r鳝搭 大 直径厚 壁 管道 药芯焊 丝 富氩 混合 气 体 保 护 焊 工 艺 试 验 河南省锅炉压力容器安全检测研究院( 郑 州市4 5 0 0 1 6 ) 陈国喜李永赞 摘要药芯焊丝富氩混合气体保护焊是一种高效的焊接工艺， 文中进行了 A 3 3 3 G r 6+E 7 1 T一1 MH 8富氩混 合气体保护焊工艺试验并测试了焊接接头的力学性能， 分析了该工艺焊接过程中易出现的缺陷， 制定了有效的防 止措施。试验结果表明， 该工艺适用于场站的大直径厚壁管道焊接。 关键 词 ： 大直径厚壁管道药芯焊丝 富氩混合气体保 护焊 中国分类号 ： T G 4 5 6 9 0前 言 国外某原油管道项 目是由中国进行 E P C总承包 的 工程 ， 管线全长约为 4 0 0 k m， 管道直径为 1 2 2 0 mm， 日 输出量约为 1 5 0万桶。该工程场站工艺管线具有设计 压力大、 直径大( 最大管径为 1 6 0 0 mm) 、 管壁厚 ( 最大 壁厚 6 4 mm) 、 焊接 质量要求高 等特点。壁 厚超过 3 0 m m的工艺管道 占总寸 口当量 ( 直径为 2 5 mm、 厚度为 8 mm的管为 1 个当量 ) 的4 0 9 9 。 1 试验管线材质 场站大直径厚壁工艺管线材质主要为 A 1 0 6 G r B 和 A 3 3 3 G r 6 ， 选 用规 格 为 4 , 5 0 8 mm 3 8 1 mm 的 A 3 3 3 G r 6管材进行焊接工艺试验 。 1 1 钢材 的化学成分和力学性能 试验用 A 3 3 3 G r 6管材化学成分和力学性能分别 见表 1 和表 2 。 表 1 A 3 3 3 Gr 6钢化学成分 ( 质量分数 ， ) 抗拉强度 屈服强度 断后伸长率 冲击吸收能量 R MP a R L MP a A( ) K V J (一 4 5 o C) 4 7 5 5 3 1 7 5 3 4 3 5 3 0 0 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 1一l 8 1 2 钢材焊接性分析 按照 国际焊接学会 ( I I W) 推荐的碳 当量公 式计算 A 3 3 3 G r 6的碳当量为 0 3 1 5 ， 小于 0 4 ， 钢材 的冷 裂纹倾 向很小 ， 焊接性 良好 。 但考虑到场站工艺管道壁 厚较大( 最大厚度为 6 4 mm) ， 焊接接头拘束度较大 ， 因 此预防冷 裂纹 的产生也是 试验过程 中的一 项重要 工 作 。 2焊接 工 艺试 验 2 1 药芯焊丝富氩混合气体保护焊工艺 药芯焊丝气体保护焊 ( F C A W) 比普通 C O ， 气体保 护焊具有更 大的焊缝形状 系数 ， 药芯焊丝 电弧横截 面 上 的能量分布更均匀 ， 能量梯度更小 ， 不产生 “ 指状熔 深”， 药芯焊丝 电弧 的电流密度大 ， 无需采用 电流脉 动 技术 ， 便可在较小的电弧功率条件下 ， 既能保证 电弧燃 烧的高度稳定性 和全位 置的焊缝均匀 自由成形 ， 又具 有优异 的层间和道 间的均匀熔合能力 ， 因此 F C A W 方 法更适用于大直径厚壁管道的多层多道填充和盖面的 全位置焊接 。 药芯焊丝一般采 用 C O 作 为保护气体 进行 电弧 焊 ， 但如果焊接工艺参数选择不当， 会造成焊接飞溅增 大 ， 熔敷效率降低 ， 采用 A r +C O 作为保护气体进行混 合气体保护焊 ， 具有 电弧稳定、 飞溅小的优点 ，能够有 效地改善焊接质量， 且 A r 气比例越高， 熔敷效率越高； 当 A r 气 比例达 到 6 0 以上 ，熔 敷 效率 增 长 幅度较 大 。试验选 用药芯焊丝 富氩 ( 8 0 A r +2 0 C O ， ) 混合气体保护焊工艺。 2 2 焊接材料 试验采用氩弧焊打底药芯焊丝混合气体保护焊填 2 0 1 2年第 8期 5 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 悸 掳 生产应用 充和盖面的焊接工艺。由于该原油管道传送介质为弱 酸性 ， 选用 E S A B E R 7 0 S一3型氩弧焊焊丝 ， 选用 H O B A R T E 7 1 T一1 M H8型药芯焊丝， 混合气体比例为 8 0 A r + 2 0 C O 。焊丝 化学成 分和力学性能分别见表 3 和表 4 。 2 3 焊接设备 表 3 焊丝化学成分 ( 质 量分数 ， ) 选 用米 勒 X MT 4 2 5型焊 机和米 勒 S u i t C a s e X T R E M E 1 2 V S型送丝机。 2 4焊接工艺 2 4 1 焊前准备 ( 1 ) 坡 口形式的选择根据 A S ME B 3 1 3标准， 壁 厚大于 2 2 m m的管道主要采用 U形、 双 V形坡 口。试 验用 4 , 5 0 8 m m 3 8 1 m m管采用如图 1所示的 u形坡 口 图 1 坡 口形式 和尺寸 ( 2 ) 坡 口清理焊前使用角向磨光机将坡 口两侧 2 5 m m内铁锈、 油污和杂物清理干净。坡 口表 面无 裂 纹 ， 具有金属光泽 。 2 4 2 焊前预热和层温控制 根据 A S ME B 3 1 3和业 主施 工标准要求 ， 焊前 预 热温度为 1 0 0 o C； 焊接过程 中层间温度不低于 1 0 0 o C。 2 4 3 焊接工艺参数 5 0 8 mm3 8 1 m m 的 A 3 3 3 G r 6管 富氩 ( 8 0 A r +2 0 C O ) 混合气体保护焊的焊接工艺参数见表 5 。 氩气流量为 4 71 1 8 L m i n ， 混合气体流量都为 9 5 2 3 6 I frai n ， 氩弧焊喷嘴尺寸为 6 m m， 混合气体保护 焊喷嘴大小 为 1 2 m m。氩弧焊 电源极性 为直流正接 ， 药芯焊丝 A r C O ： 混合气体保护焊电源极性是直流反 接 ， 焊丝伸 出长度为 5 2 0 m m。 2 5 后热和焊后热处理 焊后对 5 0 8 r n m3 8 1 m n l 的 A 3 3 3 G r 6管件采用 保 温缓冷 的方式进行 消氢处理 ； 然后进行消应力热处 表 5 焊接工艺参数 理 ， 加热速度为 1 3 5 C h ( 最大) ； 保温温度为 6 1 0 o C； 温度为 3 5 0( 最大) 。 保温时间为 1 5 h ； 冷却速度为 1 0 0 h ( 最大) ； 空冷 2 6 外观检验和无损检验 58 2 0 1 2年第 8期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 俘 掳 生产应用 。 渣等焊接缺陷。 4 1 气 孔 气孔是药芯焊丝富氩混合气体保护焊过程中易出 现的缺陷之一 ， 主要是由气体保护不好 、 母材的表面有 油、 锈等杂质、 焊丝吸潮和焊接参数选用不 当等原因造 成。其预防措施为 ： ( 1 ) 焊前清理坡 口表面水、 油、 锈和油漆 ， 减少氢 的 来源 ； ( 2 ) 根据施工条件和坡 口形式合理选择保护气体 流量 ， 及时清理喷嘴附着 的飞溅 ， 避免出现紊流 ； ( 3 ) 储存好焊丝 ， 防止药芯焊丝里边的药粉吸潮 ； ( 4 ) 风速超过 2 m s 时， 采取有效的防风措施。 4 2 夹 渣 焊接过程 中， 氧化物 、 氮化物、 硫化物等非金属物 质在焊缝的冷却过程中来不及逸 出， 焊后残 留在焊缝 中形成夹渣。一般成线状、 长条状或块状 ， 夹渣主要 出 现在坡 口边缘和每层焊道之间非 圆滑过渡的部位及焊 道形状发生突变或存在深沟的部位。主要原因是焊缝 层间清理不当 ； 电流过小、 速度过快 时， 熔渣来不及逸 出； 电流过大时， 液态金属 流动 到熔池前 面， 易形成夹 渣 。夹渣的预防措施为 ： ( 1 ) 认真进行层 间清理工作 ， 避 免出现较深 的夹 沟 ， 防止产生夹渣 ； ( 2 ) 合理地选用焊接电流和焊接速度 ， 保证熔深 ， 防止平焊位置出现液态金属流到熔池前面的现象 ； ( 3 ) 避免出现凸形焊道 ， 造成道间、 层间夹渣。 5结 论 通过 A 3 3 3 G r 6+E 7 1 T一1 MH8富氩混合气体保 护焊焊接 工艺试 验 ， 分 析 A 3 3 3 G r 6+E R 7 0 S一3+ E 7 1 T一1 MH 8焊接接头力学性能 ， 可以得出以下结论 ： ( 1 ) 药芯焊丝富氩混合气体保护半 自动焊焊缝表 面成形美观、 飞溅小 、 效率高、 焊接质量好 ， 适用于场站 大直径厚壁管道焊接 ； ( 2 ) A 3 3 3 G r 6+ E R 7 0 S一3+ E 7 1 T1 MH 8富氩混 合气体保护焊焊接接头 的力学性能( 强度 、 塑性 、 冲击 韧性)均满足标准要求 ，焊缝的使用性能 良好。 参考文献 1 张富巨， 伍珠良 电站大直径厚壁管药芯焊丝全位置半自 动焊接 J 焊接技术， 1 9 9 8 ， 2 7 ( 5 ) ： 1 21 4 2 陈长江 药芯焊丝混合气体保护焊的熔敷特性研究 J 热加工 工艺 ， 2 0 0 6 ， 3 5 ( 3 ) ： 3 1 3 3 作者简介： 陈国喜， 1 9 6 5年 出生， 大学本科学历， 高级工程师， 主要从事特种设备检验研究工作。 圆形集箱管座焊接裂纹分析及 处理工艺 山 西 电 建 四 公 司( 太原市0 3 0 0 1 2 ) 张媛 王世强 山西电力科学研究院( 太原市0 3 0 0 0 1 ) 张浩 摘要通过对圆形集箱管座焊接裂纹产生的原因进行详细的分析， 并根据现场施工实际情况 ， 制定合理的缺 陷处理方案， 保证了焊接质量， 避免了焊接缺陷的产生， 取得了良好的焊接效果 ， 对今后同类焊接缺陷的修复具有 参考作用 。 关键词 ： 集箱 管座焊接裂纹处理 工艺 中图分类号 ： T G 4 5 7 6 0 前 言 内蒙古