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V01.34SOJul.2005 高性能焊接设备及材料在石油工程中的应用 2l
WeldingTechnology
文章编号:1002—025X(2005)SO一0021-02
奥氏体不锈钢水冷焊工艺应用
郁东键
(中国石化集团第四建设公司,天津300270)
关键词:不锈钢。水冷焊接;工艺
中图分类号:TG444.1 文献标识码:B
采用强制冷却方法来提高冷却速度是保证奥氏体不锈钢焊接接头质量的有效手段之。奥氏体不锈钢水冷焊工艺,主要包括
一般条件下的普通打底焊和水冷条件下的填充及盖面焊接工艺,其适用于一切奥氏体不锈钢的焊接施工(特别是管状工件)。采
用该焊接工艺能够提高施焊效率,提高焊接产品质量及其使用寿命,且工件板材越厚效果越显著。
1水冷焊焊接工艺原理
水冷焊即在焊缝处完成打底焊后,在焊件的背面通以满足一定条件(水温、容量或流量、杂质含量等的要求)的冷却水,并
在该冷却介质条件下对焊缝进行填充和盖面焊接。
通常在对奥氏体不锈钢施焊时,大都采用在自然条件下的空冷焊接工艺。在焊接材料一定的前提下,采用普通自然冷却焊接
工艺,对焊接工艺参数一一焊接电流、焊接速度、道间温度及施焊层、道数等有较严格的要求和限制。由于奥氏体不锈钢本身的
物理特性(热导率小、热膨胀系数大)及焊接热循环等因素的影响,难免使焊接接头金属晶粒粗大和Cr的碳化物在晶界析出(cr
的碳化物析出对不含稳定性元素Ti和Nb的钢种尤为明显),并产生较大的焊接残余应力,使得焊缝有裂纹倾向,在设备运行时
受到介质等外界条件的作用下,焊缝及热影响区金属有较大的晶间腐蚀和应力腐蚀开裂倾向,使设备在长时间运行中存在着较大
的安全隐患。而采用水冷焊接工艺,由于冷却速度很大,其强制冷却的结果使得熔池热度大幅度降低,焊接接头受热范围明显减
小,道问温度也可得到很好的控制,并可连续进行焊接。经试验及工程实际应用,采用水冷焊接工艺不但可使焊缝金属晶粒细密、
组织均匀、焊接残余应力小等而获得理想的焊接接头,还可提高焊接生产效率。母材越厚,需要施焊的层道数越多,其效果越为
明显。
2水冷焊工艺特点
2.1提高施焊效率
水冷焊时焊接电流可比非水冷焊时提高10%~30%,并且由于冷速很快,电弧过后熔池很快冷凝,接头温度很快下降,可连
续进行焊接,不必考虑道间温度过热的影响(在空冷条件下焊接时,一般要待道间温度降到150℃以下后才可施焊下一道)。
2.2提高焊接质量
由于冷速较大,熔池过热程度小,使得晶粒细密,同时焊接残余应力小,从而提高了焊接接头的力学性能和耐腐蚀能力,保
证了设备的使用寿命。
2.3施焊时操作难度较大
由于冷速较大,熔池很快冷凝,操作上与一般焊接有所不同,焊工在正式焊接前必须经过严格训练。
2.4增加了建立冷却水系统等辅助工作。
3水冷焊工艺
3.1 打底焊焊接工艺与一般打底焊工艺相同。
3.2水冷焊
打底焊后,视现场具体情况采用整体水冷或先分段水冷再整体水冷。
(1)将需水冷的管段两端用特制的卡具密封并留有进、出水口。
(2)连接水源向焊件内注水,并控制注水后的水流量。
(3)依次进行焊道的填充焊和盖面焊。
4水冷焊工艺要点及操作注意事项
4.1焊接电流可比一般焊接时提高10%~30%。因不锈钢的电阻率较大,故焊接电流以不致焊条发红、药皮脱落为宜。
4.2由于冷速较快,若操作不当,易产生焊缝熔合不良和夹渣等焊接缺陷。故焊工在施焊前要进行认真练习,施焊时采用“之”
字形运条法,且摆弧不宜过快,要使电弧在坡口两侧停留足够的时间。
4.3 要随时注意水温和水流量。水温的变化会影响冷速的变化,会增加操作难度或影响冷却效果。应根据水温来调节水流量,也
就是说用水流量来控制水温,即冷却速度。一般水温需控制在10~50℃为宜。
4.4要特别注意起弧处接头的质量。盖面时焊速要适当加快,否则易造成焊缝余高超标。
4.5其他要求与一般焊接工艺相同。
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