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[權(quán)威資料]

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 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 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 TG444.74 A 0 前言 普光氣田地面集輸工程天然氣 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(dá) 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(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，通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(jìn)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(dá)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(jìn)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(jìn)行充氬保護(hù)。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(jìn)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(dá)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(xì)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=3 5mm，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 2 3min。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 15 20mm 焊縫暫時不焊，作為根部焊縫成形的觀察窗口（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(dá)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(hù)具有良好的跟蹤保護(hù)性，對焊接熔池和熱影響區(qū)有跟蹤保護(hù)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(xì)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(yán)格的培訓(xùn)方能達(dá)到。 1.4INCOLOY825 合金的焊接工藝特點 鎳基合金在耐腐蝕、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(jìn)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，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(jìn)行可靠的保護(hù)，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，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（ 0 1.5mm），焊接時擺動焊槍，增加熔深。 1.4.4 焊接區(qū)域的保護(hù) 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(hù)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(jìn)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(hù)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，在鎳基合金的焊接過程中需要足夠的間隙以便對內(nèi)部焊縫進(jìn)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(jìn)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(xì)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(hù)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(dāng)，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(dá)到 98%以上，大大降低了焊縫返修率，提高了焊接質(zhì)量，加快了工程建設(shè)速度。 參考文獻(xiàn)： 1中國石化集團(tuán)第五建設(shè)公司 .SH3501 石油化工有毒可燃介質(zhì)管道工程施工及驗收規(guī)范 .2001 2中國石油和化工勘察設(shè)計協(xié)會，中油吉林化建工程股 份有限公司等 .GB50236 現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范 .2011 作者簡介：楊立川（ 1970 ），男，工程師。 1991 年畢業(yè)于承德石油高等技術(shù)專科學(xué)校焊接工藝與設(shè)備專業(yè)，現(xiàn)在中石化江漢油建工程有限公司從事項目管理工作。發(fā)表專業(yè)學(xué)術(shù)論文 2 篇。 文檔資料：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 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費閱讀及下載 閱讀相關(guān)文檔 :水利工程測繪中 GIS 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