316L不锈钢高压管道的焊接技术.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除316L不锈钢高压管道的焊接技术 摘 要：焊接工艺是焊好316L高压钢管的关键，论述了316L高压钢管的焊接技术要求，主要包括管材和焊材化学成分要求、管材和焊材的管理、坡口加工和组对要求、焊接工艺参数选用、钨极氩弧焊的操作要领、焊条电弧焊的操作要领、焊接质量的外观检验和内部检验、焊缝返修等内容。 关键词：316L不锈钢管 高压 焊接技术 一、316L高压管材及焊材的化学成分要求 1、316L高压管材的化学成分 表l 为316L管材的化学成分表。 2、焊材的化学成分 遵循“等成分”原则选择焊接材料，同时为增强接头抗热裂纹和晶间腐蚀能力，使接头中出现少量铁素体，钨极氩弧焊选用焊丝H00Cr19Ni12Mo2，CHS022进行电弧焊，其成分见表2和表3。 表2 焊丝H00Cr19Ni12Mo2化学成分 表3 焊条CHS022化学成分 3、合金成分对焊接接头性能的影响 偏高的碳含量会导致316L钢的焊接性能下降，而且在焊接过程中容易在晶界生成碳铬化合物，降低耐腐蚀性能；硅能溶于铁素体，具有强化和抗氧化作用，但含量若偏高，会严重影响316L钢的焊接性；锰能置换FeS为MnS，有脱硫作用，同时也能改善硫化物的分布形态，使薄膜状FeS改变成球体分布，从而提高焊缝的抗裂性，但锰含量过高时，会降低耐蚀性；316L的晶界特性对硫、磷等微量杂质敏感，使316L钢产生焊接热裂纹，因此应严格控制硫、磷的含量；铬能显著提高钢的脆性转变温度，冲击值随铬含量增加而下降，由于不平衡地加热和冷却，晶界可能产生偏析产物，从而增加焊接热裂纹倾向；钼在较高回火温度下，可弥散分布并形成特殊的碳化物，可以改善在高温高压下抗氢侵蚀的作用和二次硬化作用，但钼含量多会影响不锈钢的韧性。所有这些元素对钢的作用不是简单的叠加，也不是相互抵消，它们相互之间会发生新的物理化学作用。 所以，管道及管道组成件与焊接材料的化学成分必须严格控制，焊前认真审查管道材料和焊接材料的合格证，逐个进行光谱分析，仔细核对其各种化学成分含量，以确保焊接后焊缝金属奥氏体形成元素(Ni、Mn、C、N等)和铁素体形成元素(Cr、Mo、Si等)的平衡，获得良好的焊接接头性能。 二、316L高压管材及焊材的管理 1、管材管理 管子、管件应逐个进行外观检查，不得有裂纹、杂渣、重皮等缺陷，锈蚀、凹陷及其他机械损伤的深度不应超过产品相应标准允许的壁厚负偏差。应逐个测量外径、壁厚，应符合相应标准。 管子、管件应逐个进行100的渗透（PT）检测，检测方法和缺陷评定需符合JB4730-2005的规定，I级合格。经检测发现的表面缺陷允许修磨，修磨后的实际壁厚不应小于公称壁厚的90。 2、焊材管理 为确保焊材的正确使用，必须建立严格的焊材采购、验收、保管、烘干、发放和回收制度，使焊材入库到回收均能全过程追踪，始终处于受控状态。 三、焊接工艺的具体要求 1、施焊技术准备 施焊前需严格按设计文件要求的标准、规范和现场实际情况编制焊接施工方案，按照JB4730-2000钢制压力容器焊接工艺评定的要求进行焊接工艺评定，编制焊接工艺指导书。在施工现场还必须结合实际焊接工件，编写现场接头焊接工艺卡，其焊接施工控制内容必须齐全。 对焊工和管工严格进行焊接技术质量交底，将接头焊接工艺卡下发到每一个焊工和管工，并在焊接班组粘贴上墙。 2、坡口加工和组对要求 316L高压管道的切割必须采用机械方法，不允许用等离子切割、碳弧气刨加工。 合适的坡口尺寸可以兼顾母材熔合和焊缝透度，考虑到316L高压管道管壁厚、导热系数小、热膨胀系数大等特性，为减少焊接变形，坡口角度为4055，坡口倾角由底部向上逐步减小，近似于U型坡口，坡口间隙2.02.5mm；由于采用了较小的焊接电流，熔深小，因而坡口的钝边要小，保证打底焊能实现单面焊双面成形，一般应小于1mm。 为了保证焊缝焊接质量，防止焊接缺陷的产生，需对坡口进行渗透检测。施焊前必须用角磨机对基层焊缝坡口及两侧各30mm范围内的铁锈、油污、水分等进行清理。 管道对接焊口的组对应做到内壁平齐，内壁错边的量不宜超过壁厚的10，并且不大于0.5mm，外壁错边量应不大于2mm。 为了确保组对的准确度，要设置组对质检停止点，对已组对未正式施焊的管段的材质、尺寸、角度、编号等进行检验，确认合格后方可进行焊接。 3、焊接方法 根据管道管径和壁厚的不同，选用钨极氩弧焊或氩电联焊进行管道焊接，一般壁厚6mm的管道，采用钨极氩弧焊焊接；壁厚6mm的管道，采用钨极氩弧焊打底焊，焊条电弧焊填充及盖面焊的焊接方法。 在保证焊透及熔合良好的条件下，焊接参数尽量采用小电流、小电压和快速焊，以减小焊接线能量，也可通过增加焊接层道数来控制焊接线能量，即多层多道焊的焊接工艺，并采用短电弧、快速焊、窄道焊、不摆动或小摆动的操作方法，尽量保持电弧电压的稳定。焊接工艺参数的选用一般如表4所示。 表4 焊接工艺参数的选用 应防止焊层厚度过厚，以减少热输入，并有利于气体析出。每层焊缝应连续焊完，层间接头应错开。层间温度控制在100以下，采用红外线测量仪测量。 每焊完一层焊缝，必须彻底打磨清渣，并经质量检查合格后方可进行下一层焊接。 4、钨极氩弧焊的操作要领 钨极氩弧焊应选用带高频引弧的焊机，钨极选用铈钨棒，钨极磨成尖部直径0.4mm，夹角3060的尖状，可保证电弧稳定。使用氩气的纯度应在99.96以上。氩弧焊始焊时应提前送气，停焊时滞后停气。为防止焊缝内表面的铬等合金元素氧化，影响接头质量，焊缝背面必须采用充氩保护措施。 为避免氩气浪费，管道内部充氩保护通常有两种方法。 (1) 置换充氩，它是在距焊接部位附近两侧(200mm即可)用水溶纸、橡胶堵板、气球法或球囊法等装置封堵，用氩气将管内空气完全置换出来，这种方法主要用于小直径管和短管，这里以气球法和橡胶堵板相结合举例说明(见图一 )。 图一 堵板法和气球法相结合充氩示意图 在接头装配前将堵板安装好，把回收绳露于管外，以便回收再用，中间连接链需松动下坠(需距内壁20mm以上)。然后，将未充气的气球从焊口间隙中放入管内，气球口在外。向气球内充氩，将管内空气挤出后把气球扎破取出，同时管内继续充氩进行焊接。该法的密封性好，并能在最短的时间内将管内氩气含量充至最大，保护效果很好，并且缩短充气时间，减少氩气浪费。但回收堵板时需经过焊缝，较费力。 (2) 背充保护，它是利用一根压扁的小管从对口间隙中伸到焊接部位的背面，以略小于正常氩弧焊的氩气流量，游动跟踪保护，该方法主要用于直径较大的管子对接焊口。背面充氩气保护时，使用氩气流量计，采用可调节的氩气流量，可使焊缝背面成型良好。氩气保护效果可根据焊缝颜色变化进行判断，银白色为最好，蓝色次之，红灰色为一般，灰色或黑色表明保护不良。焊接过程中，焊工可根据颜色调整保护气，使焊缝达到最好的被保护效果。定位焊应与正式的焊接工艺相同。定位焊的焊接长度宜为1015mm，高度宜为24mm，且不超过壁厚的23。定位焊的焊缝不得有裂纹或其他缺陷，定位焊的起弧和收尾处应圆滑过渡，磨成缓坡形，以避免正式焊时引起未熔合的缺陷。正式焊接时，起焊点在两定位焊缝之间。 5、焊条电弧焊的操作要领 焊前CHS022焊条必须经300350烘焙lh，防止焊接过程出现气孔、延迟裂纹等缺陷。烘干温度不宜过高，烘焙时间也不宜过长。最好不要重复烘干，随烘随用，以防药皮脱落。 烘干记录表格上必须有烘干炉号的记录，且为流水号。现场回收焊条按要求再次烘干和记录。 焊工必须使用焊条筒，并在施焊时一根一根地取用，保证使用中的焊条温度符合要求。焊条筒每个焊工一个，不得串用。 采用电弧焊时，坡口两侧各100mm范围内应涂白亚粉或其他防粘污剂。不允许焊条在非焊接部位引弧，以避免产生引弧迹点。 必须短弧直线运条，以减少合金元素的烧损，减少热影响区的宽度，有利于提高焊缝的抗晶间腐蚀能力和减少裂纹产生的倾向。熔敷金属宽度不得超过焊条直径的两倍。收弧应填满弧坑，以免产生弧坑裂纹。应在焊后立即除去渣皮、飞溅，并应将焊缝表面清理干净，进行外观检验。 四、焊接质量检验 焊接缺陷减小了焊接接头承载截面积的有效面积，使截面应力增加，更重要的是在缺陷周围产生了严重的应力集中。因此，焊接缺陷对结构的静载强度、疲劳强度、脆性断裂以及抗应力腐蚀开裂都有重大影响。 1、外观检查 管道焊缝表面不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、熔合性飞溅、咬边、表面凹陷；焊缝表面不得低于管道表面。 除用肉眼检查外，还需对焊缝进行100的渗透检测。焊缝外观质量经必要的补焊及打磨后，必须全部达到合格标准。 2、内部射线检测 316L高压管应进行100的射线检测，质量标准不低于JB47302005的级。 高压厚壁管对接焊缝应采用射线检测，以提高检测质量和效率。 由于进行100射线探伤，因此