淺談不銹鋼管道氬弧焊的焊縫背面保護(hù)方法

1、ii淺談不銹鋼管道氮弧焊的焊縫背面保護(hù)方法在石油化工裝置中，往往有大量的不銹鋼管道（含爐管）需要現(xiàn)場(chǎng)焊接。伴隨著石化行業(yè)的迅猛發(fā)展，大型石化裝置越來(lái)越多地采用大規(guī)格管道，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安裝施工就提出了更高的要求。為了保證管道的焊接質(zhì)量和管道內(nèi)部的清潔度，通常采用氮弧焊打底。采用氮弧焊焊接不銹鋼時(shí)，由于不銹鋼和氧的親和力很大，如果不采取焊縫保護(hù)措施，背面的焊縫金屬很容易在焊接過(guò)程中氧化，合金元素?zé)龘p，且易產(chǎn)生焊接缺陷，造成焊縫金屬的力學(xué)性能和耐蝕性下降。在不銹鋼管道氮弧焊時(shí)，為能保證焊縫背面的焊接質(zhì)量，必須采取有效的防護(hù)措施。本文就不銹鋼氮弧焊時(shí)幾種有效的焊縫背面保護(hù)方法進(jìn)行介紹。一、管內(nèi)充氮保護(hù)石化

2、裝置工程不銹鋼管道氮弧焊，一般采用管內(nèi)充氮的方法防止焊縫背面氧化。充氮方法主要包括整體充氮和局部充氮等。為節(jié)約工程成本并滿足施工要求，施工過(guò)程中應(yīng)結(jié)合管道的具體施工條件，靈活運(yùn)用內(nèi)部充氮的方法。1.整體充氮法對(duì)于小直徑管道或管件組對(duì)管道較短時(shí)，可采用整體充氮，該方法比較簡(jiǎn)單。整體充氮的方法是：將兩端用膠帶（紙殼、橡膠板等）封口，由管子的一端充入氮?dú)?，另一端封口上部打上一個(gè)35mm的排放孔，主要是防止收弧時(shí)管內(nèi)氮?dú)鈮毫^(guò)大，造成接頭收弧困難，產(chǎn)生凹坑等缺陷。另外，為了防止對(duì)口間隙處氮?dú)獯罅颗欧?，事先可用膠帶封住一段管口，僅留出焊工一次連續(xù)焊接的長(zhǎng)度。焊完這段后，撕開(kāi)相同長(zhǎng)度的膠帶，然后再施焊，依

3、此類推，直至焊接完成。整體充氮如圖1所示。2.局部充氬法當(dāng)管徑較大、管路較長(zhǎng)時(shí)，若直接向管內(nèi)充氬，焊接質(zhì)量不易保證，并且會(huì)浪費(fèi)大量的氬氣，增加工程成本。為節(jié)約氬氣，可采用局部充氬的方法。局部充氬可采用水溶性紙法。組對(duì)前，在管內(nèi)距焊口兩側(cè)各150mm處貼水溶性紙，形成一組臨時(shí)堵板，然后在對(duì)口間隙處采用充氬針頭向管內(nèi)充氬氣（見(jiàn)圖2）。當(dāng)管道系統(tǒng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，水溶性紙很快溶解于水，并隨水排除，不會(huì)造成不利影響。圖2水擁性統(tǒng)局部充制示童轡3充嶽夾具L吊銹常管2.管線5.堵豐f必訝C另外，可制作充氬夾具進(jìn)行局部充氬保護(hù)，充氬夾具如圖3所示。焊接前將充氬夾具堵板事先放置于管子兩側(cè)，焊接完成后將夾具從管內(nèi)

4、抽出。此種方法適用于不銹鋼管的地面預(yù)制，簡(jiǎn)單易行。3反面保護(hù)盒法充氬管道直徑只要人能進(jìn)入就可以采用跟蹤保護(hù)盒法充氬，保護(hù)盒滑動(dòng)與正面焊接同步進(jìn)行。充氬時(shí)，氬氣流量不能過(guò)大，并且不能正對(duì)熔池送氣。氬氣保護(hù)效果判斷氬氣保護(hù)效果可根據(jù)焊縫顏色進(jìn)行判斷。焊接過(guò)程中，焊工可根據(jù)顏色調(diào)整保護(hù)氣，使焊縫達(dá)到旳好的保護(hù)效果。焊縫顏色和保護(hù)效果的對(duì)照見(jiàn)表1。充氬保護(hù)的注意事項(xiàng)氬弧焊時(shí)焊縫背面應(yīng)提前送氣，流量適當(dāng)加大，空氣排出后，流量逐漸減小。焊接過(guò)程中應(yīng)不間斷地向管內(nèi)充氬。停焊時(shí)滯后停氣，使焊縫得到充分的保護(hù)。另外應(yīng)特別注意的是，空氣排凈后才能進(jìn)行焊接，否則影響充氬的保護(hù)效果。氬氣流量應(yīng)適當(dāng)。流量過(guò)小，保護(hù)不好

5、，焊縫背面容易氧化;流量過(guò)大，焊接時(shí)產(chǎn)生渦流帶入空氣，保護(hù)效果也會(huì)變壞，同時(shí)會(huì)引起焊縫根部?jī)?nèi)凹等缺陷，影響焊接質(zhì)量。氬氣入口應(yīng)置于封閉段盡可能低的位置，空氣排出孔應(yīng)置于封閉段旳高位置。因?yàn)闅鍤獗瓤諝庵兀瑥妮^低位置充入氬氣容易保證獲得更高的濃度，充氬保護(hù)效果也就更好。為了減少管內(nèi)氬氣從對(duì)口間隙處流失，影響保護(hù)效果，增加成本，焊接前可沿焊口間隙貼上膠帶，僅留出焊工一次連續(xù)焊接的長(zhǎng)度，邊焊邊揭去膠帶。二、背面自保護(hù)不銹鋼TGF系列焊絲焊接背面自保護(hù)不銹鋼TGF系列焊絲是一種帶有特殊涂層的焊絲。焊接時(shí)，其保護(hù)藥皮會(huì)滲透到熔池背面，形成一層致密的保護(hù)層，使焊道背面不被氧化，冷卻后這層渣殼會(huì)自動(dòng)脫落，用壓

6、縮空氣或水沖的方式容易清除。這種焊絲的使用方法與普通氬弧焊實(shí)芯焊絲基本相同，涂層不會(huì)影響正面的電弧和熔池形態(tài)，焊縫金屬在性能上可滿足要求。常用的自保護(hù)焊絲見(jiàn)表2。農(nóng)2常用門保護(hù)焊繪序號(hào)材質(zhì)帰沈牌號(hào)LCCneN(TP304JTCFSflS200CH9NiLO(TP3O1L)TGF3O6L2TCF31E4OOCrlTXiHMc2tTF賀仇)TGF3EL00CrlSN?TiCTP32BOCtl&N11111b(TPA4?)6DCieJNil3(T?30SH)使用自保護(hù)焊絲不受管材規(guī)格、焊接位置等因素的限制，操作靈活，并且減少了充氬時(shí)的準(zhǔn)備工作。但由于焊絲表面有較薄的涂層，在焊接操作上出現(xiàn)了一些不適應(yīng)

7、性，往往會(huì)出現(xiàn)內(nèi)凹等缺陷，因此對(duì)焊工的操作水平要求較高。自保護(hù)焊絲適用于焊縫打底，不宜用于第二層以上的焊道，否則易造成夾渣，且焊縫成形不美觀。采用全氬弧焊多層多道焊接時(shí)，宜與實(shí)芯焊絲配合使用。另外，目前市場(chǎng)上基本沒(méi)有性能穩(wěn)定的國(guó)產(chǎn)自保護(hù)不銹鋼焊絲，進(jìn)口自保護(hù)焊絲價(jià)格較貴，成本較高，因此在應(yīng)用上受到了一定的限制。三、免充氬焊接保護(hù)劑的應(yīng)用近年來(lái)，在石油化工、火電建設(shè)等工程的不銹鋼管道（爐管）焊接中使用了一種免充氬焊接保護(hù)劑。保護(hù)劑在供貨狀態(tài)下為粉末狀，使用時(shí)需要與甲醇或?qū)Ｓ谜澈蟿┗旌?。作為背面保護(hù)劑，焊接過(guò)程中在焊接背面形成保護(hù)涂層，可以有效地防止焊縫背面的氧化。保護(hù)劑的使用方法：（1）首先把焊

8、縫背面的油污等清除干凈。（2）取出適量的保護(hù)劑，放于裝有適量甲醇（或?qū)Ｓ谜澈蟿┑钠髅笾邪幢壤旌希邤嚢杈鶆蚝笸扛苍诠軆?nèi)壁焊縫保護(hù)面上（寬度51Omm）。需要注意的是：涂完后，在涂層表面會(huì)形成連續(xù)的粘合劑膜，在膜的下面包敷著粉末，所以不能對(duì)涂層進(jìn)行劃擦，以防粘合劑膜破損造成粉末外泄，從而影響保護(hù)效果。（3）涂后放置5min,待干燥后即可進(jìn)行焊接。焊后在焊縫背面形成一種難溶的化學(xué)性質(zhì)呈惰性的薄膜，該薄膜緊緊地粘附在焊縫表面，對(duì)射線檢測(cè)沒(méi)有影響。保護(hù)劑適用性好，可以使用正常的焊接電流進(jìn)行焊接，也可使用比正常焊接大10%的電流進(jìn)行焊接。保護(hù)劑對(duì)焊接操作沒(méi)有影響，不僅可以防止背面氧化，還會(huì)對(duì)焊縫背

9、面的熔化金屬起到支托作用，得到優(yōu)良的打底焊道，而且不會(huì)出現(xiàn)焊瘤、咬邊或深度凹陷，焊接一次合格率高。免充氬焊接保護(hù)劑操作簡(jiǎn)單，即涂即焊，節(jié)省時(shí)間，效率提高。應(yīng)用在小管徑焊接時(shí)，其成本要比充氬保護(hù)稍高；但在固定口焊接或大管徑焊接時(shí)，值得推廣應(yīng)用。目前，免充氬保護(hù)劑的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)處于起步階段。四、結(jié)語(yǔ)針對(duì)不銹鋼管道氬弧焊而言，采用管內(nèi)充氬、自保護(hù)焊絲以及免充氬焊接保護(hù)劑等方法，均能很好地防止焊縫背面氧化，使焊縫的力學(xué)性能和耐腐蝕性能得到有效保證。在實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)焊接工程量、管材規(guī)格和操作的適用性等因素綜合考慮，靈活選擇焊縫背面的保護(hù)方法，以確保焊接質(zhì)量，并昀大限度地降低工程成本。焊接不銹鋼時(shí)，由于

10、不銹鋼和氧的親和力很大，如果背面不采取充氬保護(hù)，焊熔金屬易在焊接過(guò)程中氧化，產(chǎn)生焊接缺陷。所以在進(jìn)行不銹鋼管道氬弧焊接，為能保證焊縫背面焊接質(zhì)量，通常采用管內(nèi)充氬保護(hù)措施。充氬的方法有以下幾種：小口徑管充氬方法對(duì)于小直徑管道，可采用整管充氣的方法。這種充氣方法比較簡(jiǎn)單，但隨著管線長(zhǎng)度增加，氬氣浪費(fèi)較大。一般情況下，采用分段組焊，少量的中間接頭焊接用可溶紙把所焊管口兩側(cè)堵住（一般距焊口兩側(cè)200300mm）,可溶紙?jiān)谒畨涸囼?yàn)試可自行溶化。整管充氬的具體方法：將管子的一端用軟木塞塞死（木塞中心應(yīng)打上1個(gè)直徑35mm的孔,主要防止收弧時(shí),因管內(nèi)氬氣壓力過(guò)大,引起接頭收弧困難）,由管子的另一端充入氬氣

11、。大直徑管道充氬方法對(duì)于直徑大于89mm的管道,為節(jié)約氬氣,可采用局部充氬的方法。具體做法是在焊前,事先將堵板加在焊口的附近兩側(cè),形成隔離充氣小室（一般把堵板放在離焊口各100150mm處）,一端向充氣室充氣,并從另一堵板中心小孔出氣。為了減少管內(nèi)氬氣從對(duì)口間歇處流失,降低保護(hù)效果,焊接前可沿焊口間隙貼上膠帶,焊接時(shí)邊焊邊揭去膠帶。為了補(bǔ)充氣室漏去的氬氣,焊接全過(guò)程都應(yīng)不間斷的向充氣室內(nèi)充氬,氬氣流量應(yīng)適當(dāng)。流量過(guò)小,氣保護(hù)不好,焊縫背面容易氧化。流量過(guò)大,焊接時(shí)產(chǎn)生渦流帶入空氣,保護(hù)效果也會(huì)變壞,同時(shí)會(huì)引起焊縫的根部?jī)?nèi)凹等缺陷,影響焊接質(zhì)量。一般充氬流量控制在68L/min。另外應(yīng)特別注意的是，應(yīng)該在充氣時(shí)將充氣室或管內(nèi)空氣排凈后,焊接才能進(jìn)行,否則影響焊接質(zhì)量。局部充氣方法，應(yīng)在焊接前將2塊堵板事先放置于管子的兩側(cè)，扣好繩子（或鐵絲），焊接完成后，把2塊堵板從管內(nèi)抽出。為施工方便，堵板可用厚海綿板（厚度大于100毫米）代替，將海綿板剪成管徑大小，采用同樣方法實(shí)施。充氬及放置可溶紙對(duì)于大直徑管道，可用可溶紙，把