运用摇摆焊工艺提高不锈钢管道焊接质量

陈德勇

（四川电力建设二公司　四川成都　610000）

运用摇摆焊工艺提高不锈钢管道焊接质量

陈德勇

（四川电力建设二公司四川成都610000）

摇摆焊是手工氩弧焊的一种焊接手势，在核电行业焊接施工中应用较为广泛，适用于任何材质的薄管壁管道的无障碍手工氩弧焊接，尤其适用于不锈钢管道焊接。运用摇摆焊焊接的焊缝表面成型十分美观，焊波均匀整齐，不锈钢焊缝表面颜色呈金黄或紫铜色，且摇摆焊技术难度适中，易于推广。

摇摆焊；焊接质量；不锈钢管道

引言

不锈钢管道在火力发电机组中的广泛的应用于化水系统、油系统及其他腐蚀介质的管路中，不锈钢管道的焊接，是这些系统安装过程中的关键工序之一。不锈钢管道焊接质量的好坏，直接影响到不锈钢管道内壁的清洁，关系到水、汽、油等介质在系统内的清洁度，对机组安全稳定的运行有着重要的意义。由于传统的焊接方法线能量输入过大，焊缝在450～800℃温度区间停留过长，在晶界附近结合生成（Cr、Fe）23C6碳化物并在晶间沉淀析出，形成晶粒边界附近区域的贫Cr现象，引起晶间腐蚀，弱化焊缝的耐腐蚀能力。再则，不锈钢在焊接过程中还易出现应力腐蚀断裂、热裂纹及再热裂纹，这些都是我们焊接施工过程中的难点。

为了更好的保证不锈钢管道的焊接质量，我们借鉴核电领域的焊接手势——摇摆焊，采取相应的施工方法和施工工艺，组织焊工学习、培训，有效地提高了不锈钢管道的焊接质量。

1　坡口制备及选择

（1）不锈钢管道坡口的制备及选择应符合《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T869-2012）及《电力建设施工及验收技术规范》管道篇（DL5190.5-2012）的要求，并应采用机械方法加工。摇摆焊较传统焊法相比，对口间隙应比传统焊法大1～2mm。

（2）焊件在组装前必须将坡口及附近母材内、外壁表面的油、漆、锈清理干净，直至发出金属光泽，清理范围每侧各为10～15。必要时可用锉刀或砂纸将不锈钢管道坡口上的毛刺清除掉，施焊前，用不锈钢刷及丙酮将管端、坡口面及内外壁30mm以内的脏物清洗干净。

（3）焊件对口时一般应做到内壁齐平，如有错口，其错口值按设计要求不得大于1mm。

（4）焊接组装时应将待焊工件垫置牢固，禁止采用强力对口，以防止产生附加应力和变形。

2　焊前准备

（1）选择大角度氩弧焊枪（角度大于90°）及大号瓷嘴。

（2）焊接设备调试完毕，工作正常。

（3）焊接材料的选择应符合国家相应标准，且应符合《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T869-2012）之要求，焊接材料的保管、清洗、发放应有专人负责，并做好相关记录。

（4）焊接材料应有质量证明书、出厂合格证；焊接材料无质量证明书或质量证明书不全，对其质量有怀疑者不得投入使用。

3　摇摆焊基本要点

（1）摇摆焊焊接需要在母材上高频引燃，宜选用高频引弧焊机，常用的直流逆变焊机ZX7-400也能满足工艺要求。

（2）焊接过程中要充分利用手腕的灵活摆动来实现焊接的全过程。

（3）摇摆焊的实质就是焊枪焊嘴靠挨坡口一侧母材高频引燃电弧，送丝，使焊丝在坡口母材一侧形成熔滴，由于表面张力，该熔滴与该侧母材短路过渡相连，然后焊嘴小范围左右扇型滚动摆动，摆到坡口另一侧，随着焊嘴（热源及Ar气流保护迁移的方向）的摆动，该溶滴被牵引到坡口另一侧，等溶滴与另一侧母材形成稳定的熔池（焊缝）后再摆回到母材原来一侧，整个过程中，送丝应稳而快，不间断，在熔宽一定时，焊丝头不脱离Ar气的保护。如此反复，直至形成整个焊缝。（见图1）

图1　焊缝形成示意图

（4）摇摆焊的技术参数与传统焊法有所不同，所用焊枪瓷嘴与手柄角度比一般焊枪角度大（>90°），焊枪瓷嘴口端部略粗，宜选用8#瓷嘴。以全氩弧焊42×5的1Cr18Ni9Ti管子为例，传统焊法的对口间隙为2～3mm，摇摆焊法的间隙为4mm，电流及电压较传统焊法略小，参数具体见表1。

表1　传统焊法与摇摆焊的技术参数对比

与传统焊法一样，摇摆焊也应采用内充氩保护，比较成熟的内充氩工艺为密闭气室内充氩，本工法同样适用。

（5）摇摆焊氩气流量大小根据瓷嘴孔径来选择，由于摇摆焊瓷嘴紧贴工件表面，保护气体能充分的保护焊缝，氩气流量应控制在8～10L/min。另外，钨极伸出长度5～9mm。

（6）施焊时，焊枪与工件表面应成70～80°。瓷嘴紧贴工件坡口，以瓷嘴为着力支撑点。

（7）点固焊一般选用定位块固定，点固焊接材料、焊接工艺、焊接人员要求与正式施焊时相同。大径厚壁管点固焊，采用“定位块”法点固在坡口内，点固焊不少于3点，“定位块”材质应与母材相当。去除“定位块”时不得损伤母材，并将残留焊疤清除干净、修磨平整。

（8）氩弧焊打底后的焊缝应连续完成。被迫中断，应采取防止裂纹产生的措施，再焊时应仔细检查确认无误后方可按工艺要求继续施焊。氩弧焊打底层厚度不得小于3mm。

（9）进行多层焊接时，必须在前一层焊接完经清理、检查无误后，方能进行次层焊接；层与层之间焊接接头应错开不小于10mm。施焊中，应保证焊接接头和收弧质量，收弧时停止摇摆，一般在熔池中多加丝，慢慢拉开电弧，并继续送出保护氩气3～5s。

（10）严禁在被焊工件表面引燃电弧、试验电流或随意焊接临时支撑物。焊接接地线必须连接牢固。

（11）焊接完成后，清除焊缝区域的药皮和飞溅，保持焊缝圆滑、清洁、美观。

4　摇摆焊优势分析

（1）表面成型十分美观，焊波均匀整齐，焊缝宽窄基本一致（不超过0.5mm），几乎没有高低差，焊缝两侧熔合较好，不易产生咬边，从根本上改善了不锈钢表面成型不够美观的质量问题。（如图2所示）

图2　传统焊法与摇摆焊法对比图

（2）由于摇摆焊采用小规范焊接，线能量小，对焊缝的热输入量小，单层厚度也比传统焊接方法薄，焊缝在高温区停留时间较短，加之焊嘴Ar气的保护，焊缝表面颜色呈金黄或紫铜色，杜绝了焊缝表面的氧化。再则，较低的温度，也从源头上防止了晶间腐蚀的发生，增强了焊缝的耐蚀性。

（3）摇摆焊技术难度并不大，易于推广，以一个熟练高压焊工为例，只需经过10多天练习，即可以达到现场操作的条件。

5　结束语

从公司焊接施工历史来看，运用摇摆焊在金堂工程还属首次，此次技术报告也还很浅显，理论知识也非常有限。为此，笔者有几点想法及建议：

（1）从长远目标看，公司已有进军核电行业的意图，由于摇摆焊的诸多优点，其本身就更适合核电行业的施工要求，是核电工程质量的保证。熟练的掌握摇摆焊手式，从焊接施工来讲我们拥有了先机。

（2）应对摇摆焊工艺进行深入研究，实现其工艺的不断完善和持续改进。

（3）应从焊工培训工作入手，摸索出一套比较完善的摇摆焊培训方法，必要时是否可以考虑到外单位学习。

（4）公司焊接技艺比较突出的一部分焊工，是否可以考虑按核电焊工考核标准《民用核承压设备焊工及焊接操作工考核和取证办法》取核电行业的合格证。

TG457.6

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1673-0038（2015）38-0257-02

2015-8-7