气保护药芯焊丝在压力管道耐热钢焊接中的应用

李 琳 马文军

1 陕西化建工程有限责任公司 陕西咸阳 712100；2 陕西西宇无损检测有限公司 陕西咸阳 712100

石油化工施工企业是典型的劳动密集型企业，随着人工成本不可逆转的持续攀升，尤其是关键技能工人——焊工的长期短缺现状，施工企业普遍面临成本居高不下的巨大压力。虽然围绕“提质增效”工作，以“工厂化预制”为突破口，将管道自动化预制工作和现场全位置自动焊技术提高到了前所未有的高度。但结合目前陕西化建工程有限责任公司（以下简称公司）的焊接人员组成和生产实际，很难从传统的手工电弧焊一步跨越到自动焊，需要一个中间过渡来保证焊接质量和焊接效率的平衡。此时，药芯焊丝发挥了很大的作用，但考虑到药芯焊丝的缺陷和生产工艺，行业专家对使用药芯焊丝，尤其在对重要件上的使用一直持不同意见。鉴于此，梳理了公司近10 年来的耐热钢管道药芯气保护焊焊接工艺评定和工程应用案例，结合药芯焊材的发展，进行探讨和分析。

1 工艺应用实例

2013 年，公司为某在建项目完成并出具了焊接工艺评定报告PQR13- 14，其中母材为15CrMoG，规格Ф406.4×28，焊接方法为氩弧焊+ 气保焊。其中气保焊采用的是酸性渣系焊丝TWE- 811B2。其接头力学性能评定结果显示（表1），力学性能合格。该项目预制车间少量使用了耐热钢管道药芯气保护焊工艺。

表1 PQR13- 14 焊接工艺评定力学实验报告

2015 年，在新疆某电石炉气综合利用制17 万t/ a 1.4 丁二醇项目采用二氧化碳气体保护药心焊丝焊接了15CrMoG。

2019 年，在新疆某100 万t/ a 乙二醇项目采用二氧化碳气体保护药心焊丝焊接了15CrMoG。

2017 年，公司为某在建项目完成并出具了焊接工艺评定报告PQR17- 29，其中母材为A335 P22，规格Ф355.6×46，焊接方法为GTAW+SMAW+GMAW。其中气保焊采用的是酸性渣系焊丝TWE- 911B3M。接头力学性能评定结果（表2）显示，力学性能合格。在该项目的西区到东区的大桥管道焊接上使用了耐热钢管道药芯气保护焊工艺。

表2 PQR17- 29 焊接工艺评定力学实验报告

2020 年，公司储备了焊接工艺评定PQR20- 01，其中母材为A335 P11，规格Φ610×34mm，焊接方法为GTAW+SMAW+GMAW。其中气保焊采用的是碱性渣系药芯焊丝TWE- 815B2。接头力学性能如评定结果显示（表3），力学性能合格。

2 工艺发展和应用

通过分析表1、表2 和表3 的实验数据，发现主要差别在焊缝的冲击吸收功上，虽然都满足标准要求，但2020 年的焊接工艺评定值要比2013 年和2017 年的值高出100J，主要原因是焊丝的渣系发生了变化。2017年以前用的是酸性渣系，2017 年随着NB/ T47018.1- 2017 对药芯焊丝做了明确规定，改为采用碱性渣系。因此，焊材厂家对焊材配方做了调整。酸性渣系的特点是易于操作，而碱性渣系采用了氧化钙、氟化物渣系，相对于酸性的金红石型渣系更容易获得纯净的焊缝金属，使得焊缝金属的冲击韧性、抗热裂纹和冷裂纹性能更好。

3 注意事项

就耐热钢药芯焊丝的使用情况调研了大西洋、天泰、京群三大焊材厂家，均反映主要客户为东锅、哈锅和上锅几大锅炉厂，主要用于焊接集箱，在全焊透管接头和环焊缝上应用实例还不是很多。

焊材材料、焊接技术、焊接质量和焊接效率是相辅相成的环节。随着自动焊技术的全面发展，药芯焊丝也迅速发展起来。从焊材的使用角度来看，只要通过焊接工艺评定，并且数据稳定，可以考虑试用少量焊缝，根据运行情况后再推广。

表3 PQR20- 01 焊接工艺评定力学实验报告

从近十年耐热钢药芯焊丝在公司项目上的应用实例来看，药芯焊丝能够满足耐热钢焊接的质量要求。

但药芯焊丝由于自身的特点在焊材保管上要求更加严格，给现场使用过程提出了更高的要求。

药芯焊丝主要用在中壁厚、中大管径焊接，目的是为了提高焊接效率。在使用过程中必须严格控制焊接工艺，严格焊缝探伤，严格按照规范要求对焊材进行保管和使用。

4 结论

（1）通过焊接试验、力学性能分析和工程应用实例的验证，药芯焊丝满足B2 类耐热钢的焊接使用。

（2）NB/ T47018.1- 2017 标准对药芯焊丝做了明确规定，需采用碱性渣系，因此在使用药芯焊丝时一定要按照标准采购符合要求的焊材。

（3）相较于传统的手工氩电联焊工艺，药芯气保护焊工艺大大提高了焊接效率，尤其在中大管径、中大厚度耐热钢管道现场固定口的焊接体现的尤为突出。

（4）在使用药芯气保护焊焊丝时，应严格按照规范要求对焊材进行保管和使用，在焊接过程中必须严格控制焊接工艺。