孫金輝 張永強
摘 要:系統(tǒng)論述內襯不銹鋼復合鋼管的特點、焊接過程性能分析及焊材選用,并結合施工實際確定最優(yōu)焊接施工方法,保證了焊接質量,同時為以后不銹鋼襯里管的焊接提供了施工經驗。
關鍵詞:內襯不銹鋼復合鋼管;焊接方法
一、內襯不銹鋼復合鋼管的定義
內襯不銹鋼復合鋼管(304+Q235B)是一種新興的復合管材,具有耐腐蝕、耐高溫、高延伸性、高強度等特點,被廣泛應用于新建和擴建石化裝置的工藝管線中。這種管材最大的使用問題是:基層和復合層的完全熔焊問題。
二、內襯不銹鋼復合鋼管焊接的特點
1、對內襯不銹鋼復合鋼管進行焊接,焊接之前要采用機械方式和有機溶劑,然后用溶劑清除焊接縫表面和坡口兩邊大于20毫米的油污、金屬屑以及氧化膜等雜物。同時,焊條要采用E309(A302)不銹鋼焊條;
2、內襯不銹鋼復合管的焊接方法和焊接程序非常獨特。在焊接方法方面,一般推薦采用手工電弧焊,對要求較高的焊縫可以采用鎢極氬弧焊,采用這種焊接方法的焊條一般采用A302的焊絲。內襯不銹鋼復合管的焊接要求非常嚴格。
3、在復合鋼管焊接的過程中應該盡可能與復合管材的表面保持光滑。焊接到鋼管的過渡層時,要在保證焊接情況良好的前提下,盡可能較少基材金屬的溶入量。此時要采用直徑較小的焊條,對接焊縫的高度不應該大于1.5毫米。
4、內襯不銹鋼復合鋼管安裝后氣密性檢驗后,必須用窺探鏡錄像檢驗,成像后交給用戶。
三、焊材的選用
1、封焊層的焊接法的焊材選用
內襯不銹鋼復合鋼管的復合層和基層之間沒有熔焊在一起,所以在組對焊接前必須進行封焊,根據不銹鋼的焊接特點。在焊接過程中當熱輸入較大,冷卻較慢時,易產生熱裂紋、變形等缺陷。而GTAW 焊的熱輸入較小.且氬氣流除可以保護高溫金屬外,還具有一定的冷卻作用,能提高焊縫抗裂能力。同時鎢極電弧穩(wěn)定。即在很小的焊接電流下仍可穩(wěn)定燃燒,特別適用于薄壁管的焊接。因此封焊層采用GTAW 焊接。鎢極直徑根據管壁厚選擇,管壁越厚所需焊接電流越大,即鎢極直徑越大。因襯管壁厚為1.5~2mm(襯管厚度), 因此,采用2.5 mm 的WCe-20鎢極。噴嘴直徑為10 mm。
2、打底焊層的焊接法的焊材選用
內襯不銹鋼復合鋼管打底層的焊接方法與封接層的相同, 即采用GTAW 焊。THT-309LSi(H03Cr24Ni13Sil)焊絲熔敷金屬的化學成分與304不銹鋼的最為接近,符合不銹鋼焊接選用焊材的基本原則。因此采用2.5 mlTl的THT-309LSi(H03Cr24Ni13Sil)焊絲。
3、過渡層的焊接法的焊材選用
內襯不銹鋼復合鋼管過渡層的熔融金屬成分復雜,為了使金屬成分的梯度不至于過大,因此,采用熱輸入稍大的SMAW 焊。過渡層焊接的焊條宜選擇工藝性能較好的酸性焊條E4303,2.5 mm。
4、填充層和蓋面層的焊接法的焊材選用
內襯不銹鋼復合鋼管基層為Q235B,因此采用SMAW 的方法,焊條選擇3.2 mm 的THA302最為合適,既可以保證焊縫金屬的強度,還可以保證其塑韌性。
四、內襯不銹鋼復合鋼管的焊接施工方法
1、焊前準備
焊接前將接觸層的油漆、污垢及氧化層等清理干凈,以免焊接過程中雜質受熱會分解成H2O和CO2。
焊前還要對基層和復合層進行預熱。預熱采用電加熱方法,以對口中心線為基準,兩側不小于壁厚3倍,且不小于50mm,并防止過熱。
2、焊接過程
先焊復合層,后焊基層,流程:封焊層——打底焊——過渡層——填充層——蓋面層。
1)管子對焊組對時,其內壁應齊平,內壁錯邊量不宜超過管壁厚度的10%,且應≤2mm。
2)焊接時,應盡量采用多層焊,各焊層焊道的接頭應盡量錯開,焊道不宜太寬太厚。
3)點固焊時管內必須充氬,以保證點固焊焊縫質量。打底焊時,仰焊位置采用內填絲,立焊、平焊位置采用外填絲法進行焊接。
4)應在坡口內引弧,禁止在非焊接部位引弧,接弧處應保證焊透與熔合,熄弧時應填滿弧坑,焊接即將結束時,應減小氬氣流量,防止氣壓過大使焊縫產生凹陷。
5)焊絲不能與鎢級接觸或直接深入電弧的弧柱區(qū),防止破壞電弧的穩(wěn)定和產生夾鎢缺陷,焊絲端部不得退出保護區(qū),防止焊絲氧化。
6)道間溫度應控制在150℃以下,施工中采用焊縫兩側水冷的冷卻方法,即將濕毛巾裹在距焊縫80mm以外的兩側鋼管上,使焊縫盡快降到150℃以下。
3、焊后清潔和處理
焊后應仔細清理焊件表面的焊渣、焊瘤飛濺物及其他污物,必要時應對焊縫進行局部修整。焊接后,應進行后熱處理消除殘余應力,焊后處理需按照設計要求進行,局部熱處理時,宜采用電加熱法?;鶎拥暮负筇幚響椿鶎硬馁|要求選擇熱處理溫度,其他參數按不銹鋼內襯管總厚度(7±1.5)mm進行計算。
參考文獻
[1]周新新《焊接技術》化學工業(yè)出版社 2012.9