Inc600镍铬合金有缝钢管的焊接.pdf

工程技术 l E C T e c h n o lo g y I n c 6 0 0 镍铬合金有缝钢管的 焊接 李福全中国化学工程第 十六建设公 司湖北宜 昌4 4 3 0 0 0 中图分类号 T G4 4 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 2 9 3 2 3 2 0 1 0 0 4 0 0 3 5 0 2 1前言 我公 司承建 的宁夏宝 丰能源集 团有 限公 司年产 2 0万 t 焦 炉气制甲醇项目 转化车间废热锅炉氧气管道的进 口处有 1 5 m 新 型管材的安装焊 接 标准 号为美标 ANS I B 3 6 1 9 M 材 质 为 AS TM B1 6 7 N6 6 0 0 1 n c 6 0 0 规格 为 2 7 3 X 6管 道及一 个 4 5 弯头 一 一 个 D N2 7 3 X 1 3 9 7 6 6 0 3 5的异 径 管 两 片 法兰 合计 5 道焊缝 焊接方法为管内充氩保护 氩电联焊 焊丝为 E R Ni C r F e 3 由2 4 电焊条为 E N i C r F e 一3 3 2 上述为美标 AWS或国标 G B一样 的牌号和名称 焊缝 1 0 0 射 线探伤 二级片为合格 2 I n e 6 0 0镍铬合金管的化学成分和物理性能 2 1化学成分 如表 l 所示 表 1化学成分表 一 化学藏分 is 毫 誊 毒 牌 号 C J S i J J S J G r J N i J C u J M n 镑删 6 1 0 乜钒 罄 话 i 2 2物理性能 I n c 6 0 0 镍铬合金管和碳钢 不锈钢物理性能比较如表 2所 示 表 2镍铬合金 管和碳钢 不锈钢物理性 能比较 伙 重 懈 点 热 着 淤 I 甍 0 l t 僻 赫 料 g 冀 1 O 毛 畹 m s 稍 m m o d e m l n c 60 0 8 8 0 1 55 0 3 9 89 8 7 1 低 1 一 j 惦 m 1 1 8 8不锈 钢 7 9 3 1 7 3 1 6 2 9 7 2 3低碳镍的焊接性分析 镍铬 合金材料 焊接主要存在焊接 热裂纹 气 孔和焊缝外观 成形差等 问题 3 1焊接热裂纹 I n c 6 0 0材料 含镍量 6 2 焊 接时具有一 定的 热裂 倾 向 与含镍量较高 的纯 奥氏体 不锈钢 6 0 6 较为相似 镍 铬管 材料的热裂倾向跟材料 中是否含硫 磷等有害元素及含量有关 少量的硫 磷元素存在 就可能对镍铬 管的焊接产生相 当大 的影 响 随着硫 磷含量 的增高 热裂倾向大大增加 其 原因是焊缝金 属从液态冷却凝 固过程 中 硫 磷与镍 形成 的低熔共晶 向焊缝金 属的晶界偏析而形成液态薄膜 在焊接拉应力的作用下导致热 裂纹的产生 硫 磷等杂质元素的有害作用还具有叠加的倾向 因此控制 材料 中硫 磷杂 质元素 的含量 防止外界含 硫 磷物质 污染 非常 重要 3 2焊缝气子 L 镍铬合 金管对氢气 孔非常敏 感 氢在液态 金属中溶解度较 大 随着 温度 的下降而显 著降低 由于镍 铬合 金导热 系数大 同 液相温度区间小 液态金属粘度大 流动性差 焊缝结晶凝固快 熔池液态金属中溶解的氢不易析出 熔池容易为氢所饱和而形 成气孔 控制 焊缝气 孔的 关键是减 少熔 池液 态金属 中自 勺 H 等 的含 量 一 方 面应采用合适 的焊 接材料 另一方面必须保证焊 件和焊 丝的清洁 防止外界空气 油脂 水份等污染熔池 焊 接气候条 件对焊 缝气 孔影 响相 当大 当环境 气温低 于 1 6 C时易产生气孔 这是 南丁坡 口表 面存在冷凝水 的缘故 使 用 丙酮擦洗也不能清 除 焊前必须预 热 施焊 时还 要求空气相对湿 度 小于 6 5 3 3未熔合和焊缝成形差 由于镍铬合金管材料导热系数大 熔池冷却凝固快 小电流 焊接不 易充分熔 化母 材 导致焊缝 易出现 未熔合缺陷 液态金属 流动性和润湿性较差 焊缝表面波纹较粗 易产生咬边 凹陷 焊 缝成形不如碳钢和不锈钢美观 另外镍铬管材料焊接时熔池颜 石 油 化 工 建 设 1 0 0 4 I 3 5 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m E C T e c h n o l o g y l 工程技术 色变化不大 不易看清也是导致焊缝成形较差的原 因之一 4焊接工艺 4 1焊接方法的选择 手工钨极氩弧焊 T I G 具有熔池保护效果好 焊缝金属致 密 焊丝中脱氧合金元素过渡系数高 易于操作 焊缝外观成型 美观 探伤合 格率高 等优点 镍 铬管道 现场焊 接采用 T I G焊 能 保 证焊接质量 4 2焊接材料的选择 I n c 6 0 0镍铬管 T I G焊采用 RNi C r F e 一3 2 4 mm焊丝 焊 丝化学成分如表 3所示 表 3焊丝化学成分 该牌号焊丝中含有一定的锰 锰与硫化合阻止低熔共晶硫 化镍的形成 有效预防热裂纹的产生 焊丝中少量的铝 钛元素 则起到脱氧剂作用 I n c 6 0 0 镍 铬 管 T I G 焊 采 用 电 焊 条 为 E N i C r F e 一 3 3 2 mm 电焊条化学成分如表 4 所示 表 4 电焊条化学成分 牌号 1 叠 睨单藏翕l 6 薯 薯 嚣量 t 女 蠹 嚣誊 C I S i J M n l N i l F e I G r E N Q i 蚂 5 1 毽 鸱 麓 i 余 璧 l 5 t 4 3镍铬管材料的保管和防护 镍铬管易受到硫 的侵 害 当它 与含硫物质接触 温度超过 3 0 0 C的临界值时 热的硫就会渗入 晶界 转化为硫化镍 硫 以 很多种 形式存在于物质 中 易与镍铬管接触 的有 油 油脂 灰尘 油漆 标 记墨水 胶布 指纹 汗液 脚 印 还 有含硫化 物的污染 空气等 因此为 了避免材料受 到污染 施 工前镍铬 管 管件一定 要存放在干燥 干净和安全的仓库 并指定专人负责保管 安装 前 车间门窗封 闭 地面打扫干净 安装过程 中工人穿干净 的工作 服 戴干 净的手套 不直接用 手摸材料 预制 材料 放在 干净 的工 作平台上 并用 料薄膜覆盖 材料不跟铁件 地面接触 在材料 表 面不得用记号 笔作标记等 4 4坡 口制备 镍铬管焊缝金属 不像 碳钢和不锈钢焊缝金属那样 易于 流动 和润湿母材 为便于焊接操作 坡 口应选择较大 的角度 坡 口尺 寸如图 1 所示 士 一 l 图 1坡 口尺寸示意 图 采用管 子坡 口机 加工 管道坡 口 不便于机加工 的坡 口可先 采用角 向磨 光机磨制 然后用挫刀修磨坡 口表面 3 6 l 石 油 化 工 建 设 1 0 0 4 4 6焊前清理和组对 组对 前先用不 锈钢钢 丝刷将坡 V I 表面 的氧化膜清理 干净 然后用丙酮或酒精擦洗坡 E l 及两侧 5 0 mm范围内母材表面 以 除去水份 油污等 焊丝不用时放在焊丝包装筒内以免受到外界 灰尘等污染 焊接 时抽 出用 丙酮 或酒精擦洗后使用 组对时管子错边量不大于管子壁厚 的 1 0 组对 间隙如 图 l 所示 点 固后的焊缝应随后焊完 以免放置过久需再清理 4 7焊接工艺参数 由于镍铬管导热系数大 凝固快 焊接时应采用较大的焊 接电流 否则易出现未熔合 根部未焊透 焊缝表面成形差等现 象 镍 铬管道焊 接工艺参数选择如表 5 表 6所示 表 5 I n c 6 0 0 镍铬管焊接工艺参数 表 6焊接 参考 电流 僻 镰 径 l 2 Q n 鼍 3 奠 霉 H 矾 鼍 薯 日 m l 壤 焊 接电 流 A 2 5 4 0 5 0 8 0 8 0 1 0 0 J 1 1 0 1 5 0 1 6 0 2 0 0 I I I j 4 7焊接注意事项 1 打底和 第一 层填 充焊 时必 须对焊 缝背 面进 行 充氩保 护 防止焊缝 根部 氧化 和成 型不 良 2 打底焊时封 口用的胶 布不能直 接粘 在管道上 应如图 2 所示反粘 防止 附着在母材上 的粘接剂污染焊缝 胶粕 图 2胶布封 口 3 焊接时 不得 采用 划擦 法起弧 必须使用专 门的氩弧焊 机并采用高频引弧 防止夹钨现象 4 在焊道表面由焊丝中的脱氧剂形成的氧化物 渣点及 镍铬管 的氧化膜粘着 力强 多层焊时必须用不锈钢 丝刷或角 向 磨光机将焊道表面清理干净 防止产生层 问未熔合 5 禁止在母材上引弧 收弧时弧坑应填满 6 当环境温度低于 1 6 C时焊前应用干燥的热风对坡口及 附近 区域进行预 热 以去除其表 面的冷凝水 防止气孔产生 5结论 I n c 6 0 0镍铬合金管安装焊接前应按照上述焊接 工艺进行焊 接 工艺评定 并进行 同焊材 的预焊接 在 随后 的安 装中组对焊 口 5道 并进行全部探伤 一次合格率达 1 0 0 实践证明 I n c