铬镍薄壁不锈钢管手工钨极氩弧焊施工工艺

2015-03-15孟劭萍

天津建设科技 2015年6期

关键词：胶皮不锈钢管氩弧焊

□文/孟劭萍

铬镍薄壁不锈钢管手工钨极氩弧焊施工工艺

□文/孟劭萍

介绍铬镍薄壁不锈钢管手工钨极氩弧焊的施工工艺，对工艺中的材料、焊接接头、焊接工艺参数、焊接注意要点、焊后检验、酸洗钝化及焊工提出了要求。按照该工艺施工后，焊口经射线探伤检测合格率达98%，焊口外观质量美观无缺陷。

铬镍；薄壁不锈钢管；手工钨极氩弧焊；焊接

随着电子、生物医药、化工、轻工等行业的不断发展，铬镍奥氏体薄壁不锈钢管管道的焊接已成为施工中主要控制环节。文中重点对材料、焊接接头、焊接工艺参数、焊接注意要点、焊后检验、酸洗钝化及焊工提出了要求。

1 接头形式、坡口加工、坡口清理

1.1 接头形式

一般应选用对接接头。

对于壁厚在≤2.5 mm的管，一般不开坡口，不留组对间隙。采用不加填焊丝熔融焊焊接方法。

对于壁厚在2.5～4.0 mm的管，一般开V形坡口。V形坡口单边角度（30±2.5）°，钝边应在0.5～1.0 mm。当不留组对间隙时，根层打底焊可不加填充丝，盖面焊选φ1.6～2.5 mm的焊丝。

1.2 坡口加工

坡口应尽量采用机械方法加工，当用空气等离子弧切割时，应用石英砂轮角向砂轮修磨并除净渣、飞溅物等。

1.3 坡口清理

1）坡口每侧50 mm范围内均应进行清理。坡口面及清理区段的金属表面不得留有油、垢、漆、切削液及氧化物等有害异物。

2）灰土、油、脂可用挥发性脱脂剂或无毒溶剂擦洗。油漆和其他不溶于脱脂剂的异物可用三氯甲烷、碱性清洗剂或专用化合物清洗。

3）坡口部位不得有夹层或其他缺陷。

2 材料

2.1 母材

母材应符合国家冶金部有关标准的规定并有制造厂的质量合格证。当有特殊要求时，可由设计、制造、使用三方协商解决。

2.2 保护气体

焊接用氩气应GB 4843—1984《氩气检验方法》的规定。氩气纯度≮99.7%。

2.3 钨极

1）一般选用铈钨棒或钍钨棒作电极，钨棒直径选用φ2.0 mm为宜，最大允许电流在100～200 A。

2）钨极端头几何形状及加工。钨极端头形状是一项重要的焊接参数，常用的钨极端头形状为锥形，钨极端头锥形角度通常应在30°～35°，见图1。

图1 钨极端头

钨极应采用专用硬磨料砂轮磨削并保证钨极几何形状的均一性。

3）在磨削铈钨极时，应采用密封式或抽风式砂轮磨削操作人员应佩戴口罩，磨削完毕应洗净手脸。

2.4 填充金属(焊丝)

1）焊丝应符合国家有关标准规定并有制造厂的质量合格证书。

2）焊丝的化学成份一般要与母材相匹配。

常用铬镍奥氏体不锈钢手工钨极氩弧焊推荐选用焊丝见表1。

表1 常用铬镍奥氏体不锈钢手工钨极氩弧焊推荐选用焊丝

3）当设计图样有规定时，应按图样规定选择。

3 主要焊接工艺参数

1）主要焊接工艺参数：焊接电流、电弧电压、焊接速度、电极尺寸、主喷嘴氩气流量，背面保护氩气流量，喷嘴尺寸、喷嘴至工件距离等。

2）主要焊接工艺参数应通过焊接工艺评定来确定。

3）焊接电流应选用正极性直流电源，采用高频引弧。

4 焊接时的注意要点

4.1 定位焊接(点固焊)

根据管径大小和焊接位置确定定位焊点数。对于管径≤50 mm的水平管定位焊两处，垂直管定位焊一处。对于管径在50～133 mm的水平管，定位焊三处，垂直定位焊两处。

当管径更大时，可适当增加定位焊接数目，定位焊缝间距≯150 mm。

组对管子轴线必须对正，定位焊缝长度≮5 mm。

4.2 管子焊接注意事项

1）水平固定管对接焊。一般情况下应将整个管口圆周沿纵向轴线分成两半进行焊接，起焊时从仰焊部位中心线提前5～15 mm处开始，在超过水平最高点5～15 mm处收尾，后半圈焊接时应注意保证连接处质量。

2）垂直固定管对接焊与一般横焊相似。为便于焊工看清熔池，推荐用左焊法。

3）水平管转动对接焊。把管子放在转胎上或支座上，使定位焊后的管子在焊接时能容易地绕其轴线转动，见图2。

图2 焊接位置

4）壁厚在2.5～4.0 mm管对接焊口打底层均采用脉冲直流钨极氩弧焊，焊接电源极性为直流正极性连接（即工件接正极，焊枪接负极）。

5）壁厚＞2.5 mm，直径＜80 mm管的盖面层焊接应采用钨极氩弧焊加填焊丝焊接方法。当管子直径＞φ80 mm盖面层焊接时亦可采用手工焊条电弧焊焊接方法，焊接电源极性为直流反极性连接。

4.3 管道内壁充氩保护

4.3.1 方法一

焊前先将管道一端用可溶纸堵死，另一端输入氩气。为加强氩气保护效果，应将输氩软管穿过胶皮，使可溶纸和胶皮之间形成一个长度为300 mm左右 (细管长度可长一些)的气室。待气室内空气全部排净后，方可开始焊接（对于直径≯200 mm的管，当氩气流量为2～6 L/min时，一般需充氩1～5 min）。

4.3.2 方法二

1）制作充气管。取一段长300 mm、内径10 mm的不锈钢管，管壁上开φ1～2 mm小孔若干个，保证氩气从小孔能均匀流出。

2）制作氩气塞子。取2块直径小于被焊管内径20 mm的圆铁皮(铁皮厚2 mm)，将其中一块铁皮中心钻一个充氩管外径尺寸相等的孔。

剪两块直径大于待焊管外径10 mm的胶皮(胶皮厚4 mm)，胶皮中心开一个与充氩管外径尺寸相等的孔。

将预制好的铁皮和胶皮用螺丝固定在一起。

3）组装充氩气室。将充氩管和铁皮(氩气塞子)焊在一起，就作成了充氩气室，这种方法适合于直径＞φ70 mm的管道焊接。

焊接时应采用高频引弧，焊炬提前送气，熄弧时应采用电流衰减和延时气体保护，弧坑必须填满且避免大气污染。为加强氩气保护效果，喷嘴和焊丝与焊件应尽量保持垂直，喷嘴的倾斜夹角应在80°，焊丝与焊件夹角一般为10°～15°，管子固定焊时应随角度变化随时调整。焊接过程中焊丝的加热端应处在氩气的保护之中，熄弧后焊丝不要立即暴露在大气中，应在焊缝脱离保护时同时取出。焊件表面严禁有电弧擦伤，不准在焊件表面引弧和熄弧。焊接过程中电弧应保持稳定，防止钨极与焊件或焊丝接触，造成夹钨，当出现夹钨时，应停止焊接待消除缺陷后方准继续施焊。铬镍奥氏体不锈钢应采用快速窄焊道焊接。焊接过程中应尽量避免停弧，减少“冷接头”次数。当相对湿度≥90%时禁止焊接；当风速≥2 m/s（微风此时树叶不动）或有雨雪时，应采用挡风遮掩措施，否则不得施焊。清理焊缝缺陷时，可采用机械或砂轮清理，不许用碳弧气刨清理。