大型堿回收爐復(fù)合管焊接工藝之歐陽育創(chuàng)編

歐陽育創(chuàng)編歐陽育創(chuàng)編2021.02.04 歐陽育創(chuàng)編2021.02.04歐陽育創(chuàng)編歐陽育創(chuàng)編2021.02.04 歐陽育創(chuàng)編2021.02.04堿回收爐復(fù)合鋼管焊接工藝創(chuàng)作：歐陽育時間：2021.02.04創(chuàng)作：歐陽育一、復(fù)合不銹鋼管的焊接1、復(fù)合不銹鋼管的焊接性能分析本工程不銹鋼復(fù)合管材質(zhì)為基層SA-210GA1,厚度6.1mm,覆層材質(zhì)為304L不銹鋼（管外表面），厚度0.25mm。不銹鋼復(fù)合管焊接時，要考慮到碳鋼與不銹鋼的物理性能的差異，見表lo由此可見其差異很大，其中不銹鋼的線膨脹系數(shù)比碳鋼約大50%,且不銹鋼的熱導(dǎo)率僅為碳鋼的1/3左右。還要考慮到碳鋼與不銹鋼的焊接性能。碳鋼是所有鋼材中焊接性能最好的，只是在焊接線能量過大時熱影響區(qū)的晶粒過于粗大，從而降低沖擊韌性。不銹鋼一般情況下比較容易焊接，但由于其線膨脹系數(shù)大而熱導(dǎo)率小，其焊接接頭內(nèi)有較大的殘余應(yīng)力。不銹鋼復(fù)合管接頭焊接有一個原則：不得在不銹鋼復(fù)層上采用碳鋼焊條或低合金鋼焊條施焊，只允許采用不銹鋼焊條在碳鋼基層上施焊。不銹鋼和碳鋼之間的互熔，是一個復(fù)雜的合金化過程，如果不銹鋼復(fù)層上熔焊碳鋼，碳鋼的焊縫金屬被不銹鋼母材稀釋后形成中合金鋼焊縫金屬，在快速冷卻的作用下，它必然變得硬而脆，并對冷裂極為敏感，其過渡層硬化帶的厚度可達(dá)2.5mm以上，而碳鋼基層上熔焊不銹鋼，不銹鋼的焊縫金屬被碳鋼母材少量稀釋后仍是鑄篠型不銹鋼，只是降低了不銹鋼焊縫中的鋸篠含量，增加了碳含量，雖易產(chǎn)生脆而硬的馬氏體組織，但其過渡層的硬化帶厚度小于lmmo表1碳鋼與不銹鋼的物理性能材質(zhì)密度比電阻磁性線膨脹系數(shù)熱導(dǎo)率碳鋼7.8615有11.446.89不銹鋼7.9372無20.222.152焊接材料不銹鋼復(fù)合管焊接時不銹鋼復(fù)層Cr原子會不斷向基層碳鋼擴(kuò)散，在復(fù)層晶粒邊界形成貧鑄，導(dǎo)致復(fù)層耐蝕性下降。為保證焊接金屬含有足夠的Cr.Ni元素，基層焊縫必須選擇高鋸篠抗稀釋性好的雙相輅篠不銹鋼焊材，以補(bǔ)充基層對復(fù)層的稀釋。此種焊接材料由業(yè)主提供。3焊接設(shè)備焊接設(shè)備選用帶有高頻引弧和熄弧氣體延時保護(hù)功能的IGBT控制的氮弧焊機(jī)。高頻起弧不用鵠極觸及工件，易于保護(hù)怨極的形狀，且起熄弧方便，便于操作。熄弧氣體延時保護(hù)可以防止收弧時熔池不被氧化。4、焊接工藝歐陽育創(chuàng)編歐陽育創(chuàng)編2021.02.04歐陽育創(chuàng)編歐陽育創(chuàng)編2021.02.04 歐陽育創(chuàng)編2021.02.04歐陽育創(chuàng)編2021.02.044」坡口的制定1.1坡口形式：V型，鈍邊為2mm,坡口角度為60±5C°,見圖1(a)o1.2坡口的加工:為了減少不銹鋼的反復(fù)受熱，提高坡口的加工質(zhì)量，確定采用機(jī)械加工的方法，即用管道坡口機(jī)進(jìn)行加工。4.丄3坡口的清理：坡口內(nèi)外兩側(cè)30-50mm要清理干凈，內(nèi)側(cè)用內(nèi)圓磨光機(jī)進(jìn)行打磨，外側(cè)用不銹鋼鋼絲刷打磨，并用丙酮擦洗干凈。圖1(a)4.2組對點固2.1組對前先將膜式壁的某一片的管間鰭片割開30-50cm,以便調(diào)整管端位置。4.22待管口打磨完好后，將需要對接的兩管頭用夾具夾緊，調(diào)整間距使坡口根部間距在2-2.5mm,用平尺觀測，使兩管口錯邊量為0o如圖4.23在夾具的間隙處進(jìn)行點焊，點焊方法TIG焊，厚度2?2.5mm,位置在時鐘3、9位置。應(yīng)按誰施焊誰點焊的原則，4.24點焊后應(yīng)立即進(jìn)行正式焊接，以免焊點發(fā)生開裂。歐陽育創(chuàng)編2021.02.043焊接方法及參數(shù)的選擇為了保證不銹鋼復(fù)合鋼管不失去它原有的綜合性能，一般對于基層、復(fù)層、過渡層應(yīng)分別施焊，焊接的順序是先焊基層，再焊過渡層，最后焊復(fù)層。但由于本工程管材規(guī)格為（p63.5x（6.1+0.25）,復(fù)層厚度僅為0.25mm,可以考慮將復(fù)層和過渡層的施焊合二為一，合稱為復(fù)層。先焊基層，后焊復(fù)層，根據(jù)不銹鋼復(fù)合管接頭焊接只允許采用不銹鋼焊條在碳鋼基層上施焊的原則，過渡層的焊縫金屬在基層處的厚度宜為1.5?2?5mm,復(fù)層焊接焊縫高度須為復(fù)層和過渡層的高度之和，即最低不得低于1?5+0.25一1.75mm?；鶎拥暮附樱鶎邮怯?=6.1mm的SA-210Gr.Al組成，其焊接性能好，采用TIG焊打底，焊絲為OKTigrodl6.ll,直徑為（p2.0；厚度2.5-3mm左右，復(fù)層的焊接采用手工電弧焊，焊條采用OK61.35,直徑為（p2.5,厚度3-3.5mmo復(fù)層焊接時，采用小電流快速焊接的方法，具體焊接參數(shù)見表2。表2焊接工藝參數(shù)層次焊接方法焊材焊接電流A電弧電壓V焊接速度cm/s打底層TIG焊OK16.1175?1009.5-111.5?2.0復(fù)層手工電弧焊OK61.3580-10022-241.6-2.25焊接工藝評定試驗5.1在正式焊接前，要按《焊接工藝評定規(guī)程》對上述工藝進(jìn)行歐陽育創(chuàng)編歐陽育創(chuàng)編2021.02.04 歐陽育創(chuàng)編2021.02.04歐陽育創(chuàng)編歐陽育創(chuàng)編2021.02.04 歐陽育創(chuàng)編2021.02.04評定，并合格。5.2工藝評定的試件由本公司的熟練焊工施焊。5.3工藝評定的檢查項目有外觀檢查、射線檢查、機(jī)械性能試驗、應(yīng)力腐蝕試驗等。6、施焊技術(shù)要求6.1基層焊接時層間溫度不大于100C0；復(fù)層焊接時層間溫度不大于50C°o6.2基層氮弧打底時，電弧引燃后迅速將焊絲送至焊縫處，電弧也隨即對準(zhǔn)焊絲端部，熔化焊絲和焊縫金屬形成焊接熔池。斷弧后，重新引燃電弧應(yīng)在焊尾前10mm左右焊縫重疊處，不填絲或少填絲。填絲動作要準(zhǔn)確均勻。收弧應(yīng)在重疊焊縫上，待熔池穩(wěn)定后，移開焊絲，迅速熄弧，但焊炬不動，滯后至停氣保護(hù)完畢后移開。6.3為有效控制晶粒邊界的貧鑄現(xiàn)象，采取以下措施：焊接復(fù)層用的焊接材料直徑不宜太大。因為小直徑的焊接材料使用的焊接電流小，這樣可以減少高溫停留時間，降低熔合比，降低鑄原子滲透?；鶎颖仨毷歉咩U鐮抗稀釋性好的不銹鋼焊材，以補(bǔ)充基層對復(fù)層的稀釋。在焊接過程中，應(yīng)盡量減少電弧擺動的幅度，嚴(yán)格控制橫向歐陽育創(chuàng)編歐陽育創(chuàng)編2021.02.04 歐陽育創(chuàng)編2021.02.04歐陽育創(chuàng)編2021.02.04 歐陽育創(chuàng)編2021.02.04擺動，并加快焊接速度；二、鐵鎳基復(fù)合管的焊接鐵鐮基合金（Alloy825）復(fù)合材料的焊接，其工藝與不銹鋼復(fù)合管的焊接基本相同，只是所選用的焊接材料不同?；鶎犹间摬捎玫『复虻?，復(fù)層采用手工電弧焊的方法進(jìn)行焊接。1Alloy825焊接性能分析與不銹鋼及碳素鋼相比較，Alloy825物理性能具有以下特點：一是熔點較低；二是線膨脹系數(shù)介于奧氏體不銹鋼與碳素鋼之間；三是導(dǎo)熱系數(shù)比碳素鋼低得多，這些直接影響其焊接性能及焊接參數(shù)的選擇。鐵篠基合金具有較大的焊接熱裂紋傾向，相對于奧氏體鋼必須更嚴(yán)格地限制有害雜質(zhì)。雜質(zhì)的存在造成焊接時與篠形成低熔點共晶夾層?增加焊接熱裂紋的形成。根據(jù)有關(guān)資料，用于碳素鋼和奧氏體不銹鋼的一般焊接方法，幾乎都適用于鐵鐮基合金。2焊接方法及材料對于Alloy825合金（合金成分見表1）由于其易氧化，若保護(hù)不良而導(dǎo)致氧化燒損時，將會嚴(yán)重降低合金的接頭使用性能，同時氧化生成難熔的c『的氧化物，可使液體金屬流動性變壞，焊縫成形不良（如焊縫背面出現(xiàn)皺皮）。所以焊接此合金時，正面和背面均需加強(qiáng)保護(hù)，為此采用了鐺極氮弧焊打底，焊條電弧歐陽育創(chuàng)編歐陽育創(chuàng)編2021.02.04 歐陽育創(chuàng)編2021.02.04歐陽育創(chuàng)編歐陽育創(chuàng)編2021.02.04 歐陽育創(chuàng)編2021.02.04焊蓋面工藝。表1IncoioyAlloy825合金的化學(xué)成分（%）其焊接材料由業(yè)主提供，初步選用焊絲OKTig『odl9.82焊絲，直徑為2.0mm,焊條為OK92.45,直徑為2.5mm,其烘烤溫度為240-270C°,保溫2h。放入IOO?150C。的保溫筒，4h內(nèi)用完。里口進(jìn)行A「保護(hù)，（Ar）二9999%,A啲流量為12~15L/min,其噴嘴直徑為12~14mm。3坡口準(zhǔn)備及組對與前述不銹鋼復(fù)合管的內(nèi)容基本相同，只是Alloy825合金的液體金屬的流動性（尤其是潤濕性），不如一般鋼鐵材料?坡口角度不合適，很容易產(chǎn)生未熔合現(xiàn)象，通過加大焊接電流即增加金屬流動性，其效果不大，而且還會造成過熱的不良影響.由于其流動性較差.焊接時的熔透深度一般只有低碳鋼時的50%左右，奧氏體鋼的60%左右。為了保證熔合良好且有一定的熔深，單面坡口角度為40,根部鈍邊為0.5?1.5mm。4加強(qiáng)清理工作Alloy825合金表面存在難熔的氧化膜，如NiO的熔點為2090C。，而Ni的熔點只有1446C。，焊前不除去表面難熔的氧化膜，焊接時焊縫易生成夾雜物.妨礙焊接正常進(jìn)行。將接頭兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)外表面用不銹鋼絲刷至露出金屬光澤，用丙酮擦拭磨刷部位，待干后，用不銹鋼絲輪輕微打磨一遍。5預(yù)熱及道間溫度的控制當(dāng)環(huán)境溫度低于0C。時，焊件表面有冷凝水（或潮濕）。應(yīng)將焊接坡口兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)烘干，但金屬表面的溫度最高不應(yīng)超過50C°o道間溫度嚴(yán)格控制在60C。以下（以手感不燙為準(zhǔn)），以防接頭過熱，降低焊縫的強(qiáng)度。6焊接熱輸入焊接熱輸人大小，對Alloy825合金的焊接接頭熱裂紋的產(chǎn)生有重要的影響。同時為了獲得比較好的接頭“等強(qiáng)性”，應(yīng)盡量減少接頭過熱和組織不均勻性?為此，盡可能采用小的熱輸入，縮短焊縫熔融金屬存在的時間，防止熱裂紋的產(chǎn)生，也有利于改善熔合質(zhì)量。7焊接工藝評定7.1用Alloy825合金進(jìn)行管狀對接水平固定焊接工藝評定試驗，其焊接參數(shù)見表2。工藝評定的試件由本公司的熟練焊工施焊。焊材牌號焊接方法層數(shù)焊材直徑mm焊接電流A焊接電壓V焊接速度mm/s極性O(shè)KTigrod19.82TIG2.070-1009.5~111.5-2.0正接OK92.45SMAW二2.580-10022-241.6-2.2反接7.2工藝評定的檢查項目有外觀檢查、射線檢查、機(jī)械性能試驗、應(yīng)力腐蝕試驗等。8注意事項歐陽育創(chuàng)編歐陽育創(chuàng)編2021.02.04 歐陽育創(chuàng)編2021.02.04歐陽育創(chuàng)編2021.02.04 歐陽育創(chuàng)編2021.02.048.1收弧時要及時填滿弧坑，待弧坑冷卻再切斷保護(hù)氣。8.2