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    实验用钢管材料和焊接方法

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    实验用钢管材料和焊接方法

    1 实验用钢管材料和焊接方法 实验材料为长城特钢 1Cr18Ni9Tiφ143mm 不锈钢管,钢管化学成分见表 1 表 1 1Cr18Ni9Tiφ143mm 不锈钢管化学成分() CSiMnSPCrNi ≤0.15≤1.00≤2.00≤0.030≤0.035 17.00~19.0 0 8.00~10.00 焊材选用与母材化学成分和力学性能相同或相近的焊丝 2 焊接工艺及方法 焊接方法采用 TIG 焊接方法 2.1 焊前准备 焊接前用机械方法加工坡口,并用专用砂轮片对坡口面的毛刺进行清理,然后接着用丙酮 或其他有机溶剂清除坡口面及近表面的油污等。 2.2 焊接设备、保护气的选用及要求 2.2.1 焊接设备 选用 WS5400 系列直流氩弧焊机,要求焊机具有高频或高压引弧功能,提前供气和滞后停 气功能要人为可调;具备电流缓升和缓降调节功能,并且调节灵活。要求设备防护等级达到 IP23,以适应野外施工要求。 2.2.2 氩气纯度要求 要求焊接用氩气纯度达到 99.99,并且合符相关标准要求。 3 焊接接头坡口形式及层道设计(见图 1) 图 1 接头坡口形势及层道设计(单位mm) 3.1 钨极牌号、直径及端部形状要求(见图 2) 钨极牌号要求尽可能采用 wce-20 直径 φ2.0mm 的铈钨电极。因为该电极具有电子发射能 力强,电弧热量集中,基本无放射。 图 2 钨极端部形状单位 mm 3.2 焊接工艺参数 序号焊道名 焊材牌号焊材规 格 (mm) 电源极 性 焊接电流 A 电弧电 压v 保护气流量 L/min 层间温度焊接速度 (cm/min) 1 跟焊 E1-13-23-15φ1.5DCEN 50~909~16 4-63-4N/A 4~14 2 盖面焊E1-13-23-15φ2.0 DCEN 50~909~16 4-63-4≤100℃ 4~14 注 1 DCEN 表示电极接电源负极 2 括号内数字为背面保护气流量 3 N/A 表示不要求 3.2.1 定位焊接及质量要求 由于定位焊是正式焊缝的一部分,因此必须保证定位焊缝的质量,当发现定位焊缝上有裂 纹、气孔或保护不良等焊接缺陷时,应将该段定位焊缝打磨掉,不允许用重熔的办法修补。对 于 φ143mm 小管而言定位焊缝一处,以长度 5mm 厚度 2mm 左右为宜。 3.2.2 根焊焊接 根部焊接时通常采用高频或高压引弧,引弧前应将焊接接头处的空气彻底排除,由于管径 较小,提前送气时间应尽可能长或者用滞后送气来排除焊接区的空气。焊接时可采用滴渡的送 丝方式,即加一滴铁水焊枪就向前推进一步的方式,用此方法将整个根焊焊完。值得注意的是 在根焊焊接过程,必需注意加强对背面焊缝的保护,以防止背面焊道氧化,并且不可以采用母 材自熔的方式进行根焊焊接,因为这样往往易导致根部焊缝强度不够而开裂。 盖面层焊接送丝方式与跟焊基本相同,由于管径较小,在盖面焊接时要严格控制焊接线能 量,以避免焊漏从而导致管内堵塞,最终导致返工。(根焊及盖面焊接时各部位焊枪与焊丝以 及焊丝与管件的角度见图 3) 图 3 各部位焊枪与焊丝及焊丝与管件的夹角角度 3.2.3 焊接质量控制 根焊质量的控制为获得高质量的根焊焊缝,除加强对背面焊道的保护外,根焊时尽可能 一口气焊完半圈,中途尽量不要有接头,如果不可避免的要停下接头时,要注意接头处要有斜 坡,不要有死角,引弧位置要在弧坑后面一定距离,重叠处不加或少加焊丝,熔池要贯穿到接 头根部,以确保该处焊透。要严格控制焊丝的添加量,以防止背面焊缝过高。 盖面焊质量控制在确保根焊质量的前提下进行盖面层焊接,在盖面层焊接时,为保证一 定焊缝宽度,焊枪可做适当的横向摆动,但要注意摆动的幅度和频率不能太快,以不破坏熔池 的保护效果为原则,同时在盖面焊接时要注意不得将根焊道烧穿,如遇熔池体积突然增大或焊 缝下凹,此时表明熔池温度已经很高,就要立即停止焊接,待温度稍降一点再进行剩余部分焊 接。必要时应将该焊缝切除。 3.3 操作注意事项 3.3.1 根焊时一定要充分排除焊接区域的空气,在即将封头(即根焊即将结束)时管内应 进行放气(保护气),以避免背面保护气流冲击熔池而导致根焊失败。 3.3.2 在盖面焊完成后才可以停止对背面的保护,以防止背面焊缝氧化。 3.3.3 保持正确的持枪姿势,随着焊接位置的不断变化,要随时调整焊枪与焊丝的角度和 喷嘴高度。 3.3.4 焊后焊缝表面颜色以金黄色或银白色为最佳,在焊接过程重要注意观察焊缝表面颜 色,当发现焊缝表面颜色发黑或发蓝时说明保护效果较差,必须将该段焊缝打磨掉重新进行焊 接。 3.3.5 送丝要匀,不能在氩气保护区搅动以避免空气的卷入,同时焊丝端部不能离开氩气 保护区,以防止焊丝端部氧化。 3.3.6 焊接过程中如遇到焊丝与钨极或钨极与工件接触,为避免焊缝产生夹钨缺陷,此时 应立即停止焊接,将钨极氧化部分以及焊缝触钨部分磨去以后再进行焊接。 3.3.7 在层间及焊后清理时,为避免铁离子污染焊道,应尽可能用铜丝刷或不锈钢丝刷进 行焊道清理。 四 机械性能试验结果 4.1 拉伸试验及结果 试样编号屈服强度 Rel(MPa) 抗拉强度 Rm(MPa) 拉断位置 试验标准 113-1-1未见明显屈服640 距焊缝溶 合线 100mm GB/T228-2002 4.2 断口检验及结果 试样编号113-1-4113-1-5 113-1-6 评定标准 断面缺陷未见未见未见 检验结果合格合格合格 SY/T 0452-2002 通过以上试验数据可以看出,用该方法焊接的接头能够满足石油施工相关技术标准。 结论 通过以上焊接工艺及方法,在四川油建电器仪表安装公司推广使用,经过回访,在近几年 的天然气采、集、输气场、站及 CNG 加气站施工中,施焊焊口经 RT 检测一次合格率达到 100,极大的降低了石油天然气采、集、输气站以及 CNG 加气站高压导压仪表管的维护成本, 提高了其安全运行的可靠性,取得较好的社会效益和经济效益。

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