手工鎢極氬弧焊大搖擺操作工藝在小口徑鎳基合金管焊接中的應(yīng)用探討

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)手工鎢極氬弧焊大搖擺操作工藝在小口徑鎳基合金管焊接中的應(yīng)用探討摘要：手工鎢極氬弧焊是采用大搖擺焊接工藝操作方法，該工藝的應(yīng)用極大提高了焊縫根部質(zhì)量和表面成形質(zhì)量。通過對大搖擺焊操作工藝和INCOLOY825合金的焊接工藝分析，探討了大搖擺焊操作工藝在INCOLOY825合金管道焊接中實際應(yīng)用，實踐證明，效果良好。不僅保證了焊接質(zhì)量，而且提高了施工速度。關(guān)鍵詞：氬弧焊；大搖擺操作法；焊接工藝；焊接質(zhì)量中圖分類號 TG444.74 文獻標識碼：A0前言普光氣田地面集輸工程天

2、然氣H2S含量13%18%，CO2含量8%10%，我公司承建的普光氣田地面集輸工程集氣站項目中，根據(jù)設(shè)計要求使用了INCOLOY825(11417.5/14.2；8911mm)特種抗硫管材。目前抗硫管材的焊接在國內(nèi)還沒有成熟的經(jīng)驗可借鑒，由于管道內(nèi)輸送的是高含硫化氫的天然氣，介質(zhì)輸送壓力高達30MPa，焊接工藝較為復(fù)雜，對焊接質(zhì)量的要求極高，特別是井口管道使用條件苛刻。參與該項目的國內(nèi)幾家施工單位的焊工沒有此類工程的施工經(jīng)驗。也尚無成熟的焊接工藝借鑒，焊接質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到管道使用安全。其焊接工藝為手工氬弧焊打底+手工電弧焊填充蓋面。在前期的焊接技能培訓(xùn)中，組織焊工和技術(shù)人員進行技術(shù)攻關(guān)，通

3、過不同焊接操作方法的試驗摸索，優(yōu)選的大搖擺操作方法顯現(xiàn)出明顯技術(shù)優(yōu)勢，該操作方法尤為適用于INCOLOY825合金的焊接。在施焊中采用此種操作方法進行焊接，焊縫根部熔合及內(nèi)表面質(zhì)量得到明顯提高，焊接一次合格率達到98%以上。 1 焊接工藝分析近幾年來，手工鎢極氬弧焊工藝在國內(nèi)外承壓管道建設(shè)中應(yīng)用較廣，但是采用大搖擺焊接工藝操作的方法焊接有色金屬管道使用的較少，其操作方式與國內(nèi)的傳統(tǒng)操作方法有顯著不同(國內(nèi)手工鎢極氬弧焊的傳統(tǒng)操作方法是：手靠著或不靠著工件，采用直線運作焊槍的方式進行熔焊)，該操作工藝具有一定的操作難度。而INCOLOY825合金則具有焊接低熔透性、在根焊時需對管內(nèi)進行充氬保護。

4、結(jié)合大搖擺焊接操作工藝及INCOLOY825合金的焊接特性，將大搖擺焊操作方法應(yīng)用到實際施工中，可加快焊接施工進度，確保焊接質(zhì)量。1.1大搖擺焊接操作工藝采用手工鎢極氬弧焊，在規(guī)定的焊接參數(shù)條件下，焊工操作方式上通過氬弧焊把的陶瓷嘴靠著焊縫坡口兩側(cè) ，采用較大的搖擺幅度和一定的搖擺節(jié)奏來熔化焊絲和根部的焊縫，使達到一定的熔孔效應(yīng)或熔池效應(yīng)，以在焊接過程中及時觀察和掌握焊縫的形成，從而及時調(diào)整手工送絲的質(zhì)量和頻率 ，按個人技術(shù)水平掌握的良好幅度和頻率來搖擺焊接，保證根部焊縫質(zhì)量。大搖擺焊接操作工藝具有大間隙、小電流、細焊絲、大搖擺的特點。1.2大搖擺焊接操作工藝的結(jié)構(gòu)特點大搖擺焊焊接接頭的結(jié)構(gòu)特

5、點如圖1所示。圖1 焊接接頭裝配結(jié)構(gòu)焊接接頭的結(jié)構(gòu)必須滿足如下要求 ：根部裝配間隙必須保證 a=35mm，在 4mm為佳 ；鈍邊量 b=0.51.5 mm；采用相同材質(zhì) 、一定直徑規(guī)格的點固棒點焊組對焊口。1.3 大搖擺焊接操作工藝優(yōu)點大搖擺焊接工藝操作特征如圖2所示。f-擺動頻率；A-擺動幅度；d-根部熔孔直徑圖2大搖擺焊接工藝操作特征（1）大搖擺焊接操作工藝的焊接接頭結(jié)構(gòu)，其根部裝配間隙比國內(nèi)的傳統(tǒng)操作工藝間隙大 23min。根部打底的第一層焊縫采用大搖擺焊接操作工藝 ，根據(jù)熔孔效應(yīng)判斷根部成形質(zhì)量，保證根部焊透和熔合良好，在焊縫收口處預(yù)留 1520mm焊縫暫時不焊，作為根部焊縫成形的觀察

6、窗口（圖3）。這個觀察窗口為焊工觀察 、分析根部焊縫質(zhì)量提供了良好條件，只要配備一把聚光小手電簡就可判斷根部質(zhì)量 ，若有缺陷便可及時做好返工處理。最后再焊接此觀察窗口。因此，采用大搖擺焊接工藝操作能夠提高根部的焊接質(zhì)量，提高焊接合格率，減少焊縫的RT檢驗返修率，降低 RT檢驗成本，提高焊接效率 。圖3 焊接觀察口（2）大搖擺焊接操作工藝的焊接接頭根部裝配間隙較大，在根部打底焊時，如果在現(xiàn)場疑難位置焊接，對于開敞性很差的位置，能夠較為容易地達到焊接熔池背面送絲（圖4）?？刂票巢亢缚p成形和透明度，提高根部焊接質(zhì)量和焊接合格率。圖4熔池背面送絲（3）采用大搖擺焊接操作工藝 ，由于焊接搖擺有一定的幅度

7、和搖擺節(jié)奏 ，只要在坡口兩側(cè)停留的時間合適 ，層間熔合質(zhì)量就可以得到保證。由于焊接搖擺具有一定的幅度和搖擺節(jié)奏，噴嘴中的氬氣保護具有良好的跟蹤保護性，對焊接熔池和熱影響區(qū)有跟蹤保護和冷卻的作用。因此，采用大搖擺焊接工藝操作可以提高焊縫的表面成形和質(zhì)量。在整個焊接過程中，減少氣孔的產(chǎn)生，細化晶粒，提高強度，同時使焊縫具有良好的致密性 ，對于不銹鋼材料還具有很好的耐腐蝕性。（4）大搖擺焊操作難點。大搖擺焊接操作工藝主要是裝配間隙、焊接過程中的擺幅及頻率、坡口兩側(cè)的停留時間、送絲量的控制。如何在焊接過程中合理匹配這些參數(shù)，需要通過嚴格的培訓(xùn)方能達到。1.4INCOLOY825合金的焊接工藝特點鎳基合

8、金在耐腐蝕、耐高低溫方面具有獨特的優(yōu)點。但由于其特性決定，在其焊接過程中需采取一些特殊措施方能保證焊接質(zhì)量。常見的焊接缺陷主要包括以下幾點。1.4.1雜質(zhì)污染和晶界開裂鎳在高低溫下均具有良好的塑性及加工性能，在結(jié)晶溫度200600以上退火可消除加工硬化，提高塑性。鎳的化學(xué)活性低，在氧化初期形成的氧化膜能防止其進一步的氧化和腐蝕。鎳與Cr、Mo等其他元素形成合金后，力學(xué)性能、抗腐蝕性能、抗氧化性能顯著改變，熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率下降。純鎳焊接性能良好，但極易被鉛、硫等雜質(zhì)污染，延晶界開裂。所以在焊接時應(yīng)注意防止污染。1.4.2熱裂紋及晶間腐蝕焊縫中的低熔點雜質(zhì)元素易與鎳元素形成低熔共晶物；其熔池流動性差

9、，表面張力大。增加焊縫晶間腐蝕、焊接熱裂紋的發(fā)生傾向。此外，鎳對氫、氮等比較敏感，容易產(chǎn)生氣孔和弧坑裂紋。對于含Gr、Mo等元素的焊接接頭具有晶間腐蝕傾向，主要是由于焊接接頭在敏化溫度范圍內(nèi)停留時間較長，造成晶界附近貧Gr貧Mo引起。因此，在焊接過程中應(yīng)采用較小線能量，防止Gr、Mo等元素的燒損；同時，收弧接頭要飽滿。1.4.3氣孔及氫瘤O2、H2、CO2在液態(tài)鎳中溶解度較大，但在冷卻時溶解度明顯減小，熔池中的氣體來不及逸出，可能會在焊縫中產(chǎn)生氣孔和氫瘤。因此，在焊接過程中要對焊接區(qū)域進行可靠的保護，使熔池得到脫氧，避免氣水等缺陷。鎳基合金熔化焊具有低熔透性的特點，但不宜采用大線能量增加熔透性

10、，一般采用較大坡口及較小鈍邊。例如，坡口加工時采用較大坡口角度（75）和小鈍邊（01.5mm），焊接時擺動焊槍，增加熔深。1.4.4焊接區(qū)域的保護根據(jù)以上幾點分析，在鎳基合金的焊接施工中對焊接區(qū)域的保護極為重要。在采用手工鎢極氬弧焊根焊中，必須在管內(nèi)持續(xù)充氬，防止氧化。且在焊接過程中，須對焊縫進行觀察，焊縫區(qū)、熱影響區(qū)金屬呈銀白、金黃色說明氣保護效果好，方可繼續(xù)施焊。2手工氬弧焊大搖擺操作工藝在INCOLOY825合金管材焊接上的應(yīng)用根據(jù)以上對大搖擺操作方法及鎳基合金工藝性的分析，我們在施工中將大搖擺操作方法應(yīng)用到鎳基合金的焊接中得到了很好的效果。(1)大搖擺操作方法要求較大的組對間隙，在鎳基

11、合金的焊接過程中需要足夠的間隙以便對內(nèi)部焊縫進行觀察。(2)鎳基合金熔池流動性差，大搖擺焊操作方法可以對熔池進行有效地攪動，有利于熔池內(nèi)各種氣體的逸出，防止產(chǎn)生氣孔。且有利于焊縫內(nèi)表面成型。(3)鎳基合金的焊接要求采用較小線能量。大搖擺焊操作工藝具有細焊絲、小電流的特點，有利于防止焊接接頭熱裂紋。(4)鎳基合金具有低熔透性的焊接特點。大搖擺焊操作工藝組對間隙大，主要控制焊縫坡口兩側(cè)的停留時間，可以對坡口兩側(cè)金屬有效地熔合，增強焊接接頭熔透。大搖擺對焊接熔池和熱影響區(qū)有跟蹤保護和冷卻的作用，降低了焊接接頭在敏化溫度范圍內(nèi)的停留時間，避免晶界貧Gr、貧Mo，以提高焊接接頭的抗晶間腐蝕性能。(5)大搖擺焊接操作工藝結(jié)構(gòu)的裝配間隙比較大，焊接填充金屬量多，焊縫較寬，變形量大，如果裝配控制不當，在一定程度上需要采取反變形措施。3應(yīng)用效果大搖擺焊接工藝具有焊接合格率高 、焊縫成形好、返修率低等的優(yōu)點，對鎳基合金的焊接尤為適合。在普光氣田地面集輸工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用效果良好，鎳基合金管道的焊接一次合格率達到98%以上，大大降低了焊縫返修率，提高了焊接質(zhì)量，加快了工