淺談不銹鋼管道氬弧焊的焊縫背面保護方法

1、ii淺談不銹鋼管道氮弧焊的焊縫背面保護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)場焊接。伴隨著石化行業(yè)的迅猛發(fā)展，大型石化裝置越來越多地采用大規(guī)格管道，對現(xiàn)場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，由于不銹鋼和氧的親和力很大，如果不采取焊縫保護措施，背面的焊縫金屬很容易在焊接過程中氧化，合金元素燒損，且易產(chǎn)生焊接缺陷，造成焊縫金屬的力學性能和耐蝕性下降。在不銹鋼管道氮弧焊時，為能保證焊縫背面的焊接質(zhì)量，必須采取有效的防護措施。本文就不銹鋼氮弧焊時幾種有效的焊縫背面保護方法進行介紹。一、管內(nèi)充氮保護石化

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，施工過程中應(yīng)結(jié)合管道的具體施工條件，靈活運用內(nèi)部充氮的方法。1.整體充氮法對于小直徑管道或管件組對管道較短時，可采用整體充氮，該方法比較簡單。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氣，另一端封口上部打上一個35mm的排放孔，主要是防止收弧時管內(nèi)氮氣壓力過大，造成接頭收弧困難，產(chǎn)生凹坑等缺陷。另外，為了防止對口間隙處氮氣大量排放，事先可用膠帶封住一段管口，僅留出焊工一次連續(xù)焊接的長度。焊完這段后，撕開相同長度的膠帶，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.局部充氬法當管徑較大、管路較長時，若直接向管內(nèi)充氬，焊接質(zhì)量不易保證，并且會浪費大量的氬氣，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，形成一組臨時堵板，然后在對口間隙處采用充氬針頭向管內(nèi)充氬氣（見圖2）。當管道系統(tǒng)進行水壓試驗時，水溶性紙很快溶解于水，并隨水排除，不會造成不利影響。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，可制作充氬夾具進行局部充氬保護，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，簡單易行。3反面保護盒法充氬管道直徑只要人能進入就可以采用跟蹤保護盒法充氬，保護盒滑動與正面焊接同步進行。充氬時，氬氣流量不能過大，并且不能正對熔池送氣。氬氣保護效果判斷氬氣保護效果可根據(jù)焊縫顏色進行判斷。焊接過程中，焊工可根據(jù)顏色調(diào)整保護氣，使焊縫達到旳好的保護效果。焊縫顏色和保護效果的對照見表1。充氬保護的注意事項氬弧焊時焊縫背面應(yīng)提前送氣，流量適當加大，空氣排出后，流量逐漸減小。焊接過程中應(yīng)不間斷地向管內(nèi)充氬。停焊時滯后停氣，使焊縫得到充分的保護。另外應(yīng)特別注意的是，空氣排凈后才能進行焊接，否則影響充氬的保護效果。氬氣流量應(yīng)適當。流量過小，保護不好

5、，焊縫背面容易氧化;流量過大，焊接時產(chǎn)生渦流帶入空氣，保護效果也會變壞，同時會引起焊縫根部內(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。因為氬氣比空氣重，從較低位置充入氬氣容易保證獲得更高的濃度，充氬保護效果也就更好。為了減少管內(nèi)氬氣從對口間隙處流失，影響保護效果，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)焊接的長度，邊焊邊揭去膠帶。二、背面自保護不銹鋼TGF系列焊絲焊接背面自保護不銹鋼TGF系列焊絲是一種帶有特殊涂層的焊絲。焊接時，其保護藥皮會滲透到熔池背面，形成一層致密的保護層，使焊道背面不被氧化，冷卻后這層渣殼會自動脫落，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芯焊絲基本相同，涂層不會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。常用的自保護焊絲見表2。農(nóng)2常用門保護焊繪序號材質(zhì)帰沈牌號LCCneN(TP304JTCFSflS200CH9NiLO(TP3O1L)TGF3O6L2TCF31E4OOCrlTXiHMc2tTF賀仇)TGF3EL00CrlSN?TiCTP32BOCtl&N11111b(TPA4?)6DCieJNil3(T?30SH)使用自保護焊絲不受管材規(guī)格、焊接位置等因素的限制，操作靈活，并且減少了充氬時的準備工作。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，往往會出現(xiàn)內(nèi)凹等缺陷，因此對焊工的操作水平要求較高。自保護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，宜與實芯焊絲配合使用。另外，目前市場上基本沒有性能穩(wěn)定的國產(chǎn)自保護不銹鋼焊絲，進口自保護焊絲價格較貴，成本較高，因此在應(yīng)用上受到了一定的限制。三、免充氬焊接保護劑的應(yīng)用近年來，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劑。保護劑在供貨狀態(tài)下為粉末狀，使用時需要與甲醇或?qū)Ｓ谜澈蟿┗旌?。作為背面保護劑，焊接過程中在焊接背面形成保護涂層，可以有效地防止焊縫背面的氧化。保護劑的使用方法：（1）首先把焊

8、縫背面的油污等清除干凈。（2）取出適量的保護劑，放于裝有適量甲醇（或?qū)Ｓ谜澈蟿┑钠髅笾邪幢壤旌?，二者攪拌均勻后涂覆在管?nèi)壁焊縫保護面上（寬度51Omm）。需要注意的是：涂完后，在涂層表面會形成連續(xù)的粘合劑膜，在膜的下面包敷著粉末，所以不能對涂層進行劃擦，以防粘合劑膜破損造成粉末外泄，從而影響保護效果。（3）涂后放置5min,待干燥后即可進行焊接。焊后在焊縫背面形成一種難溶的化學性質(zhì)呈惰性的薄膜，該薄膜緊緊地粘附在焊縫表面，對射線檢測沒有影響。保護劑適用性好，可以使用正常的焊接電流進行焊接，也可使用比正常焊接大10%的電流進行焊接。保護劑對焊接操作沒有影響，不僅可以防止背面氧化，還會對焊縫背

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。免充氬焊接保護劑操作簡單，即涂即焊，節(jié)省時間，效率提高。應(yīng)用在小管徑焊接時，其成本要比充氬保護稍高；但在固定口焊接或大管徑焊接時，值得推廣應(yīng)用。目前，免充氬保護劑的應(yīng)用在國內(nèi)處于起步階段。四、結(jié)語針對不銹鋼管道氬弧焊而言，采用管內(nèi)充氬、自保護焊絲以及免充氬焊接保護劑等方法，均能很好地防止焊縫背面氧化，使焊縫的力學性能和耐腐蝕性能得到有效保證。在實際工作中，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，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，焊熔金屬易在焊接過程中氧化，產(chǎn)生焊接缺陷。所以在進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)充氬保護措施。充氬的方法有以下幾種：小口徑管充氬方法對于小直徑管道，可采用整管充氣的方法。這種充氣方法比較簡單，但隨著管線長度增加，氬氣浪費較大。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?。ㄒ话憔嗪缚趦蓚?cè)200300mm）,可溶紙在水壓試驗試可自行溶化。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個直徑35mm的孔,主要防止收弧時,因管內(nèi)氬氣壓力過大,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)氬氣從對口間歇處流失,降低保護效果,焊接前可沿焊口間隙貼上膠帶,焊接時邊焊邊揭去膠帶。為了補充氣室漏去的氬氣,焊接全過程都應(yīng)不間斷的向充氣室內(nèi)充氬,氬氣流量應(yīng)適當。流量過小,氣保護不好,焊縫背面容易氧化。流量過大,焊接時產(chǎn)生渦流帶入空氣,保護效果也會變壞,同時會引起焊縫的根部內(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)該在充氣時將充氣室或管內(nèi)空氣排凈后,焊接才能進行,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，采用同樣方法實施。充氬及放置可溶紙對于大直徑管道，可用可溶紙，把