不銹鋼薄皮管焊接工藝的探討

新疆天然產(chǎn)業(yè)聯(lián)合會(huì)運(yùn)營(yíng)的設(shè)備安裝和薄皮管焊接。不銹鋼薄皮管的管徑在DN20～100,管皮厚度在1.0～1.5mm,工作壓力2.0MPa。由于這個(gè)項(xiàng)目管道的焊接比較特殊,采用一面施焊兩面成型,并且要求管道內(nèi)壁光滑,不允許有焊瘤、內(nèi)陷等缺陷,內(nèi)壁焊縫余高保證在0.5mm以內(nèi)。這是因?yàn)楣艿纼?nèi)的介質(zhì)是濃度60%以上的牛奶,如果管道內(nèi)壁不光滑,牛奶將被掛在焊瘤及缺陷處,牛奶在管道內(nèi)停留2～3h就開(kāi)始發(fā)酵生菌,生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品就不合格,造成的損失可達(dá)到幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)。因此對(duì)不銹鋼薄皮管焊接過(guò)程的質(zhì)量控制顯得尤為重要。1焊縫質(zhì)量較好我們選擇的焊接方法是:手工鎢極氬弧焊(GTAW)。由于鎢極氬弧焊是一種明弧焊,電弧穩(wěn)定,熱量比較集中,在惰性氣體(氬氣)的保護(hù)下,焊接熔池純潔,焊縫質(zhì)量較好。但是在焊接不銹鋼,特別是奧氏體不銹鋼時(shí),焊縫背面也需要進(jìn)行保護(hù),否則將產(chǎn)生嚴(yán)重的氧化,影響焊縫成型和焊接性能。2不銹鋼管道焊縫安裝針對(duì)焊接工藝過(guò)程分析,不銹鋼薄皮管的焊接有以下特點(diǎn):(1)管道直徑很小,管壁很薄,很難使用電焊焊接。(2)不銹鋼管的導(dǎo)熱性很差,非常容易把管直接燒穿。(3)一面施焊兩面成型,焊縫不允許有第二個(gè)接頭,要確保焊縫內(nèi)壁光滑。(4)焊接時(shí)整趟管線現(xiàn)場(chǎng)安裝點(diǎn)焊完成,焊縫基本全部是固定口。(5)焊接時(shí)不需要焊絲,母材直接熔合。因此,不銹鋼薄皮管焊接的質(zhì)量主要與人、設(shè)備、材料、施工方法、焊接時(shí)的外部環(huán)境及檢測(cè)等因素息息相關(guān)。3焊接質(zhì)量控制3.1提高施工質(zhì)量和焊接素質(zhì)焊工不一定要求以前從事過(guò)不銹鋼薄皮管的焊接,只需要已經(jīng)熟練掌握手工氬弧焊的焊接,并有二年以上的施工經(jīng)驗(yàn)、上崗前必須培訓(xùn)考試合格,并且在此基礎(chǔ)上選出素質(zhì)好、責(zé)任心強(qiáng)、體力充沛的焊工進(jìn)行全位置管道焊縫的焊接。焊工在焊接固定口時(shí),全方位焊接是在同一電流下進(jìn)行,對(duì)焊工的要求相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高。3.2設(shè)備選擇3.2.1wo機(jī)使用高頻逆變氬弧焊機(jī),并要求焊機(jī)穩(wěn)定性好。3.2.2保證焊接質(zhì)量自動(dòng)切管機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:切出來(lái)的管口非常標(biāo)準(zhǔn),焊口沒(méi)有縫隙,以保證焊接質(zhì)量。如果使用一般的切割機(jī)下料,組對(duì)的焊口會(huì)有縫隙,會(huì)給焊接帶來(lái)非常大的困難,焊口的合格率將非常低。3.3不銹鋼薄皮管的焊接通常的焊接作業(yè)中,對(duì)焊材的要求比較高,并且要嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。而在不銹鋼薄皮管的焊接過(guò)程中,不需要任何焊材,但是有三種材料卻是必須的,而且要求比較高:一是氬氣的純度、流量大小及通氬時(shí)間;二是在某些部位需要水溶紙;三是鎢極。3.3.1熔池的保護(hù)和氣的調(diào)節(jié)屬于惰性氣體,不易和其它金屬材料、氣體發(fā)生反應(yīng)。由于其氣流有冷卻作用,焊縫熱影響區(qū)小,焊件變形小,是鎢極氬弧焊最理想的保護(hù)氣體。氬氣的純度必須大于99.99%以上。氬氣主要是對(duì)熔池進(jìn)行有效的保護(hù),在焊接過(guò)程中防止空氣對(duì)熔池侵蝕而引起氧化,同時(shí)對(duì)焊縫區(qū)域進(jìn)行有效的空氣隔離,使焊縫區(qū)域得到保護(hù),提高焊接性能。氬氣的調(diào)節(jié)根據(jù)被焊金屬材料、電流大小及焊接方法來(lái)決定。電流越大,保護(hù)氣越大。活潑元素材料,保護(hù)氣要加強(qiáng)并加大流量。電流大小、氬氣氣體流量選擇具體見(jiàn)表1:氬氣流量的選擇要根據(jù)板厚、電流大小、焊縫位置、接頭型式來(lái)確定,以被焊金屬不出現(xiàn)氧化為標(biāo)準(zhǔn)。氬氣流量太小,保護(hù)效果差,被焊金屬易產(chǎn)生嚴(yán)重的氧化現(xiàn)象。氬氣流量太大易產(chǎn)生紊流,使空氣被紊流氣卷入溶池,保護(hù)效果差,造成焊縫金屬被氧化的現(xiàn)象。3.3.2沖保護(hù)作用水溶紙是在焊接死口時(shí)使用的,使用水溶紙隔離。其主要作用是:為了降低成本,節(jié)省氬氣,對(duì)管道局部進(jìn)行沖氬保護(hù)的作用。在進(jìn)行管道和設(shè)備的水沖洗時(shí),水溶紙直接溶化,在水中沒(méi)有任何痕跡。水溶紙的具體使用部位見(jiàn)圖1,兩臺(tái)設(shè)備在連接時(shí)中間不使用任何管件,將水溶紙事先貼好再開(kāi)始配管。禁止使用衛(wèi)生紙作為水溶紙,因?yàn)樾l(wèi)生紙?jiān)谒腥菀壮蓤F(tuán),這樣在水沖洗時(shí)容易把小管道和泵口堵上。3.3.3焊縫的性和溶池好鎢極表面要光滑,端部一定要磨尖,且同心度好。這樣焊接時(shí)高頻引弧好、電弧穩(wěn)定性好,溶深深,溶池能保持穩(wěn)定,焊縫成形好,焊接質(zhì)量好。如果鎢極表面燒壞或表面有污染物、裂紋、縮孔等缺陷時(shí),這樣焊接時(shí)高頻引弧困難,電弧不穩(wěn)定,電弧有漂移現(xiàn)象,熔池分散,表面擴(kuò)大,熔深淺,焊縫成形差,焊接質(zhì)量差。3.4沖保護(hù),嚴(yán)把中小型焊口打造成是焊接焊接的基礎(chǔ)手工鎢極氬弧焊(GTAW),由于不銹鋼薄皮管使用無(wú)焊絲焊接,靠主材自熔,焊口對(duì)死,又要保證焊透,內(nèi)壁光滑,焊接難度很大。所以采用兩點(diǎn)保護(hù)法,即焊把和管道內(nèi)的沖氬保護(hù)。并且在施工前,技術(shù)人員要對(duì)人員配備、焊接參數(shù)選擇、施工工藝過(guò)程、質(zhì)量控制措施及操作的注意事項(xiàng)等必須做充分的交底。具體操作時(shí),首先將所有管口對(duì)好,所有焊口使用紙膠帶封上,進(jìn)行沖氬保護(hù),這也是焊前的一個(gè)非常重要的準(zhǔn)備工作。對(duì)管道接口的要求是將焊口對(duì)齊,不能有縫隙,將兩個(gè)焊口對(duì)死。焊口對(duì)死有兩個(gè)目的,一是在組對(duì)點(diǎn)焊時(shí)管道內(nèi)壁不需要沖氬保護(hù),二是焊接時(shí)不加焊絲,使母材自己熔化。然后再?gòu)墓芫€的最低點(diǎn)開(kāi)始沖氬,根據(jù)管線的長(zhǎng)度和大小來(lái)掌握時(shí)間。檢查氬氣是否充滿,具體做法是:在管道最高點(diǎn)使用火柴或明火檢查,火焰靠近高點(diǎn)出氣口,立即熄滅就標(biāo)志管道內(nèi)空氣被置換干凈。這時(shí)就可以開(kāi)始施焊,一般只安排一名焊工從最低的焊口開(kāi)始焊接。有兩種焊接方法可供選擇。焊工使用的焊接方法視焊工的個(gè)人技能和熟練程度而定。一種方法是將焊把在焊口上穩(wěn)定勻速地施焊;另一種方法是將焊把左右上下?lián)u擺的方法施焊,左右上下?lián)u擺的目的主要是讓母材受熱均勻,熔池大一些,這樣焊接出來(lái)的焊縫成型效果也好。3.5口有風(fēng),焊接在焊接氬弧焊時(shí),主要是防風(fēng)、防潮。所有焊口都是封閉的,但是在焊接時(shí)如果有風(fēng),將會(huì)影響焊接質(zhì)量,這是氬弧焊的基本常識(shí)。另外,下雨、下雪及溫度低于零下5℃也禁止施焊。3.6把握焊縫表面的觸距,并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)把握檢查有兩種方法檢查:一是將管道上的活接頭全部打開(kāi),逐個(gè)進(jìn)行觸摸檢查,以焊縫表面光滑,無(wú)焊瘤、內(nèi)陷等缺陷為合格。一般一趟管線上有3～4個(gè)活接頭?；罱宇^打開(kāi)后,用手指伸到管口內(nèi)對(duì)焊縫表面進(jìn)行觸摸。如果沒(méi)有刺手的感覺(jué),高低不平的位置過(guò)渡很光滑,沒(méi)有內(nèi)陷則達(dá)到了質(zhì)量要求;如果檢查過(guò)的焊口都達(dá)到了質(zhì)量要求,其他地