碳鋼和不銹鋼管的焊接工藝
上海申弘閥門有限公司
1. 范圍
本工藝規(guī)定了CO2氣體保護(hù)焊和鎢極氬弧焊用于管子焊接的焊前準(zhǔn)備、人員、工藝要求、工藝過(guò)程和檢驗(yàn)。本工藝適用于管子與管子、管子與附件之間的對(duì)接和角接接頭，焊接時(shí)，可采用純CO2氣體或CO2+Ar混合氣體的CO2半自動(dòng)或自動(dòng)焊接，也可采用鎢極氬弧焊接。不銹鋼和低碳鋼焊接 不銹鋼和鐵焊接申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過(guò)濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門、電動(dòng)閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。對(duì)于銅與不銹鋼的異種焊接也算是焊接操作中的一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)殂~的良好的導(dǎo)熱效果，及不銹鋼的熱傳導(dǎo)性差，另兩者的膨脹系數(shù)的不同，如果是采用氣焊操作的話，很容易造成在焊接的過(guò)程中熔融的焊料在不銹鋼上面打滾不粘，此時(shí)對(duì)于兩者母材的溫度控制是難點(diǎn)。如果采用TIG氬弧焊容易產(chǎn)生裂紋。我們?cè)趯?duì)銅與不銹鋼的焊接做了很多焊接性研究，后發(fā)現(xiàn)利用XR-YH美國(guó)進(jìn)口焊絲，實(shí)現(xiàn)銅與不銹鋼的異種焊接的簡(jiǎn)易方法,XR-YH美國(guó)進(jìn)口焊絲擁有更高的抗壓能力的焊層，焊接后我們?cè)趫D片中看到的非常亮的銀白色碳鋼中碳分子太多，必須加熱燃燒使其消失在鐵中，但因?yàn)殍F的熔點(diǎn)太高，所以必須加熱在260°上。如果不加熱兩種鐵直接焊道一起，碳鋼則會(huì)*而崩裂，崩裂的碎片則會(huì)傷到正在焊接的人，同時(shí)碳鋼有報(bào)廢了。為了安全和節(jié)約材料經(jīng)費(fèi)，所以碳鋼必須加熱在260°上。
2. 一般要求
2.1 人員
凡從事管子焊接的焊工，必須經(jīng)過(guò)船級(jí)社資格認(rèn)可考試，考試合格后，并經(jīng)船級(jí)社認(rèn)可，方能參與相應(yīng)等級(jí)項(xiàng)目的焊接。
2.2 材料
2.2.1 CO2半自動(dòng)或自動(dòng)焊母材焊絲選用材料見(jiàn)表1 表1 母材材質(zhì) 焊絲牌號(hào) 規(guī)格（mm） 碳鋼管 SMLS 10#、20# Q23 H08MnSiA LW-71 SF-1 φ1.0、φ1.2 不 銹 鋼管 SUS304S 304或308 φ1.0 φ1.2 1Cr18Ni9Ti 308L（藥芯） 316L 316L（實(shí)芯） 316L（藥芯） 317L 317L（實(shí)芯） 317L（藥芯）
2.2.2鎢極氬弧焊母材與焊絲選用材料見(jiàn)表2 表2 母材材質(zhì) 焊絲牌號(hào) 規(guī)格（mm） 碳鋼管 SMLS 10#、20# Q23 J50 φ1.6、φ2.4 不 銹 鋼管 SUS304S 304S φ1.6 φ2.4 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti（棒狀） 316L 316L（棒狀） 317L 317L（棒狀）
2.2.3 保護(hù)氣體 無(wú)論是CO2焊所用的CO2氣體、CO2+Ar混合氣體，還是鎢極氬弧焊所用的純Ar氣體，均應(yīng)符合氣體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，氬氣純度應(yīng)達(dá)到99.9%。
2.3 環(huán)境 為確保焊接質(zhì)量，應(yīng)對(duì)焊接場(chǎng)所進(jìn)行保護(hù)，防風(fēng)、防濕、防嚴(yán)寒。如焊接過(guò)程中遇到刮風(fēng)或下雨，應(yīng)采取有效的防風(fēng)、防雨措施或停止作業(yè)。
2.4 焊接設(shè)備
使用的焊機(jī)必須保持有效的工作狀態(tài)，并應(yīng)嚴(yán)格的進(jìn)行定期檢測(cè)和維修，確保焊機(jī)有良好的操作性能。
3. 焊接
3.1 焊前準(zhǔn)備 3.1.1坡口形式
3.1.1.1 壁厚t≤2mm時(shí)，管子對(duì)接拼縫均不開(kāi)坡口焊接，見(jiàn)圖1
3.1.1.2壁厚t＞2mm時(shí)的管子對(duì)接縫，均應(yīng)開(kāi)坡口焊接，見(jiàn)圖2
3.1.2焊前清潔
3.1.2.1焊工必須對(duì)焊縫坡口兩側(cè)各寬20mm范圍內(nèi)（角焊縫在焊接面兩側(cè)各寬20mm范圍內(nèi)）作清理，去除加工殘留毛刺、油污、鐵銹等污物。 3.1.2.2對(duì)于鋼管的銹蝕，應(yīng)用砂輪或鋼絲刷清理，直至露出金屬光澤。不銹鋼管應(yīng)用丙酮進(jìn)行清理。
3.1.3焊前裝配與檢查
3.1.3.1裝配工在安裝管子對(duì)接時(shí)，首先要檢查管子接口同心度，防止安裝錯(cuò)邊。
3.1.3.2管子對(duì)接定位可選用定位“馬"固定，或在焊縫內(nèi)作定位焊固定。
3.1.3.3裝配間隙 見(jiàn)表3 表3 管子規(guī)格(mm) （管子直徑φ，壁厚t） 坡口型式 間隙（mm）
t≤2（φ無(wú)限制） I型 1.6~2 φ≤90或2＜t≤4 V型 2~2.4 φ＞90或t＞4 V型 2.4~3
3.2 焊接工藝要求
3.2.1不銹鋼管氬弧焊打底層焊接 3.2.1.1焊前充氣
焊前先用鋁箔膠帶對(duì)所焊管子接縫兩端面及坡口面封?。▽?duì)于較長(zhǎng)管子采用海綿、泡沫、可溶紙等工具做成堵板，設(shè)置于距離焊縫150~200mm的兩側(cè)形成一個(gè)氣室）。管子一端充氬氣，另一端開(kāi)一個(gè)5mm的小孔排空氣，等氣管
內(nèi)空氣排盡并被氬氣充滿后，方可進(jìn)行焊接。
3.2.1.2 焊接過(guò)程 焊接時(shí)，先撕開(kāi)坡口面上的鋁箔膠帶，長(zhǎng)約30~40mm，焊一段，撕開(kāi)一段。不得將坡口上的鋁箔膠帶全部撕開(kāi)后再焊接。焊接過(guò)程中必須對(duì)管內(nèi)充氬氣保護(hù)。
3.2.1.3 滯后充氣 焊接結(jié)束停留數(shù)分鐘后，再停止充氬保護(hù)，對(duì)于多層焊的中間層和蓋面層，無(wú)論采用何種方法焊接，必須全過(guò)程處于管內(nèi)充氬保護(hù)，持續(xù)至整個(gè)接頭焊接結(jié)束。
3.2.2 對(duì)于只要求深熔焊不作射線探傷要求的管子拼縫。如：二級(jí)管的拼縫焊接打底層可直接選用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，而要求射線探傷的管子拼縫，打底層必須采用鎢極氬弧焊，中間層可采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊或鎢極氬弧焊。
3.2.3 焊接規(guī)范
確保管子的焊接質(zhì)量，焊接時(shí)參照表4的焊接參數(shù)進(jìn)行。
3.3 焊接操作要求
3.3.1二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊操作要點(diǎn)
3.3.1.1焊接時(shí)，焊接角度應(yīng)后傾15-20度，焊絲伸出長(zhǎng)度為（10-15）mm。見(jiàn)圖3 3.2.1.2當(dāng)采用橫向運(yùn)條方法時(shí)，擺動(dòng)幅度應(yīng)稍大于根部間隙或前一層焊縫兩趾端，并略作停頓，以保證根部及兩趾端間焊透。
3.2.1.3當(dāng)中途熄弧時(shí)，必須用砂輪將弧坑打磨成圓形過(guò)渡，再引弧繼續(xù)焊接，當(dāng)焊縫與定
位焊相接時(shí)，必須將定位焊去除，然后再引弧。
3.3.2鎢極氬弧焊操作要點(diǎn)
3.3.2.1對(duì)于水平轉(zhuǎn)動(dòng)管子對(duì)接的焊接，引弧可選在垂直位置與焊接方向相反的10-20度的區(qū)域內(nèi)引?。?-2點(diǎn)鐘位置）。見(jiàn)圖4 3.3.2.2對(duì)于水平固定管子對(duì)接的焊接，引弧應(yīng)選在仰焊部位離中心偏左或偏右10毫米處引弧。管子順時(shí)針?lè)较蚝附?，引弧點(diǎn)應(yīng)在5點(diǎn)鐘位置，管子逆時(shí)針?lè)较蚝附樱↑c(diǎn)應(yīng)在7點(diǎn)鐘位置。見(jiàn)圖5
3.2.2.3引弧必須在坡口內(nèi)，不準(zhǔn)在管壁表面隨意引弧。
3.3.2.4 施焊方法采用半擊穿法添加焊絲，熔化焊絲以滴狀形式過(guò)渡到熔孔中形成焊池。
3.3.2.5 當(dāng)焊接熄弧重新引弧時(shí)，引弧點(diǎn)應(yīng)該在弧坑后面重疊焊縫（5~10毫米）處，電弧引燃后，焊縫應(yīng)在引弧處停留（5~10）秒，以獲得與焊縫同寬光澤濕潤(rùn)的焊縫，隨后向焊縫方向運(yùn)弧直至移動(dòng)弧坑根部出現(xiàn)熔孔時(shí)，方可填充焊絲。
3.3.2.6 焊接結(jié)束時(shí)，應(yīng)借助焊機(jī)上的電流衰減裝置，逐漸減少焊接電流，從而使熔池逐漸縮小。熄弧后，氬氣要繼續(xù)保護(hù)熔池，直至熔池凝固焊炬方可移出焊縫。
4. 檢查
4.1 焊接結(jié)束后，焊工必須對(duì)自己所焊部位的焊縫表面去除飛濺，并仔細(xì)檢查所焊的焊縫表面是否有缺陷存在，如有缺陷存在，需用砂輪剔除缺陷，修補(bǔ)完整后方可提交驗(yàn)收。
4.2 管子表面焊縫的外觀檢查，應(yīng)按焊縫表面質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。
4.3 管子焊縫內(nèi)部質(zhì)量檢查，應(yīng)按一定比例進(jìn)行無(wú)損探傷檢查，檢查要求應(yīng)按照船規(guī)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
4.4 當(dāng)焊縫內(nèi)部經(jīng)無(wú)損探傷后有超標(biāo)缺陷存在時(shí)，必須進(jìn)行返修。
4.5 焊縫缺陷返修，應(yīng)選用砂輪機(jī)械方法將缺陷剔除，重新焊接，并再進(jìn)行無(wú)損探傷檢查。當(dāng)焊接缺陷有延伸時(shí)，檢查人員有權(quán)在原焊縫兩端進(jìn)行延伸檢查。
4.6 當(dāng)管子焊接結(jié)束后須進(jìn)行密性試驗(yàn)檢查的焊縫，如有滲漏，則必須停止密性試驗(yàn)，找出滲漏部位，用砂輪或機(jī)械方法剔除焊縫缺陷重新進(jìn)行焊接，并重新進(jìn)行密性試驗(yàn)檢查。本文相關(guān)的論文有：中國(guó)閥門產(chǎn)值遞增
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