低溫工況下不銹鋼管道的焊接技術(shù)

[ 關(guān)鍵詞：不銹鋼管道的焊接技術(shù)　發(fā)表日期：2022-11-24 12:25:35 ]

低溫工況下不銹鋼管道的焊接技術(shù)：焊接要求、焊接工藝、生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題與解決方法。

1 前言

　　2000 年7 月，我參加了總公司承攬的投資1 億多元的天然氣凈化液化處理工程（簡稱 LNG 工程），該工程是石化集團(tuán)的重點(diǎn)工程，其裝置是國內(nèi)首座低溫LNG 商用實(shí)驗(yàn)站，是目前國內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模最大的LNG 裝置，最低設(shè)計(jì)溫度一 162 ℃ ，裝置建成后由于介質(zhì)系液化天然氣，與空分行業(yè)的制氮、制氧工業(yè)相比具有易燃、易爆特點(diǎn)，在系統(tǒng)安全性上要求很高，低溫管道主要采用0Cr18Ni9，不銹鋼材料。我在實(shí)踐過程中，為保證焊道及焊接熱影響區(qū)具有較高的低溫沖擊韌性，加強(qiáng)了對(duì)焊接的分析研究，對(duì)低溫工況不銹鋼管道的焊接技術(shù)積累了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)淺談一下自己的一點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

2、0Cr18Ni9 的焊接要求

　　0Cr18Ni9 屬于奧氏體不銹鋼，其組織為奧氏體（A)加3-5 ％鐵素體（F ）。它具有良好的塑性和高溫、低溫性能。它在焊接熱循環(huán)的作用下，主要顯示出以下基本要求： ① 焊接過程中采用小的線能量輸入，減小熱影響區(qū)范圍，加快焊縫及熱影響區(qū)的冷卻速度對(duì)不銹鋼的焊接是有益的。 12 ② 用0Cr18Ni9 焊接時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)小，存在過熱區(qū)，也容易造成熱影響區(qū)的晶粒長大。焊縫高溫停留時(shí)間過長，也會(huì)導(dǎo)致焊縫的枝晶傾向加劇。因此要求盡量選擇線能覺輸入較小的焊接方法。 ③ 由于導(dǎo)熱系數(shù)小而線膨脹系數(shù)大，自由焊態(tài)下焊接易產(chǎn)生較大的變形，選用能量集中，熱影響區(qū)窄的焊接方法能在一定程度上減少焊接變形。

3、焊接工藝方案

3.1 焊接方法

　　對(duì)于壁厚3.5-5mm、DN15-DN150 的不銹鋼管焊口，采用鎢極氬弧焊打底、填充、蓋面對(duì)于￠356*6 的放空線，采用TGF 一308L 氫弧焊打底，手工電弧焊填充、蓋面。

3.2 焊接材料

　　HooCr21Ni10、TGF-308L（用于死口打底焊接及 DN350 管線打底焊接）、 A137 焊條（用于DN35o 管線填充、蓋面）。

3.3 冷卻速度控制

　　每焊接1 / 4 焊口進(jìn)行一次水淬處理，層間溫度≤60C 。

4、生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題與解決方法

4.1 不銹鋼氬弧焊打底內(nèi)表面氧化問題的解決方法，采用的是如下幾種：

　　A ．直接封堵法 焊接前用封堵物（如綿紗），焊后把封堵物取出，適用于小口徑短管道的預(yù)制焊接。
　　B ．自制橡膠板胎具 適用于直管段預(yù)制，超過Φ100mm 的各種直徑焊口。用膠帶密封對(duì)口間隙，施焊時(shí)邊焊邊撕。
　　C ．水溶紙法 氬氣由對(duì)口間隙處吹入，對(duì)口間隙用膠帶密封，只留下焊接部位，邊焊邊撕。水沖洗后，紙溶入水中，管內(nèi)沒有殘留物，適用于各種管口焊接。

4 . 2 上述方法的缺點(diǎn)

　　以上方法在預(yù)制時(shí)均可使用，且很方便。但在管線裝配時(shí)，由于管線較長、彎曲較多，出現(xiàn)了大量死口焊接情況。若用前兩種方法，堵塞物或胎具無法取出， 13 為施工所不允許；水溶紙法在常規(guī)管道施工中可以應(yīng)用，水沖洗后，水溶紙溶能除掉，但低溫管道施焊后不允許水進(jìn)入管道系統(tǒng)，且當(dāng)管道直徑超過300mm 后，氬氣消耗量很大，保護(hù)效果并不理想，因此它的使用也受到限制。

4 . 3 解決對(duì)策

　　為解決上述缺點(diǎn)，決定采用日本油脂株式會(huì)社生產(chǎn)的TGF-308L 藥皮自保護(hù)氬弧焊絲。該焊絲與焊條類似，焊芯外涂有一層薄約 0.5mm 厚的藥皮。焊接時(shí)藥皮溶為熔渣，一部分流到打底焊道背部，起到自保護(hù)作用，無需氫氣內(nèi)保護(hù)。焊接后焊道成形光滑平整，與普通焊絲焊接效果基本相同。尤其是當(dāng)打底焊道出現(xiàn)焊接缺陷時(shí)，如磨開焊口返修，常規(guī)方法不能實(shí)現(xiàn)氫弧焊打底，而用此焊絲卻可以實(shí)現(xiàn)。該焊絲另一優(yōu)點(diǎn)是受風(fēng)的影響小，焊工操作容易，且很少出現(xiàn)夾渣現(xiàn)象，是不銹鋼現(xiàn)場焊接非常有前景的施工方法，也是低溫管道缸弧焊打底必不可少的方法。

5 總結(jié)

　　通過以上問題解決，工程中的焊口合格率達(dá)到了 98.5% ，提高了一次性合格率，保證了生產(chǎn)進(jìn)度，節(jié)約了大量工時(shí)。且裝置經(jīng)受了-196 ℃ 液N2 預(yù)冷，投產(chǎn)試運(yùn)三個(gè)月，未出現(xiàn)任何焊接問題。由此可以證明，所采用的焊接工藝、焊接方法及對(duì)出現(xiàn)問題采取的措施都取得了滿意的結(jié)果 為 LNG 工程的順利投產(chǎn)創(chuàng)造了條件。