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不銹鋼厚壁管
您的位置:網(wǎng)站首頁 > 新聞動態(tài) > 不銹鋼厚壁管 > 正文不銹鋼厚壁管道的焊接實踐
詳細(xì)介紹材質(zhì)為X6CrNiMoTi17-12-2的不銹鋼厚壁管道焊接方法,重點(diǎn)敘述在焊接過程中需特別注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié),以及焊接實際操作要點(diǎn)。
1概述
馬鋼2250mm熱軋薄板生產(chǎn)線是馬鋼“十一五”技術(shù)改造和結(jié)構(gòu)調(diào)整工程項目中的關(guān)鍵生產(chǎn)線,其設(shè)計年產(chǎn)550萬t熱軋帶鋼,其中供冷軋原料225萬t,供平整分卷機(jī)組原料80萬t,供橫切機(jī)組原料50萬t,直發(fā)商品卷195萬t。工廠設(shè)計由是SMS-DEMAG總負(fù)責(zé),馬鋼設(shè)計院負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)化設(shè)計,關(guān)鍵設(shè)備從德國進(jìn)口,國內(nèi)配套加工。主軋線共有10個液壓系統(tǒng),最大工作壓力Pmax=29MPa,由SMS-DEMAG提供厚壁管道材料,材質(zhì)全部采用德國DIN2462標(biāo)準(zhǔn)中X6CrNiMoTi17-12-2(1.4571下同)的不銹鋼管道,液壓管道施工過程中要求最高、焊接難度最大的是覫114.3×20厚壁管的焊接,數(shù)量多達(dá)40t,一方面材料數(shù)量是限定的,另一方面管道安裝后返工難度更大。
2焊接性分析
X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管主要用于軋機(jī)區(qū)和卷取機(jī)區(qū)的液壓管道,要求對焊接頭內(nèi)表面成形良好,不內(nèi)凹,焊瘤較小,確保液壓系統(tǒng)要求的清潔度和焊縫經(jīng)X射線探傷不低于Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)。從表1中的化學(xué)成份可知:X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼屬于鉻鎳18-8型奧氏體不銹鋼,只是其化學(xué)成分與其他的鉻鎳18-8型奧氏體鋼略有不同,主要是Mo的含量較高,但其可焊性較好。
(1)鉻鎳奧氏體鋼,導(dǎo)熱系數(shù)約為碳鋼的1/3,線膨脹系數(shù)比低碳鋼約大50%,在自由狀態(tài)焊接時易產(chǎn)生較大的焊接變形。(2)焊縫晶間腐蝕:在焊態(tài)(焊后未經(jīng)熱處理的狀態(tài))已有鉻的碳化物的沉淀,因而形成貧鉻層,最易于出現(xiàn)在焊接線能量過大或多層焊的條件下。(3)焊縫金屬中存在一定量的穩(wěn)定化元素(Ti、Nb等),焊縫中穩(wěn)定化元素和碳的數(shù)量比,要比母材規(guī)定值大一些較好。(4)刀蝕:在焊接工藝上,首先要減少近縫區(qū)過熱。(5)熱裂傾向;采用的焊接工藝應(yīng)盡可能減少熔池過熱和接頭的應(yīng)力,減少焊接電流,盡可能采用小的線能量和小截面的焊道。
3焊接材料的選用
X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼雖然可焊接性好,但對于含Ni量小于10%~15%的18-8系列的奧氏體鋼(見表2),最為有效的提高焊縫抗裂性的手段,就是使焊縫成為γ+δ雙相組織,特別是在多層焊的根部封底焊道或熔合比較大的情況下,焊縫成分被母材所稀釋而得不到足夠數(shù)量的δ相,這時應(yīng)采用獲得更多一些δ相(4%~12%)的焊絲或焊條,提高奧氏體化元素Mn、C、N的含量。
根據(jù)母材實際的化學(xué)成分(見表2)和焊接性分析,選用的焊絲型號為H0Cr20Ni14Mo3,直徑為覫2.5mm,焊條型號為A022,直徑為覫2.5mm,其化學(xué)成分參見表3、表4。
4焊接過程
4.1焊接方法
針對壁厚δ=20mm,直徑φ=114的厚壁不銹鋼管和系統(tǒng)要求,采用前三層用氬弧焊(TIG)焊接,后四層用手工電弧焊蓋面的焊接方法,可以降低焊接成本,提高工作效率。4.2管道切割根據(jù)已往工程施工經(jīng)驗,不銹鋼管的切割和坡口加工一般用等離子切割機(jī)進(jìn)行,存在切口不整齊,而且針對大量覫114×20的X6CrNiMoTi17-12-2鋼管若依然用此方法切割和加工坡口,將對管材的材質(zhì)和性能造成一定的影響,而且效率極低,尤其是等離子切割時的熔渣處理也較困難。在實際操作中選用帶式鋸床鋸切速度快,且切口整齊。
4.3坡口形式與坡口加工
4.3.1坡口形式,在焊接過程中按照《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接施工及驗收規(guī)范》(GB50236-98)的坡口形式(見圖1)加工坡口,此種形式加工坡口,一般都留有0.5~1mm的鈍邊,但在焊接覫114×20的X6CrNiMoTi17-12-2鋼管操作過程中發(fā)現(xiàn):留鈍邊的坡口在焊縫根部成形較差或融合不良現(xiàn)象,在X射線底片上反映出來就是未焊透,直接影響評片效果,為此在試件焊接時將坡口形式改為圖2所示尺寸,就解決了上述問題。
4.3.2坡口加工
在實際操作中用機(jī)械坡口機(jī)進(jìn)行加工,并用角向磨光機(jī)對毛刺進(jìn)行處理,保證焊接質(zhì)量。
4.4焊條、焊絲處理
焊條在使用前需在150℃的溫度烘干1~2h,焊絲在使用前應(yīng)將其表面的油污、雜物清理干凈。
4.5管道內(nèi)壁充氣保護(hù)
對于X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管道,在焊接時背面充氮?dú)猓?/span>N2)或氬氣(Ar)都能起到較好保護(hù)作用,但氮?dú)廨^氬氣價格低,在要求不高的場合充N2較為經(jīng)濟(jì)。對介質(zhì)清潔度要求高的系統(tǒng),如液壓伺服系統(tǒng)對油的清潔度要求很高,需對不銹鋼管道進(jìn)行酸洗、沖洗,管內(nèi)充N2時,根部焊縫的兩側(cè)發(fā)黑,在酸洗過程中難以清除,影響酸洗外觀效果,若充Ar時就會減少此現(xiàn)象,經(jīng)過酸洗后焊縫就顯得光亮、美觀。
5焊接工藝參數(shù)
根據(jù)X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管道的焊接要求,制定覫114×20管道的焊接工藝,鎢極為釷鎢極,噴嘴直徑為覫12mm,熔滴過渡形式為噴射過渡,焊絲送進(jìn)速度為20cm/min。其他工藝參數(shù)詳見表5。
6焊接操作要點(diǎn)
(1)不允許在焊件上隨便引弧,接地連接板宜用不銹鋼并使之與焊件緊密接觸。(2)盡量采用小電流,比碳鋼小10%~15%的電流。(3)宜窄焊道,運(yùn)條要穩(wěn),電弧要短,角度正確,收弧時弧坑要填滿。(4)多層焊時應(yīng)仔細(xì)清除前一道熔渣,并檢查有無缺陷,尤其是在對口定位的焊縫在正式施焊時必須清除干凈。(5)立焊時,宜采用滅弧焊,間斷時間要短,立焊和仰焊時需選用比平焊小一些的焊條。(6)為了防止過熱,采取速冷卻原則,可以用浸濕的棉布平鋪焊縫加速冷卻,等焊縫冷卻到60℃以下,再進(jìn)行下一道焊接。(7)焊后表面處與檢驗,清除殘留物、飛濺物和表面氧化層,其目的是提高抗腐蝕性。
7焊接檢驗
焊接后首先進(jìn)行焊縫外觀檢查,然后進(jìn)行X射線探傷和機(jī)械性能檢驗。根據(jù)德國DIN標(biāo)準(zhǔn)中X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管的抗拉強(qiáng)度要求為490~690N/mm2,焊接后通過試件力學(xué)實驗實際抗拉強(qiáng)度為570~580N/mm2;經(jīng)過X射線探傷檢測,焊縫均達(dá)Ⅱ以上標(biāo)準(zhǔn)。
8結(jié)論
通過解決德國DIN標(biāo)準(zhǔn)中X6CrNi-MoTi17-12-2不銹鋼管的焊接過程中的焊接材料選用、管道切割、焊接坡口加工和焊接工藝參數(shù)確定等關(guān)鍵環(huán)節(jié),滿足外方設(shè)計和施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求,為實現(xiàn)液壓系統(tǒng)管道材料國產(chǎn)化進(jìn)行了實踐。
文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|小口徑厚壁鋼管-浙江至德鋼業(yè)有限公司
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