導語：如何才能寫好一篇焊接鋼管，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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1、鍍鋅鋼管是可以焊接的。

2、但是要注意的是，鍍鋅鋼管焊接之后，要把焊接后的鍍鋅層進行打磨平整，如否，會影響到鍍鋅鋼管的質量，還容易引起鍍鋅鋼管起泡和氧化。

3、常用的鍍鋅鋼管一般用在煤氣暖氣這種鐵管上面，鍍鋅鋼管還可以作為水管，但是使用幾年后，管內會產生大量的銹垢，其實，大家不提倡用鍍鋅鋼管作為水管，因為鍍鋅管不太適合長期處在一個潮濕的環境下，這樣子容易生銹腐蝕。

鍍鋅鋼管容易生銹腐蝕，尤其是安裝在有水的地方會造成很多的細菌，嚴重的時候還可能危害到人體的身體健康。

（來源：文章屋網 ）

篇2

1.1 深水用管線鋼的概況與發展趨勢

海底管道在國外發展很快，自1954年美國在墨西哥灣覆設世界第一條海底管道以來，北海、黑海、地中海、巴西等海洋油氣田被相繼發現和開發，全世界海底管道工程得到蓬勃發展。目前世界最長的海底管道是挪威至英國的朗格勒得北海管道，總長度1 200 km，管徑1 016 mm，壁厚34.1 mm，材質X70，最大工作壓力25 MPa，最大水深1 000 m。目前世界最深海底管道是美國墨西哥灣東部灣的獨立管道，水深為2 454 m，其管徑為610 mm，壁厚34.3 mm，材質X65，最大工作壓力25 MPa。目前世界深水管道的典型水深為2 500 m，正面臨3 000 m及以上深度的挑戰。

中國擁有300萬平方千米的海洋面積，油氣資源儲量豐富，僅南海海域探明的油氣儲量達到220億桶當量，是墨西哥灣的兩倍。政府開始加大海洋油氣資源的開發力度，在“十二五”發展綱要中，明確提出要重點扶持海洋裝備制造產業，并出臺了一系列扶持政策。與此相適應的南海荔灣3-1項目已于2009年啟動，預計2014年竣工投產，總投資規模100億美元。該氣田水深為1 410 m（最深），海底管道分深水和淺水兩段，鋼管均已完成供貨任務，其中淺水段265 km由珠江鋼管有限公司和國內其他兩家管廠共同完成供貨，而深水段150 km由珠江鋼管公司獨家完成供貨，這也是國內制管企業第一次提供1 500 m深海用海底管線。深海段管徑為559 mm，壁厚22～27 mm（彎管用母管壁厚31.8 mm），材質X65，最大工作壓力29.4 MPa，年運行時間350天，使用年限50年。

1.2 深海管線鋼管的特點

海底管道與陸地管道有很大差異，海底管道除了考慮管道正常運行中承受的工作載荷外，還需考慮管道鋪設過程中承受的拉伸屈曲應力和鋪設完成后的殘余應力，以及運行過程中環境載荷對管道的影響，如外水壓力、風、海浪、暗流、地震等對管道造成的平移和振動。為滿足應變設計需求，使鋼管獲得最大的臨界應變屈曲能力，要求鋼管具有足夠小的D/t（即徑厚比），因此小直徑和大壁厚是深海管線鋼管的主要特點。海水深度與管徑的關系如表1所示。由表1可以看出，隨水深的增加，要求的徑厚比減小。

為適應海底管道的安裝要求和服役條件，海底管線在成分設計和性能方面要求更為嚴格。主要特點有：①具有高的形變強化指數和均勻延伸率；②低的屈強比；③優良的縱向拉伸性能；④低的鑄坯中心偏析，良好的厚度方向性能，低的斷口分離和層狀撕裂的幾率；⑤優異的夏比沖擊、落錘撕裂和CTOD性能；⑥優異的 焊接性；⑦嚴格的尺寸偏差和精度控制。為保證鋼管具有上述性能，其化學成分設計特點是：低的碳含量、低的碳當量、低的硫磷含量，其軋制工藝為TMCP。荔灣3-1項目國產鋼板的典型化學成分如表2所示，力學性能如表3所示。

從化學成分和力學性能結果看，國產鋼板鋼質純凈，性能優良，斷裂韌性優異，完全可滿足深海管線的使用性能。

1.3 深海X65鋼管的焊接材料及其焊接

深海管線在前期的試制過程中，采用國內現有的焊接材料有針對性地進行了大量的焊接X65厚壁板的試驗研究，結果不能令人滿意。表現在：①焊縫中心熔合線的夏比沖擊吸收能量偏低，甚至不能夠滿足標準要求，更不能滿足應大于標準規定的二倍的內控標準；②現有焊接材料強度偏低，焊接接頭的橫向拉伸試驗斷在焊縫的情況時有發生，不符合標準的要求。因此有必要開發一種性能更高、更穩定的新型焊絲，絕對保證焊縫接頭具有足夠的低溫沖擊韌性和斷裂韌性以及足夠的焊縫抗拉強度，為此珠江鋼管與猴王焊材進行了共同開發，并取得成功。

南海荔灣深海鋼管的焊接要求如下：

（1）焊接接頭的低溫韌性：試驗溫度為-20 ℃，試樣尺寸為10 mm×10 mm×55 mm時，焊縫中心、FL，FL+2，FL+5的單個最小值≥38 J，平均值≥45 J。內控標準加倍，即：最小值≥80 J，平均值≥90 J。

（2）焊縫的低溫斷裂韌性：試驗溫度為-10 ℃時，CTOD值≥0.2 mm。

（3）焊接接頭橫向抗拉強度：Rm ≥535 MPa，且不允許斷在焊縫中心，即要求焊縫的抗拉強度必須大于母材的抗拉強度。從前面數據看出，X65母材的抗拉強度一般在600～620 MPa，為保證接頭斷于母材，焊材熔敷金屬的抗拉強度應在630～660 MPa之間（即匹配系數為1.05～1.10為佳）。

1.3.1 焊絲成分設計思路

目前在制管行業主要使用二種合金化思路的高強高韌性焊絲，效果都比較好，已應用了10多年。一種是以H08C為代表的Mn-Mo-Ti-B合金化方式，另一種則是以H08D為代表的Mn-Ni-Ti-B合金化方式，這二種焊絲各有千秋，就熔敷金屬性能而言，H08C的強度更強，H08D的韌性則更高。新型焊絲成分設計立足于二者的優點，將采用Mn-Mo-Ni-Ti-B的新合金成分體系，適當提高Mn，Mo含量以提高抗拉強度，添加適量Ni元素以提高焊縫韌性，降低P，S含量，以穩定焊縫力學性能和改善焊縫的抗裂性能。其合金化元素作用如下：

（1）C：C含量對焊縫的強韌塑性及其組織均有較大的影響，不宜過高或過低。C含量過高，將會使焊縫的韌性和塑性迅速下降，甚至引起焊縫開裂，C含量過低，將影響焊縫強度，一般含量在0.04%～0.10%。

（2）Si：加入一定的Si可以使焊縫金屬鎮靜，加快熔池金屬的脫氧過程，保證焊縫的致密性，同時也可提高焊縫的強度。但過量的Si含量，容易形成硅酸鹽夾雜，還易出現硅裂。

（3）Mn：焊縫強韌化的有效元素。Mn可以細化晶粒，提高焊縫的低溫沖擊韌性，并有脫氧脫硫作用；另由于降碳會引起強度下降，所以加入Mn的同時會彌補所失去的強度。

（4）Mo： 焊縫中含有一定量的Mo元素有利于提高焊縫中針狀鐵素體的含量，減少先共析鐵素體，并有細化鐵素體晶粒的作用，提高焊縫的強韌性。

（5）Ni：有助于提高焊縫金屬的韌性，降低韌脆轉變溫度。此外，Ni還能有效地阻止Cu的熱脆性引起的網裂，并能有顯著提高鋼和焊縫的耐腐蝕性能。

（6）Ti：焊接時Ti可與N和O結合形成TiN或TiO質點作為晶核，在焊接加熱過程中阻止奧氏體晶粒的長大而細化焊縫奧氏體晶粒，同時又可在焊接冷卻過程中作為相變核心，形成晶內形核的針狀鐵素體，使焊縫的韌性提高。但若Ti過量，形成大量的TiC和TiN質點，將使韌性降低。

（7）B：加入微量的B，可明顯降低奧氏體晶界的界面能，抑制鐵素體從奧氏體晶界上形核，避免不利的魏氏鐵素體或網狀先共析鐵素體形成，因而可使焊縫最大限度地獲得韌性較高的晶內針狀鐵素體組織，提高焊縫的韌性。

（8）S，P：焊縫中的主要有害元素，顯著降低焊縫金屬的低溫沖擊韌性和塑性，這也是焊縫性能波動的重要原因。為了消除S對焊縫的熱脆和P對焊縫冷脆作用，焊絲鋼冶煉時應盡量降低S，P的含量，焊縫中S的含量應低于0.003%，P的含量應低于0.012%。

1.3.2 焊縫熔敷金屬性能

熔敷金屬試驗按GB/T12470—2003標準進行，焊絲牌號為MK65HGX-III，匹配的焊劑為SJ102G的氟堿性焊劑。檢驗結果見表4和表5。熔敷金屬性能滿足預期要求。

1.3.3 對接試板焊縫性能對比試驗

對接采用4絲焊，第1組4根絲全部為新型焊絲，第2組前2根為新型焊絲，后2根為H08DG焊絲。對接試板均為SMYS 450F/X65深海用鋼板，壁厚27 mm。試板對接性能結果如表6所示。第1組結果要優于第2組，但二組試驗結果均合格，且均有加大的富余。第2組的成本優勢明顯，故正式生產擬選用第2組匹配。

1.3.4 埋弧焊焊絲MK65HGX-Ⅲ的應用

以埋弧焊焊絲MK65HGX-Ⅲ為主和SJ102G焊劑匹配焊接了南海荔灣項目淺海段的鋼管6.5萬噸。其材質為X65（武鋼），管徑為φ762 mm，壁厚度為28.6和30.2 mm。

以同樣的焊接材料匹配焊接了南海荔灣項目深海段鋼管5萬噸，其材質為SMYS 450F（POSCO和南鋼），管徑為φ558.8 mm，管壁厚度分別為31，29，27，26，25.4，24和22.2 mm，深海段彎管250 t，其材質為SMYS 450F（南鋼），管徑為φ566 mm，壁厚為30.5 mm。

以上所有規格的焊接接頭實物質量的低溫沖擊韌性均大于標準規定的二倍以上。焊縫中心的CTOD值，淺海段和深海段先后進行了15次試驗，焊縫實物質量的CTOD值均滿足了標準的要求，而且富余量較大。焊接接頭的橫向拉伸試驗全部都斷在母材上，試驗證明埋弧焊的焊接接頭具有高強度、高韌性和高塑性的性能。圖1為部分鋼管焊縫性能數據分布圖。表7為鋼管焊縫CTOD試驗結果。

2 關于焊接材料標準的二點建議

2.1 關于S，P含量的問題

通過近10年的發展，中國的冶金和軋鋼技術有了長足的進步，國內重點鋼廠企業建立了現代化煉鋼流程和現代化TMCP軋鋼工藝。鐵水幾乎100%實現了預處理，80%實施了爐外精煉工藝，極大地提高了鋼材的純凈度，匹配現代TMCP軋制工藝，實現了當代板材高強度、高韌性和良好焊接性的統一。例如：現在普通的熱軋板雜質含量可控制S≤0.010%，P≤0.020%；普通低合金高強板可控制S≤0.005%，P≤0.015%；X80，X90管線鋼S≤0.001 5%，P≤0.010%；抗HIC鋼板S≤0.001%，P≤0.008%。然而現在的焊縫性能已經明顯落后于鋼板性能，焊縫性能不穩定，波動大，其主要原因之一，就是焊接材料中S，P偏高，焊接材料實物質量雖然可滿足現行焊接材料標準的最低要求，但已難滿足用戶實際生產需要。現行的焊絲標準S，P大都≤0.030%或≤0.035%，而焊劑更離譜，S≤0.06%，P≤0.08%，作為焊接材料使用單位完全無法接受。建議新修訂標準時應進行適當修正，以滿足和規范國內焊接材料市場。

2.2 關于ASME牌號焊接材料的問題

現行焊接材料國家標準和國際標準接軌力度較弱，基本在國內采購不到完全符合ASME標準的國產焊絲，低合金鋼焊絲表現尤為明顯，總是有個別元素對不上，致使公司接國外訂單時麻煩重重，評定工作量加多不少，因此建議在修訂標準時適當加以考慮。

3 結束語

（1）南海1 500 m深海管線的開發成功，開創了中國制造的SAWL焊管適用于深海管線的先河，這是國內企業向深海進軍的里程碑。

（2）開發高端產品，需要走聯合開發的路子，例如企業與企業聯合、企業與研究院（所）聯合。深海管線項目的成功開發，就是一個很好的范例。

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關鍵詞 焊接工藝；無損檢測；壓力試驗

中圖分類號 TG4 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)021-0212-01

今年我公司承接了40多臺天然氣壓縮機組。天然氣壓縮機組主要包括壓縮主機、緩沖罐、分離器和空冷器等設備。其中容器之間采用管子連接，管子材質為20鋼，管子直徑在φ=89~168 mm范圍內，工作介質為天然氣，工作壓力3.4 Mpa。因此，對20鋼管對接的焊接工藝性能進行研究，對保證生產質量有著重大的意義。

1 20鋼管子焊接性分析

20鋼管為輸送流體用無縫鋼管，制造標準GB/T8163，其化學成份（%）：C含量0.20%，Si含量0.24%，Mn含量0.53%，P含量0.019%，S含量0.014%，Cr含量0.01%，Cu含量0.11%，Ni含量0.01%，力學性能供貨狀態σs /MPa熱軋285，σb /MPa熱軋440，δ5（%）熱軋31。由于20鋼含碳W（c）%＜0.25，其他合金元素的含量也較低，故焊接性能優良。在不采用特殊的工藝措施進行焊接，焊接接頭中也不會出現淬硬組織或冷

裂紋。

2 焊接工藝

2.1 焊接方法的選擇

在管子的對接焊中，對打底層焊縫的質量要求較高，不僅要求焊縫背面要熔透、齊平，還要求焊縫背面的熔渣沖刷干凈，否則會危及整個機組的安全運行。由于管子的直徑較小，里面無法施焊，打底焊必須采用單面焊雙面成型的焊接方法，因此采用了鎢級氣體保護焊（GTAW）打底，焊條電弧焊（SMAW）填充和蓋面相結合的焊接工藝方法。

2.2 焊接材料的選擇

2.2.1 GTAW焊絲的選擇

對于GTAW焊絲的選擇，根據相關標準要求，用于制造受壓元件的焊接材料。應保證焊縫的力學性能等于或高于母材規定的限制。參考文獻，20鋼的GTAW焊，其相應的國產焊絲牌號可選用TIG50-6（ER50-6）。

2.2.2 SMAW 焊條選擇

填充層及蓋面層采用SMAW時，也應保證焊縫的力學性能等于或高于母材規定的限制。由于管子焊縫質量要求較高，選擇低氫型焊條。根據文獻推薦，我們選擇的焊條牌號J427（E4315）。

J427焊條在使用前，經350℃烘干，保溫1 h，烘干后放入保溫桶內，隨去隨用，且焊條烘干次數不超過兩次。

2.3 焊接工藝參數的選擇

小直徑管子焊接時，一般采用短弧焊接，且熱輸入量不宜過大。若采用長弧焊接，不僅會出現電弧燃燒不穩定，熱量分散、熔深淺，熔化金屬飛濺大極合金元素燒損加劇等問題，且容易產生咬邊、為焊透等缺陷，同時空氣中的氮、氧等有害氣體容易進入熔池，使焊縫生成氣孔的可能性增加。焊接參數見表1。

考慮到焊接位置時，焊條電弧焊立焊和橫焊時，焊接電流一般比平焊低10%~15%，仰焊的焊接電流比平焊低15%~20%。

2.4 焊前準備

2.4.1 預制坡口

參考GB/T985.1，結合工廠的實際情況，當管子直徑在φ=89~159 mm且壁厚在大于6 mm時，坡口角為60°±5°，間隙 1±1 mm，鈍邊1±0.5 mm，坡口設計示意圖，見圖1。

圖1 坡口設計示意圖

2.4.2 坡口的清理

焊前要清理坡口表面及兩側20mm內的水分、油污、鐵銹等污物，并露出金屬光澤。

2.4.3 施焊

1）焊接環境出現下列任何一情況時，應采取保護措施，否則禁止施焊。①風速：氣體保護焊大于2 m/s；焊條電弧焊大于10 m/s；②相對濕度大于90%；③雨雪環境；④管子溫度低于-20℃。

2）當管道溫度為-20℃~0℃時，應在始焊處100 mm范圍內預熱到15℃以上。管子焊接時，采用多層焊，在整個焊接過程中，層間溫度要低于250℃且不低于預熱溫度。

3 無損檢測

管道焊接完畢后，需對其焊縫進行無損檢測，結合工廠實際情況，我們選擇的無損檢測方法為X射線檢測。按照JB/T4730.2標準，100%射線檢測，Ⅱ級合格。

4 壓力試驗

管子經無損檢測合格后，對管子焊縫進行耐壓測試，耐壓測試采用的水壓測試，試驗壓力為5.0 Mpa。試壓采用兩個量程相等的且經過校核的壓力表，壓力變的量程在0~10 Mpa，精度為1.0，保壓30 min后，管子焊縫無漏滲，無變形，無異常的響聲，試壓合格。

5 結論

在以后的生產證明，采用鎢級氣體保護焊（GTAW）打底，焊條電弧焊（SMAW）填充和蓋面相結合的焊接方法，按照設計的焊接工藝參數焊接20鋼，其焊接接頭各項性能能滿足標準要求。

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關鍵詞：不銹鋼；管道；焊接；焊縫；變形控制

靖邊氣田第四天然氣凈化廠位于陜西省延安市志丹縣杏河鎮，設計年處理天然氣30億立方米，主要負責接收南五、南六干線來氣，原料氣經來氣分離、計量后進入脫硫脫碳裝置，采用MDEA/DEA混合溶液脫除幾乎所有的H2S和部分CO2，從脫硫脫碳裝置出來的濕凈化氣送至脫水裝置采用TEG（三甘醇）脫水工藝進行脫水處理，脫水后的凈化商品氣通過計量外輸至定西線和周邊用戶。第一施工項目部主要承擔全廠工藝及熱力管網系統的施工。本系統主要承擔靖邊氣田第四天然氣凈化廠原料氣、凈化氣、放空氣、酸氣、儀表風、壓縮空氣、氮氣、采暖水、導熱油、生產污水、甲醇污水、蒸汽、凝結水等13種介質。其中酸氣管線采用不銹鋼管材，規格最大的為Ф610×7，材質為022Cr19Ni10，焊口采用100%射線檢測。

文章通過第四凈化廠不銹鋼管線焊接實際情況，發現不銹鋼管道施工過程中，很大一部分管段對口焊接后變形較大，尤其是大口徑管線。

1 不銹鋼管道焊接變形原因

不銹鋼管道焊接變形有兩方面原因：（1）不銹鋼的熱膨脹系數較大（奧氏體不銹鋼的熱膨脹系數比碳鋼約大50倍），導熱慢，容易產生較大的內應力，一旦內應力控制不當，易產生變形；（2）在實際焊接中，由于不銹鋼熔池流體粘性大，焊接困難，施焊時往往需增大焊接電流，這樣線能量增加易產生焊接變形。此外，點焊、水平固定焊的長度和數量不夠，施焊的順序不當等也易引起變形。

由于第四凈化廠工期緊、任務重、天氣惡劣，為確保施工進度和質量，必須解決不銹鋼焊接變形這一難題，否則，將會造成大量的不必要的返工。

2 焊接變形控制措施

不銹鋼管道焊接主要工作流程如下：坡口打磨一組對一固定一焊口自檢一監理檢查一焊口點焊一焊口滿焊一外觀檢查一無損檢測。由焊接工藝流程可知，焊前和焊接過程中的工藝控制是整個控制焊接變形的關鍵，而焊后的變形矯正作用十分有限。因此，文章將著重從焊前和焊接過程兩方面討論控制焊接變形。

2.1 嚴格控制厚度偏差，對DN150mm以下的管口采取用角向磨光機手動磨光的方法，對DN150mm～DN300mm的管道采取機械加工坡口的方法；制作專用夾具、管卡，對DN150mm以下管道安裝管卡對口（圖1）

2.2 對DN150mm以上、DN300mm以下管道采用專用對口夾具，將擱置管道的馬凳固定或連成一個整體。采用夾具組對定位時，夾具不宜焊接在管道上。焊口若需熱處理，卡具的拆除應在熱處理試驗之前進行，熱處理之后不得在母材上焊接任何附件。當去除臨時點固物時，不應損傷母材，并將其殘留物焊疤清除干凈（圖2）。

2.3 坡口形式及裝配

坡口形式采用V形坡口，由于采用了較小的焊接電流，熔深小，因而坡口的鈍邊比碳鋼小。根據《石油化工鉻鎳奧氏體鋼、鐵鎳合金和鎳合金管道焊接規程》（SH/T3523-1999），鈍邊p=0.5～1.5mm，而坡口角度比碳鋼大，為α=70°～80°，其形式見圖3。

2.4 對口前，實測管道坡口壁厚，如有偏差，則厚薄交叉搭配，對稱錯開，盡量減少由于壁厚偏置引起的變形。管道沿圓周方向的坡口角度大小應均勻，盡量減小對口間隙，通常對口間隙1～2mm，以減少填充金屬。在試件圓周如鐘表的1點和11點位置進行點焊，電焊點數多于碳鋼對口時的點焊點數，點焊長度不小于10mm，厚度不小于3mm。如同樣是DN600的管線，碳鋼材質的管線組對時一般電焊4～6點，而不銹鋼材質的管線組對時則需要電焊10～12點。詳見圖4。

因不銹鋼熱膨脹系數較大，焊接時產生較大的焊接應力，要求采用嚴格的定位焊。對于d≤+89mm的管采用兩點定位，d：+89～+219mm采用三點定位，d≥219mm的采用四點定位；定位焊縫長度6～8mm。

2.5 正式施焊時，應把管道分成4個1/4圓周，對稱施焊；對于d≥219mm的管道，宜對稱焊，兩名焊工施焊時的焊接速度應基本一致，焊接順序見（圖5）。

此外，反變形法也是一種實用的工藝，詳見圖6。焊接時必須嚴格按照工藝卡上的焊接電流和焊接速度進行，以確保小的線能量。不銹鋼管道焊接時，焊縫的層間溫度必須嚴格控制在100℃以內。

打底焊時焊縫厚度應盡量薄，與根部熔合良好，收弧時要成緩坡形，如有收弧縮孔，應用磨光機磨掉。必須在坡口內引弧熄弧，熄弧時應填滿弧坑，防止弧坑裂紋。

2.6 在現場施工中如果發生管道變形超標，需進行矯正，當矯正不能使管道安裝尺寸達到質量驗收標準要求時，進行割口處理，割口執行相關規定。

3 質量檢驗

焊縫質量檢驗依據施工圖紙要求和相關規范標準進行，焊接材料及焊接工藝依據相應的焊接工藝卡進行，管道焊縫根據圖紙要求進行；在管件、管道附件、管線設備安裝時，應做好安裝記錄；管道裝配件的線尺寸偏差不超過±3mm/m，在裝配件的全長上不大于±10mm；角尺寸偏差和中心線偏差不超過±2.5mm/m，但在后面連接的整個直管段上的偏差不大于±10mm。

4 結束語

總之，通過采取這些措施，較好地保證了不銹鋼管線的施工質量，加快施工進度，大大縮短施工周期。

參考文獻

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關鍵詞：石油化工；鉻鉬鋼；管道焊接；質量控制

鉻鉬鋼材料具有良好的性質，在石油化工的管道施工中應用廣泛，但是近些年來，在石油化工的建設發展中，出現了很多的鉻鉬鋼管道焊接質量問題，大多都是由于焊接裂紋導致開裂，在鉻鉬鋼管道焊接過程中沒有做好質量的控制與管理，從而導致在石油化工中出現鉻鉬鋼管道焊接質量缺陷。本文就針對石油化工中鉻鉬鋼管道焊接的質量缺陷進行產生條件以及原因的剖析，從而加強對過程的質量控制，找到質量控制的措施，提高石油化工鉻鉬鋼管道焊接的質量。

1石油化工鉻鉬鋼管道焊接施工中常出現的裂紋質量缺陷與控制分析

在石油化工鉻鉬鋼管道焊接施工中，常見的質量缺陷就是裂紋的產生，在冷裂紋中最常見的就是延遲裂紋，一般都是由于在鉻鉬鋼管道焊接后會冷卻降溫到最低溫度，經過一段時間的反應，會出現一些延遲的冷裂紋，隨著時間的增加會不斷的擴大增多。導致鉻鉬鋼管道焊接出現延遲裂紋的條件有三個，分別是鉻鉬鋼管道焊接接頭受到的約束應力的作用，鉻鉬鋼管道焊接接頭所含擴散氫的數量，鉻鉬鋼材質的淬硬程度，這是造成石油化工鉻鉬鋼管道焊接出現延遲裂紋的三個產生條件。

1．1鉻鉬鋼管道焊接接頭約束應力的形成以及控制的途徑

鉻鉬鋼管道焊接接頭的約束應力主要是由在石油化工焊接過程中的三種應力的共同作用產生的，主要包括：在進行鉻鉬鋼管道焊接前的不合適預熱，以及焊接過程中的不均勻加熱導致在焊接冷卻時產生的熱應力;在鉻鉬鋼管道焊接過程中會產生熱循環過程，從而由于相變而產生的組織應力;受到鉻鉬鋼管道焊接自身結構的約束作用所產生的應力。在鉻鉬鋼管道焊接的過程中，不可避免的會產生拘束應力，在實際的焊接過程中，不能消除，只能針對拘束應力產生的條件進行過程的控制，從而降低鉻鉬鋼管道焊接的應力大小，比如，在進行管道焊接前，要進行合適的提前預熱，在焊接的過程中，注意焊接的順序與流程，從而降低鉻鉬鋼焊接結構的拘束力，也可以在焊接后進行熱處理，從而降低焊接的組織應力。

1．2鉻鉬鋼管道焊接接頭所含擴散氫的來源及控制途徑

在鉻鉬鋼管道焊接的過程中，焊接接頭處會產生擴散氫，主要是由于鉻鉬鋼焊接材料中含有的水分，焊接表面存在一些污垢等，還有焊接施工現場的環境潮濕度，這些都是焊接接頭擴散氫的來源。想要控制鉻鉬鋼管道焊接接頭處的擴散氫，可以采取一些控制的措施，比如，降低焊接鋼材的冷卻速度，將焊接材料在高溫中多停留一段時間，使氫能夠大部分的擴散逸出，從而降低氫的產生，降低擴散氫在焊接縫隙中的含量。

1．3鉻鉬鋼材質的淬硬傾向程度發生條件與控制途徑

鉻鉬鋼材料硬度較大，具有一定的淬硬傾向，這大多都是由于鉻鉬鋼材料所具備的化學成分與性質，鋼種的壁厚，鉻鉬鋼管道焊接的工藝水平以及焊接后的冷卻環境條件等造成的。其中鉻鉬鋼材料的化學成分與性質、壁厚等都是不能外力改變的，所以想要避免鋼種產生淬硬傾向，可以通過焊接過程中的施工工藝以及焊接后冷卻環境條件來控制。

2導致石油化工鉻鉬鋼管道焊接出現裂紋質量問題的原因剖析

石油化工鉻鉬鋼管道焊接之所以會出現延遲裂縫這樣的質量缺陷，大多都是由于在焊接的過程中沒有做好質量的控制，分析鉻鉬鋼管道焊接出現延遲裂紋的原因，才能夠在此基礎上進行質量控制，以下就對產生質量缺陷的原因進行詳細的分析。

2．1鉻鉬鋼管道焊接相關人員的綜合素質

在進行鉻鉬鋼管道焊接前，要對焊接人員以及熱處理人員的素質進行審核，因為焊接工作需要專業的技術能力，在進行焊接時，要嚴格的按照技術規范的要求進行操作，但是在實際的施工過程中，很多焊接施工人員的技術專業素質不過關，就會導致在焊接時出現質量問題。

2．2鉻鉬鋼管道焊接的材料因素

造成焊接裂紋的一個重要原因就是擴散氫含量，在實際的施工過程中，焊接材料沒有進行完全烘干處理，導致材料中的含水量比較大，導致焊接時出現擴散氫，嚴重時就會導致焊接裂紋的出現。因此在處理焊接材料時，要按照規范的要求進行。

2．3鉻鉬鋼焊接前的預熱問題

在進行石油化工鉻鉬鋼管道焊接的過程中，必不可少的一個環節就是預熱，提前預熱可以提高焊接接頭處的韌性，防止焊接裂紋的出現。但是在實際的焊接過程中，施工人員在預熱時往往沒有按照規定要求進行，出現不適當的預熱，極大的降低了預熱的質量水平，導致焊接質量裂紋的出現。

2．4焊接后的脫氫處理方面的問題

為了防止焊接裂紋的產生，一般情況下，在鉻鉬鋼管道焊接后需要進行熱處理，進行脫氫處理，熱處理的時間要盡量長一些，以便焊縫里的氫能夠最大限度的逸出，從而降低鉻鉬鋼管道焊接接頭處的擴散氫，進行熱處理還可以降低焊接接頭的冷卻速度，避免鋼種出現淬硬傾向，但是在實際的焊接過程中，施工人員往往不能及時的進行熱處理，很容易因為擴散氫含量的增加導致質量裂紋的出現。

2．5焊接后的熱處理問題

在鉻鉬鋼管道焊接后進行熱處理是必不可少的環節之一，不僅可以降低焊接接頭處的材料硬度，還可以提高韌性，改變鉻鉬鋼材的組織結構，消除焊接應力的殘余量，提高變形能力，避免出現淬硬傾向，但是在實際的熱處理過程中，往往會存在著很多的問題，比如，很多的焊接施工單位在評定焊接工藝時仍然按照原先的標準，使得焊接接頭的硬度與標準不符，甚至還存在有一些施工檢測單位并沒有進行焊接接頭的檢測，就出具檢測報告，使得檢測報告嚴重的失真。其次，在鉻鉬鋼管道焊接后應該立即就進行熱處理，但是在實際的焊接工程中，一些施工單位為了利益，往往都是先進行無損的檢測，再進行熱處理，避免返修后還要再次的熱處理，采用這種方法很容易掩蓋接頭裂紋，使得焊接的質量存在較大的質量與安全隱患。

2．6沒有對鉻鉬鋼焊接的縫隙進行全面的質量檢測

在鉻鉬鋼管道焊接后，還要進行焊縫的無損檢驗，鉻鉬鋼管道焊接后很容易出現裂紋等質量缺陷，但都會經歷一段時間，所以我們要完成熱處理后才能夠進行焊縫的無損檢測，往往在實際的檢測中，檢測過早而導致裂紋并沒有被發現，在檢測后，要擱置一段時間后再次檢測，確保焊縫的質量。

3加強鉻鉬鋼管道焊接質量控制的措施分析

針對鉻鉬鋼管道焊接過程中出現的質量問題，以及對這些質量問題產生原因和控制方法的分析，我們可以對石油化工鉻鉬鋼管道焊接的質量控制提出幾點建議措施。具體如下：(1)要做好石油化工鉻鉬鋼管道焊接的質量管理，從焊接的施工單位，到過程的質量監理，以及石油建設單位等，都要做好質量體系的管理，要求焊接過程中要有專業的技術人才，從而做好整體焊接過程的質量控制。(2)要審核好每個鉻鉬鋼管道焊接施工所提供的工藝評定的報告，與實際的焊接施工情況進行對比，查看是否符合真實的要求，要嚴格的遵守規范的標準進行焊接施工現場的控制，進行質量驗收時也要嚴格控制，認真執行標準要求。(3)要對鉻鉬鋼管道焊接的全過程進行工藝流程的控制，特別是那些容易出現質量問題的施工環節，要進行重點的管理與控制，對鉻鉬鋼管道焊接前的預熱，焊接過程中的熱處理等都要重點選擇措施進行控制。在進行鉻鉬鋼管道焊接施工后的無損監測工作時，一般都是由焊接施工單位進行，但是為了保證焊接的質量，在完成后還要對焊接工程進行抽樣的質量檢驗，這樣可以最大限度的保證焊接的質量。

4結束語

總之，石油化工鉻鉬鋼管道焊接過程中容易出現的質量問題比較多，需要注意的環節比較復雜，我們要做好焊接全過程的質量控制，提高鉻鉬鋼管道焊接的質量。

參考文獻

［1］王玉亮．石油化工管道焊接工藝與質量控制對策探究［J］．科技視界，2015，01(7)：6－11．

［2］鎖海濱．張海濤．鉻鉬鋼焊接管理及質量控制［J］．石油工程建設，2013，03(12)：9－15．

［3］曾永德．淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求［J］．焊接技術，2011，02(5)：13－18．

篇6

關鍵詞 ：06Cr19Ni10不銹鋼；20#鋼； 焊接

Abstract the:06Cr19Ni10 stainless steel pipe and20# steel pipe welding of dissimilar steel welding, and06Cr19Ni10 stainless steel weld, welding joint easy to have the crack defect. In engineering practice to avoid defects should be the appropriate choice of welding material and welding process.

Key words: 06Cr19Ni10stainless steel; 20# steel; welding

1 前言

在大張坨儲氣庫地面設施適應性改造工程中，將原大于1.6MPa的放空系統出口管線（20#）改為不銹鋼材質（06Cr19Ni10）并將原安全閥出口的管線（DN65）更換為DN100管徑。本次改造就涉及到20#與06Cr19Ni10的焊接。

06Cr19Ni10就是常見的不銹鋼304 的，304是美國牌號， 0Cr18Ni9是我國的舊牌號 。為保證焊接質量，我們在認真分析兩種材料的基礎上制定了焊接工藝措施 。

2 焊接性能分析

06Cr19Ni10 屬于奧氏體不銹鋼，焊接時易出現晶間腐蝕、焊接裂紋等。焊縫產生結晶裂紋的原因：① 奧氏體不銹鋼成分復雜，會削弱晶間的結合力。②單相奧氏體鋼焊縫一次晶特別發達，易促進液態夾層產生。③焊縫及敏化區金屬易使晶界附近奧氏體貧鉻，引起晶間腐蝕裂紋。而當 06Cr19Ni10 與 20#相焊時，20#中的碳對焊縫中的鉻有稀釋作用，增加了腐蝕裂紋傾向。

根據GB 50236-1998、JB4730-2005 選用 A302（E309-16）焊條，作焊接工藝評定合格。母材的化學成分、物理性能及焊材的熔敷金屬成分如表1--表5所示。

表106Cr19Ni10不銹鋼的化學成分表

表2 20#鋼的化學成分表

表306Cr19Ni10不銹鋼的物理性能表

表420#鋼的物理性能表

表5 A302的熔敷金屬成分表

3 焊接中的主要問題

由于06Cr19Ni10不銹鋼和20#鋼化學成分差異很大，要在熔焊的條件下獲得可靠的焊接接頭存在許多問題 。

3.1熱導率和比熱容的差異

金屬的熱導率和比熱容強烈地影響著被焊材料的熔化、熔池的形成，以及焊接區溫度場和焊縫的凝固結晶 。06Cr19Ni10不銹鋼熱導率約為20#鋼的1/3，這么大的差異可使熔池形成和金屬結合不良，導致焊縫性能和成形不良。

3.2 線膨脹系數的差異

由于06Cr19Ni10不銹鋼與20#鋼的線膨脹系數不同，導致焊接接頭出現復雜的高應力狀態，進而加速裂紋的產生。

3.306Cr19Ni10不銹鋼和20#鋼焊接時同樣存在焊縫稀釋和形成過渡層的問題，將導致焊接接頭的焊縫組織成為奧氏體加鐵素體 。

4 焊接工藝措施

為獲得無裂紋的焊接接頭，避免焊接接頭熔合線組織與焊縫金屬的不一致性，可采取以下措施 ：

4 .1 正確選擇焊接材料

06Cr19Ni10不銹鋼與20#鋼焊接接頭的焊縫金屬化學成分主要取決于填充金屬，焊縫金屬的成分應力求接近于其中一種鋼的成分，并且采取兩名電焊工對稱焊接的手工弧焊方法,焊條選用A302（E309-16） ,焊縫金屬的 C r 當量為 5 ％ ～6 ％ 。

4 .2 預熱溫度和層間溫度

焊前預熱和層間溫度的控制對減少裂紋的形成有一定影響。預熱溫度過高，會導致焊縫的冷卻速度變慢，大大地降低接頭的沖擊韌性。預熱溫度過低，則無法防止裂紋的形成。06Cr19Ni10不銹鋼與20#鋼焊接的預熱溫度和層間溫度要控制在 150～300 ％。

4 .3 焊后溫度的控制及回火熱處理

焊后必須緩慢冷卻至100—150 ％ ，保溫0.5—1h 。回火溫度應控制在700-730％范圍內，保溫時間在4—5h 。

4 .4 操作工藝

為防止不銹鋼焊接一側晶體粗大，還要采取以下工藝措施 ： ① 選用小 的熱輸入 ， 小的焊接電流，較快的焊接速度。②采用短弧焊 ，電弧稍偏向碳鋼母材側，使兩母材金屬受熱均勻一致 。③前一層焊縫冷卻至200～300％后焊下一道焊縫。④焊后進行緩冷。具體焊接工藝參數選擇如表6 。

表 6 焊接工藝參數表

5 結語

對于06Cr19Ni10不銹鋼與20#鋼的異種鋼焊接，采用手工電弧焊，焊條選用A302（E309-16），選擇合適的焊前預熱溫度、焊接電流及速度等焊接工藝參數并進行適當的焊后熱處理，就能獲得良好的焊接效果，滿足焊接結構的使用要求。

本工程由于采用了合理的焊接材料和焊接工藝，焊接接頭成形良好，經無損檢測一次合格，未見裂紋的產生。

參考文獻

[1]崔出，《不銹鋼焊接冶金》，鋼鐵材料及有色金屬材料，機械工業出版社.

篇7

【關鍵詞】奧氏體不銹鋼 焊接鋼管 熱處理 磁性 點蝕

因使用介質、工況、工藝條件等原因，國內大多化工和化肥行業中的設備裝置及管道常常采用具有較好耐腐蝕性能的非鐵性奧氏體不銹鋼材料，來加工制造。我公司在24.40工程期間，采購了一批不銹鋼焊接鋼管，規格為￠219×6，材質均為0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼。鋼管經冷卷制、焊接、熱處理等工序加工制造。交貨后，我方在對本批鋼管檢驗時，發現鋼管表面呈現磁性，而且表面有點蝕現象。我方認為鋼管原材料（鋼板）化學成分及耐腐蝕性能可能存在問題，材料不合格；然而通過查看對方購買的鋼板質量證明文件，對原材料進行復驗、對加工制造工藝調查，均未發現問題。最后通過分析，認為鋼管呈現磁性及點蝕是由于鋼管在冷加工及熱處理時引起的，即加工制造過程中奧氏體不銹鋼產生形變較大或熱處理過程中冷卻速度較快而引發組織相變，或是奧氏體不銹鋼材料與鐵磁性材料接觸后產生滲碳引起材料中鐵素體增加而造成。

1 磁性相關因素的影響

在不銹鋼只有馬氏體不銹鋼具有強磁性，奧氏體不銹鋼在固溶過程中，可能有奧氏體組織轉變為部分馬氏體，此時奧氏體不銹鋼就會產生磁性。通常，奧氏體不銹鋼在熱處理過程中，冷卻速度過快時也比較容易產生馬氏體。奧氏體不銹鋼材料在其他情況下也可能產生馬氏體，如：加工過程中有較大的形變，與碳素鋼材料緊密貼合接觸時間較長或者與之受壓接觸。1.1 奧氏體中元素的影響

奧氏體的穩定性由其成分中的各相關化學元素含量決定：

（1）Ni元素能夠決定奧氏體不銹鋼的穩定性，使鋼在問世時保持奧氏體組織，但不能單獨使用，只有其與Cr元素配合使用，才能提高奧氏體的抗腐蝕性能；

（2）Cr 鉻是決定不銹鋼耐酸性能的主要元素，其能與鋼中的碳元素形成鉻的碳化物，因此奧氏體不銹鋼在耐酸腐蝕方面Cr的含量一般不得低于13%；

（3）Mo元素，可以增加不銹鋼的鈍化作用和耐腐蝕性能，防止點蝕現象的產生；

（4）Ti、Nb都是強碳化合物形成元素，加入奧氏體不銹鋼中可以與碳形成穩定的碳化物，以提高奧氏體的抗晶間腐蝕能力。

1.2 熱處理、Ni及鐵素體含量的影響：1.2.1？Ni含量產生的影響

奧氏體材料，在常溫下經過較大形變后，由于組織中的晶粒產生變形，有部分奧氏體轉變為馬氏體。所以對成型后的奧氏體不銹鋼材料，對Ni的最低當量含量進行計算來判斷其奧氏體的穩定性，下面就以0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼為例（見表1所示）：

可用公式：

則Δ=8.3% - 11.4% = -3.1%。即Δ

鋼管在焊接成型后，要對其進行熱處理，即將鋼管加熱到1010℃～1150℃，經過保溫，使不銹鋼鋼的組織全部轉換為奧氏體組織。此時如若冷卻速度大于不銹鋼臨界冷卻速度，將有部分奧氏體組織轉變為馬氏體組織。

1.2.3？鐵素體含量超標的影響：

由鐵碳合金狀態圖可知，碳溶于γ-Fe中形成的固溶體稱為奧氏體，碳溶于α-Fe中形成的固溶體稱為鐵素體。因此奧氏體不銹鋼組織在開始凝固時，其組織中可解析出α-Fe晶粒，與周圍的其它組織共同作用才可產生γ-Fe晶粒組織。因此α-Fe在向γ-Fe轉變的過程中，由于各元素間的相互組合，致使部分碳元素溶于α-Fe中，從而在奧氏體不休鋼組織中產生了部分鐵素體，甚至在冶煉時由于各種元素的匹配及雜質控制不到位，而導致奧氏體組織中鐵素體含量超標。

在我們的使用過程中，至少碰到過3次國產304/321/316鋼管和法蘭鐵素體超標問題。表現為產品對磁鐵有吸引現象。

對于300系列奧氏體不銹鋼產品，鐵素體含量較高時，不僅降低材料的耐腐蝕性能，還會降低材料的韌性。而更可怕的是，當產品用于高溫環境時，材料有產生σ等脆性相的危險。材料一旦發生嚴重的脆性相，可能會帶來災難性后果。鐵素體含量過高的問題多數是由熱處理不當引起的，也有化學成分控制不當引起的。此類問題的多次發生，實際上反映了某些工廠在工業化生產中質量控制不到位的現狀。2 酸性鈍化的影響

眾所周知不銹鋼進行酸洗鈍化處理，是為了在不銹鋼表面形成一種保護薄膜，來防止或者延緩不銹鋼被腐蝕的速度。由于酸洗鈍化處理的不好，使得鋼管表面明顯的呈現不同的顏色，其中一部分呈過渡酸洗狀態，就會造成鋼管表面出現點蝕現象。就不銹鋼的酸洗鈍化來說，酸洗液的酸度、溫度和鋼管浸泡時間的長短都會影響到酸洗結果。因而鋼管表面就會發生點蝕現象，為防止產生此種腐蝕現象，鋼管生產廠家如可通過型式試驗，并最終確定酸洗液的酸度、溫度和鋼管浸泡時間等參數，并要求工人在操作時嚴格執行，上述問題就不會發生了。

3 結束語

奧氏體不銹鋼焊接鋼管由于塑性加工而形成部分馬氏體組織，或者由于其化學成分各元素的匹配問題，致使奧氏體不銹鋼內部殘留鐵素體，奧氏體不銹鋼材料與鐵磁性材料接觸后產生滲碳引起材料中鐵素體增加而造成，這時鋼管表面就會呈現一定的磁性。不銹鋼材料在酸性鈍化處理過程中，由于酸洗液的酸度、溫度和鋼管浸泡時間等因素的影響，造成酸性鈍化處理不到位，進而造成鋼管表面出現點蝕現象。

在我們的使用過程中，不單單只是奧氏體不銹鋼焊接鋼管呈現磁性及點蝕現象，其它的奧氏體不銹鋼板材、法蘭、管件等都出現過類似的現象。對于使用環境及非磁性要求較為嚴格的裝置、設備，可通過熱處理方法固溶處理，重新細化奧氏體組織晶粒，將殘留的部分馬氏體組織轉變為奧氏體組織。通過提高各元素間的匹配及雜質的控制，來減少或者消除鐵素體組織。通過型式試驗，確定酸洗液的酸度、溫度和鋼管浸泡時間等參數，來提高奧氏體不銹鋼的抗腐蝕能力。

參考文獻

[1] 不銹鋼、耐熱鋼成分含量標準. 中國國家標準化管理委員會，2007

篇8

關鍵詞：斜井段 鋼管焊接 氣孔

一.工程簡況

馬鹿塘水電站二期工程位于云南省文山州境內最大的河流盤龍河上，麻栗坡縣境內。工程以發電為主要目的,采用混合式開發，工程等級為Ⅱ等大(2)型，最大壩高154米，裝機容量300MW，水庫總庫容5.4565億m3，具有年調節能力。

壓力鋼管道采用“三平兩斜”布置方案。上平段底坡10%，管徑5m，長度約為200m，安裝工程量為580.85t，后接空間彎管；上斜段傾角60度，管徑5m，長度約162m，安裝工程量為525.92t，后接垂直彎管；中平段為平坡，管徑5m，末端管徑變為4.8m，長度約96m, 安裝工程量為218.88t，后接垂直彎管；下斜段傾角48度，管徑4.8m，長度為174m，安裝工程量為554.57t，后接垂直彎管；下平段管徑4.8m，長度約30m，安裝工程量為61.81t，后接分岔管。

二、焊接設備及人員

2.1焊接材料

焊接材料是決定焊接質量的主要因素。焊接材料的選擇根據16MnR的力學性能、化學成分、接頭鋼性及鋼管的坡口形式和使用要求選取，選取焊條為E5015焊條。

2.2焊接人員

焊接人員除合格的焊工外，配備專門的焊接技術人員，焊接檢查員和無損檢驗員。參加16MnR鋼焊接施工人員和施工管理人員均進行技術交底，以了解16MnR鋼的焊接特點、控制項目及控制方法。焊工按水利部標準進行培訓和考核合格，持操作證書和等級證書的合格焊工上崗。

2.3焊接設備

在馬鹿塘水電站工程壓力鋼管安裝工程開工前,項目部組織技術人員對施工現場氣候條件進行了分析研究。施工地域盤龍河流域地處低緯度地區，屬南亞熱帶高原季風氣候類型，其南面臨海洋，西北與云貴高原接壤。受地形及海拔的較大差異和水汽來源等諸多因素的影響，加之工程施工工作面均在地下洞室進行，洞室內全年風速大于10m/s，洞室地下水資源豐富造成洞內濕度過大，相對濕度過大后易造成焊縫表面氣孔。

馬鹿塘鋼管所有焊縫均為全位置焊縫，項目部原設想壓力鋼管焊接采用CO2氣體保護半自動焊，CO2氣體保護焊焊接速度快，需要焊工人員少且焊接質量較高，同時對焊工技術要求相應也較高，經多次技術討論并結合施工現場實際工作環境條件，認為CO2氣體保護焊并不能滿足該工程質量要求。原因有：（1）風速：CO2氣體保護焊對風速的要求較嚴格，風速等于4~8m/s時，需在焊接部位設置擋風盒或擋風帳篷，當風速大于8m/s時，不能采用CO2氣體保護焊。（2）CO2氣體：上斜井段、下斜井段均為長距離，CO2氣體不便于運至工作面，且CO2氣體保護焊對CO2的純度要求較高，要求純度須達到99.5%，施工所在地域無可生產高純度的CO2企業。（3）水分：洞室內的水汽過大，鋼管安裝后焊縫部位會迅速被水汽浸濕，焊縫上會生成大量的水滴；CO2氣體保護焊對焊接位置的水分要求很高，焊接部位有水分或CO2氣體的純度不夠也會產生水分，在焊接過程中會在焊縫內部產生氣孔，嚴重的會導致焊接區裂紋。

綜合考慮CO2氣體保護焊的優缺點后，計劃采用手工電弧焊，手工電弧焊的焊接設備選用ZX7―500型IGBT逆變手工弧焊機。該焊機參數穩定、調節靈活和安全可靠，適用于全位置焊接，焊縫成型美觀，有完善的保護，適用于各種焊條，易引弧且飛濺小，比傳統焊機綜合節電40%以上，最終所有鋼管安裝焊縫均采用手工電弧焊。

三、鋼管焊接

3.1預熱

通過分析16MnR鋼的焊接性，此鋼Ceq=0.45%（碳當量）超過0.4%。當管板厚度δ≥32mm時，鋼管焊接需要用履帶式電加熱器進行100―150ºC加熱0.5h，在馬鹿塘工程中16MnR鋼板厚度為δ〈18~22mm〉的鋼板，鋼管焊接不需要預熱。

3.2焊接工藝

鋼管對口前，修整坡口及清理坡口兩側各50mm范圍內的氧化皮、鐵銹、油污、水跡及其它雜物。定位焊一般焊在后焊側坡口內，后焊坡口施焊前必須清除定位焊道，定位焊長應為80mm，間距350mm。

焊接檢查員在施焊過程中嚴格監測和控制道間溫度及焊接線能量，并對每條焊縫進行實際施焊規范參數記錄。雙面焊的焊縫，一側焊后，另一側可采用碳弧氣刨清根。清根時埋弧焊必須清到第一道縫完全露出，手工焊第一道縫必須完全清楚。碳弧氣刨清根用壓縮空氣包含水分和油分加以限制。多層多道焊時，將每道的溶渣、飛濺仔細清理，自檢合格后，方可進行下一道焊接。焊縫的表面盡可能平滑，咬邊、焊瘤、焊趾過度角過大的部位要用細紗輪仔細打磨，使表面光滑平滑平整。每條焊縫進行編號，并記下施焊焊工姓名或代號存檔。為保證鋼管焊縫焊接質量，每班組安排四名焊工同時進行焊接工作。

四、焊接存在問題及解決方案

4.1存在問題

在壓力鋼管焊接過程中，由于受地下洞室氣候條件制約,天氣晴朗時,洞室內水汽在中午10點后自行消除,風向為由斜井底部向頂部流通,經調壓井流向露天;天氣陰或者下雨時,洞室水汽終日不退,洞室外部水汽由調壓井口反流入洞內,洞內相對濕度更大.由于焊接工作為24小時工作制,加之08年汛期期間,馬鹿塘地區雨量較往年多,天氣多半為陰天或雨天,焊縫焊接完成后進行超聲波無損檢測，鋼管焊縫下部多處出現氣孔，氣孔均在焊縫表面下4~ 6mm處，嚴重影響了焊接質量。由于大多數焊縫均存在同樣問題，且項目所有焊工均參加過昆明掌鷲河供水管道焊接工作，反復出現同樣的問題，導致焊工心理壓力過大，給壓力鋼管焊接工作帶來很大的影響。

4.2解決方案

1）針對整個洞室內存在的水汽，在洞內斜井底部和頂部各設置一臺大功率通風機，根據天氣變化情況隨時改變通風機風向,不間斷進行通風，降低洞內濕度。

2）在焊接工作進行前，對焊縫表面上的鐵銹進行徹底的打磨；

3）焊前預熱溫度50～75℃，層間溫度50～200℃。預熱寬度為焊縫中心兩側各150mm范圍內，測溫點位于被加熱面的反面，距焊縫中心50mm處對稱測量，測溫裝置選用接觸式測溫儀。焊接環縫每隔一米測一對，不少于10對，20～30分鐘測量一次。由于鋼管下部焊縫處水分過大，使用電加熱板存在不安全因素，加熱方式采用采用火焰加熱，加熱設備選用汽油噴燈，保證焊接過程中水分不進入焊接區域，確保焊縫表面干燥，減少焊接區氣孔和裂紋生成。焊縫加熱見圖焊縫加熱示意圖。

加熱過程中加熱火焰保持均勻，加熱的速度保持緩慢升溫。定位焊的預熱溫度50～75℃，背縫清根時，應保證預熱溫度。每道焊縫保證連續焊完，因故需中斷焊接時，至少應焊三層以后，并要緩慢冷卻，再次焊接前重新進行預熱。焊接過程中，層間溫度不應低于預熱溫度。層間溫度測量應在焊道上。施焊時要求內外焊縫同時進行,保證焊縫溫度均衡。

4.3處理結果

采用焊縫預熱方法后，在鋼管焊縫完成焊接操作后，進行超聲波無損檢測，焊縫焊接區氣孔大幅減少，焊接區也無裂紋產生。無損檢測發現的極少氣孔，氣孔均在焊縫表面下1~ 2mm處，原因是在焊接過程中由于個別焊工技術原因，更換焊條時搭接部位產生了個別氣孔。焊接修補后進行超聲波無損檢測，所有焊縫均為氣孔出現。

5結語

本文通過對馬鹿塘水電站壓力鋼管安裝的焊接方法做出總結，使用的設備、工具裝備等結構簡單、經濟實用、易于保證質量，工藝方法合理、簡潔，可供同類型工程鋼管焊接過程中出現的問題借鑒參考。

第一作者簡介：

姓名：胡安和

性別：男

出生年月：1974年5月

職稱：高級工程師

所學專業：水利水電動力工程

工作單位：中國水電建設集團十五工程局有限公司

篇9

關鍵詞：鋼管拱；焊接工藝評定；對接接頭

中圖分類號： P755.1 文獻標識碼： A 文章編號：

1工程概況

湖北恩施至重慶黔江高速公路宣恩至咸豐（鄂渝界）段項目起于宣恩縣曉關侗族鄉倒洞塘村附近，接恩施至來鳳高速公路宣恩樞紐，經宣恩縣的曉關和咸豐縣的高樂山、丁寨、朝陽寺等地，最后在湖北與重慶兩省（市）交界處的咸豐縣朝陽寺鎮石門坎附近對接重慶市的黔江至恩施高速公路重慶段。路線全長約71km。全線采用雙向四車道高速公路標準建設，設計速度采用80公里/小時，路基寬度24.5米。全線橋涵設計汽車荷載等級采用公路－Ⅰ級。

龍橋特大橋橋址區所在地隸屬湖北省宣恩縣曉關鎮龍橋村，橋梁起點樁號K50+649.8，終點樁號K51+153.8，橋梁全長504m右幅橋（477.5m左幅橋），橋跨布置為4×30+1-280+3×30m右幅橋（4×30+1-280+2×30m左幅橋），主橋為268m上承式鋼管混凝土桁架拱橋。變截面懸鏈線無鉸拱，矢跨比f=1/5，矢高53.6m，拱軸系數m=1.5。本橋上部主體結構為鋼管拱拱肋。圖1為本橋的基本結構形式。

圖1

2焊接工藝評定試驗

鋼管拱拱肋為本橋的主要結構，其工地拼裝的焊接接頭類型為鋼管與鋼管的對接接頭，其實質為鋼板與鋼板的對接形式，所以在工廠模擬現場環境，采用鋼板對接接頭形式，根據現場的平、立、仰全位置焊接工位，選取了與實際拱肋鋼管相同板厚，相同材質的鋼板進行焊接工藝評定試驗研究。

2.1試驗母材

根據設計文件要求，本橋鋼管拱拱肋實際采用材質為Q345D且化學成分和力學性能各項指標必須達到《低合金高強度結構鋼》（GB/T 1591-2008）【2】的要求。

2.2 試驗焊接材料

2.3 試驗焊接設備

氣體保護焊采用OTC牌XDS-500焊機。焊接電源均采用直流反極性接法。

2.4 焊接工藝評定試驗

模擬實際焊接接頭及工位，進行了3組對接接頭試驗，試件厚度與拱肋鋼管相同為30mm，試件材質Q345D，試件焊接工位分別為平、立、仰位。試件編號依次為DJ01、DJ02、DJ03，試板材質、板厚組合、坡口尺寸、焊接方法、焊接材料。見表1。

表1 試驗焊接試件及其內容列表

2.5 試件施焊工藝參數及焊縫檢驗

對接接頭施焊工藝參數及焊接條件見表2。焊后進行焊縫外觀檢查，表面質量符合技術要求。焊接24小時后對焊縫進行超聲波探傷和X射線檢查，質量等級為Ⅰ級【1】。

表2 試驗焊接試件施焊狀況

2.6 試件的試驗結果

全熔透對接接頭分別進行了接頭拉伸、焊縫金屬拉伸、低溫沖擊試驗、側彎、接頭硬度和宏觀斷面酸蝕試驗。

接頭拉伸、焊縫金屬拉伸、低溫沖擊試驗結果見表3。

側彎、接頭硬度和斷面酸蝕試驗結果見表4。

表3 試驗焊接試件的接頭拉伸、焊縫金屬拉伸、低溫沖擊試驗結果

表4 試驗焊接試件的接頭側彎、接頭硬度和斷面酸蝕試驗結果

3 試驗結果分析

3.1接頭強度

3.1.1評定標準：焊縫金屬及全熔透對接接頭拉伸試驗的屈服強度、抗拉強度不低于基材標準值。【1】

3.1.2結果分析：由表3試驗結果分析得到：1） 焊縫金屬拉伸試驗，焊縫強度（包括屈服強度和抗拉強度）都不低于基材標準值。2） 全熔透對接接頭的拉伸試驗，接頭拉斷強度高于基材標準值。拉斷位置在基材上，表明焊縫的拉斷強度高于基材抗拉強度。

3.2焊縫金屬延伸率

3.2.1評定標準：根據規范要求，延伸率不低于基材的標準值。【1】

3.2.2結果分析：由表3試驗結果可以看出，所有焊縫金屬的延伸率均在基材標準值之上。

3.3接頭側彎

3.3.1評定標準：根據規范要求，對接接頭側彎180°試樣受拉面上的裂紋總長不大于試樣寬度的15 %，且單個裂紋長度不大于3 mm，則判為合格；當試驗結果未滿足上述要求，則允許從同一試件上再取一個試樣重新試驗，若試驗結果滿足上述要求，則仍判為合格，否則，判為不合格。【1】

3.3.2結果分析：由表4試驗結果可以看出，對接接頭的側彎均合格。

3.4接頭韌性

3.4.1評定標準：根據規范要求，對接接頭V型缺口-20℃低溫沖擊試驗結果的平均值不低于標準要求最低值34J【2】，見下表，且任一試驗結果不得低于0.7倍的規定值。【1】

3.4.2結果分析：由表3試驗結果可以看出，對接接頭-20℃低溫沖擊功的平均值,Q345D材質的接頭不小于34J【2】，且均有一定的富裕量。

3.5接頭硬度

3.5.1評定標準：根據規范要求，接頭的硬度值不大于HV10 350。【1】

3.5.2結果分析：由表4試驗結果可以看出，各種試件焊縫及熱影響區硬度較高，且熱影響區高于焊縫中心。所有試件接頭硬度值均未超過HV10 350的規定，符合要求。

4 試驗結論

按擬定的焊接工藝和技術條件對本橋代表性焊接接頭試件進行了焊接和試驗，其焊縫金屬拉伸試驗、接頭拉伸試驗、接頭低溫沖擊試驗、接頭側彎試驗和各硬度試驗、宏觀斷面酸蝕試驗等各項試驗結果均符合設計文件和規范的要求。通過試驗總結得出的焊接工藝參數和措施成功應用于本橋鋼管拱拱肋的拼裝對接，質量可靠。

5 結語

通過模擬鋼管拱拱肋拼裝焊接工位及接頭形式在工廠內進行了相應的焊接工藝評定試驗研究，各試件經外觀檢查、無損探傷、力學性能試驗，結果均符合標準和規范的要求，所擬定的工藝參數和工藝措施用于指導實際焊接，焊接質量得到了可靠的保證。為今后類似鋼管拱拱肋拼裝焊接提供了經驗，儲備了試驗數據。

參 考 文 獻：

篇10

關鍵詞：SA213-T91鋼 小管全氬焊接 單面焊雙面成型 焊接工藝 方法

中圖分類號：TG136+.2 文獻表識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0071-02

廣東國華粵電臺山發電廠5×600MW燃煤發電機組鍋爐是由上海鍋爐有限公司設計制造的2093T/H亞臨界壓力控制循環鍋爐。鍋爐受壓件安裝焊口數量約27000個，末級過熱器集箱管排采用SA213-T91鋼制造。設計壓力為16.6Mpa，工作溫度為540 ℃，焊口屬同種鋼焊接，焊口規格為φ57×8 mm，共576道焊口（每排管有6根管子，共96排管）。鑒于末級過熱器部件材質用T91鋼的管排為聯箱結構，管排與管排、管與管之間空間較狹窄，如果采用GTAW+SMAW

的焊接方法，手工焊條電弧焊蓋面時焊條受空間位置的阻擋，直接影響焊接質量。因此，為了保證T91鋼的焊接質量，決定此部件采用GTAW焊接工藝，并制定了相應切實可行的焊接工藝規范、措施、方案。安裝完成后，兩臺鍋爐的該部件T91鋼焊口經檢驗一次合格率達到97.83%。在此將該部件T91鋼的焊接技術和方法寫出來，與同行共勉。

1 SA213-T91鋼的化學成分及焊接要點

1.1 T91鋼的化學成分及焊接性能

T91鋼是馬氏體型耐熱鋼，是在9Cr1Mo鋼的基礎上降低含碳量，嚴格限制硫、磷的含量，添加少量的釩、鈮元素進行合金化，具有良好的熱強性和高溫抗氧化性。T91鋼的供貨狀態為1040～1090 ℃正火加765～795 ℃回火，組織為回火馬氏體。由表1可知，T91鋼的主要元素為Cr和Mo，Cr是提高鋼材淬透性元素，其在T91鋼中含量較高，大大促進了T91鋼的淬硬傾向。因此，焊接T91鋼時，如果不采取一定的工藝措施，T91鋼有冷裂紋傾向。T91鋼合金總含量為10.534%，根據相關資料顯示，對T91鋼進行冷裂紋敏感性試驗，結果表明：T91鋼具有一定的冷裂紋敏感性，焊接前必須進行預熱。同時T91具有較敏感的熱裂傾向，焊接時必須控制焊接線能量，層間溫度不能過高。

2 現場設備安裝狀況及焊接要點

上海鍋爐廠設計的末級過熱器聯箱屬爐膛懸吊結構。施工中考慮到爐膛結構與吊裝方案，決定先將管排和母管吊裝到位固定。焊口為垂直位置固定焊（即橫焊）。現場對接管排較密集，管與管間距僅20 mm，管排與管排間距為150 mm，對口間距存在不均勻現象，因此，這些不利因素在一定程度上增加了焊工施焊操作的難度。焊接過程中，“盲區”位置使得焊槍角度極難控制，電弧熱量較難于輸送至“盲區”。如果這時仍就按常規的對口工藝和焊接操作方法，勢必會使焊工視線被焊槍瓷嘴和焊絲擋住。這樣導致的后果將會出現“盲區”接頭未熔合和根部未焊透，甚至在填充層蓋面焊接過程中也會出現層間未熔合。管排的焊接“盲區”。

由于T91鋼合金含量高，焊接時焊縫受熱溫度過高，若不采取必要的工藝措施，必然導致根層氧化或“過燒”；其焊接性及熔池本身流動性較差，熔池粘度很大，焊口根部間隙過小時極易造成根部未焊透現象。針對此類缺陷，焊接過程前后采取如下措施。

（1）由于T91鋼液態金屬流動性差，安裝對口時應適當加大對口間隙（2.5～3.5 mm）、鈍邊0.5～1.0 mm，防止焊口根部未焊透。

（2）焊槍盡量使用短瓷嘴（長度45 mm），保證鎢棒尖端銳度。在“盲區”位置適量將鎢棒（正常約5 mm）多伸出2 mm，這樣在焊接過程中，能正常的將電弧熱量輸送至“盲區”，使接頭熔合良好。

（3）焊縫根部打底焊時，選用合適的焊接電流和焊接速度，采用“內加絲法”，即在坡口兩邊熔化后，再沿坡口內加焊絲熔化，使坡口與焊絲充分熔合形成良好的接頭。這樣既能清晰地看到“盲區”接頭，又可以看到坡口的熔化程度，同時又可以保證焊縫根部完全焊透。填充焊和蓋面焊時，采用側面送絲，這時焊工視線能看到“盲區”接頭處層間熔合的良好程度。

（4）焊縫根部打底焊接時，要注意不能象焊接一般鋼材那樣，送絲要均勻，不能靠送焊絲的力量來突出根部。鐵水過渡最好采用自由過渡，否則容易造成根部焊縫出現未熔化的焊絲頭。收弧時特別要注意把弧坑填滿后，等焊接電流衰減下來，才移向坡口邊收弧，防止產生弧坑裂紋。

（5）T91鋼合金含量高，淬硬傾向大。按焊接工藝卡要求，在焊接前先將管口均勻預熱至150～200 ℃，施焊時嚴格控制焊接參數和焊接線能量，注意接頭收弧質量，減少裂紋傾向；層間溫度控制在250～300 ℃，根據焊接規程規定，合金含量高的耐熱鋼（Cr≥3%或合金總含量>5%）在焊接過程中，為防止根層氧化或“過燒”，要對管口進行充氬保護措施。具體實施的步驟如下：

①在對接管口內兩側各200 mm處用水溶性紙封住，使管壁內腔形成一個氣室，為隔絕空氣做準備。

②按焊接工藝卡要求，在焊接前應預熱至150～200 ℃，用高溫可粘膠布將待焊管口封住，然后利用充氬裝置（皮管端裝上球針）往管口內充氬氣。充氬時間不少于10 min，待氣室內有氬氣流出時開始打底，焊一段把膠布拔開一段。為保證焊縫根部質量，最好先將焊口根部打底1/2后，仔細檢查已焊部分確保無缺陷出現，再進行管口另外1/2打底。

③當打底至充氬孔（在焊口的最好位置預留約8 mm），并繼續往管內充氬，待已打完底的填充層焊完，將充氬球針拉出，然后焊上預留孔，并利用氣室內的剩余氬氣完成其填充層，最后完成蓋面層。

3 焊接工藝

（1）焊接方法：鎢極氬弧焊（GTAW），單面焊雙面成型（鎢極為鈰鎢棒，直徑為φ2.5 mm，焊槍瓷嘴直徑為φ8 mm）。

（2）焊接設備：時代逆變式WS-400（PNE13-400），直流弧焊機，高頻引弧，衰減滅弧。

（3）焊接材料：選用日本神鋼生產的TGS-9cb（φ2.4 mm）焊絲，必須具備出廠合格證書，無銹斑，其化學成分（見表2）。

（4）保護氣體：氬氣，純度≥99.99%。

（5）焊工：兩名技術穩定、經驗豐富的持證焊工，并且在施工前經過焊前練習檢驗合格。

（6）坡口形式：V型坡口70°，鈍邊0.5～1.0 mm，間隙2.5～3.5 mm，坡口內外管壁10～15 mm處打磨出金屬光澤，清除氧化物、鐵銹、油污、油漆等對焊接有害的物質。

（7）焊接規范參數：根據現場組合焊口管材、規格和焊接位置，進行一次與實際相同的模擬試焊，將試樣進行外觀檢查及無損檢驗。經過反復實踐，不斷摸索，使練習試樣合格，從而得到適合于現場操作的焊接規范參數。具體的焊接規范參數如表3所示。

4 焊接操作過程

4.1 T91鋼焊接前需進行如下的準備工作

（1）施工技術資料的準備：開工前應準備施工作業指導書、焊口編口、焊接工藝卡、技術交底詳情。

（2）施工現場的準備：施工現場必須提供充足的動力電源，做好防風擋雨措施，有足夠數量的WS-400逆變電焊機。

（3）充氬的準備：必須提供充足的氬氣，T91鋼小徑管的焊接施工中根層焊接需要充氬保護；需要準備可溶紙、鋼針管或球針及氬氣管、高溫膠帶、氬氣流量計（包括減壓表）、打火機等。

4.2 作業內容

（1）坡口加工及檢查：坡口制備用機械加工的方法，不允許使用火焰切割。由于末級過熱器為聯箱結構，應仔細檢查整排管口的打磨質量以及管內預制充氬區封堵情況，避免出現重新對口的返工現象。

（2）預制充氬區：根據焊接鋼管的內徑，裁剪可溶紙，折疊成圓錐狀，圓錐底面的直徑應比鋼管的內徑稍大，填塞進鋼管里。

（3）對口：對口時應采用專用夾具（對口鉗），嚴禁強力對口。對口錯口不得超過 1.0 mm，坡口間隙應修整到規定尺寸。遇到有錯位的管口用預置的木尖來調整，對口尺寸如圖1所示。

（4）預熱：根據工藝卡要求，點焊前應預熱到150～200 ℃（履帶式加熱器）。

（5）充氬：坡口處母材溫度符合要求后，開始充入氬氣。充氬針頭采用球針，使用時將球針彎成90°，探進坡口，順坡口內壁進行充氬。焊口環周用高溫膠帶將焊口封住。

（6）點焊固定：往管內充氬時間不少于10 min后進行根層點焊，點焊焊縫長15～20 mm，厚度3 mm，點焊位置在11點到1點之間，為了避免其它管子由于前面焊接后的收縮而影響對口質量，先把一整排管（6根）全部焊口點焊定位好，以防止對口間隙變化。點焊處若焊縫背面呈亮白色，則保護效果良好；若顏色發暗沒有光澤，則需要完善充氬工作。此時將被氧化的點焊縫磨掉，重新進行點焊。

（7）打底層焊接：點焊自檢合格后進行打底焊接。為了保證根層焊縫質量，采用前后各一名焊工進行對焊。一人打底焊，一人充氬，這樣有利于相互檢查。管徑規格φ57×8mm為控制層間溫度，保證焊接接頭質量優良，一次預熱3個焊口為宜。焊接順序，由1-2-3-4或1-4-2-3順序進行。

（8）填充蓋面焊接：完成打底后，仔細檢查底層焊縫，確認無缺陷后，按表3焊接工藝參數來完成填充層、蓋面層的焊接。焊工在焊接所有后一道焊縫前，都應確認層間溫度，可用遠紅外測溫儀輔助驗證，待層間溫度降到250～300 ℃的溫度后才可以開始焊接。為了提高工作效率，采用焊完一道焊口的一個焊道后，停下來進行第二道焊口的一道焊道的焊接，以后依次類推。在焊接過程中，焊槍與工件的角度保持在80～85°之間，焊絲與工件的角度保持在10°左右。同時要注意焊道接頭和收弧質量，收弧時應將熔池填滿，各層焊接接頭應錯開，蓋面層焊道應圓滑過渡到母材。

5 檢驗結果

按檢驗規程DL/T821、DL/T820-2002規定和DL/T869-2004質量標準要求，對T91鋼焊縫進行100%射線檢測并加50%超聲波檢測，1#、2#鍋爐末級過熱器T91鋼焊口一次合格率分別為：97.57%和98.09%，達到了預期的目標。具體檢驗結果如表4所示。

6 結論

檢驗結果表明：末級過熱器T91鋼只要采用合理的焊接參數，嚴格控制對口間隙、預熱溫度、層間溫度、焊接熱輸入量，運用正確的操作方法，合理安排焊接順序，采取必要的工藝措施，嚴格執行焊接工藝規范，最大限度的減少了焊接“盲區”未熔合、焊縫根層“過燒”和根部未焊透接頭的出現，并能獲得優質的焊接接頭，保證機組的運行可靠性和穩定性。

參考文獻

[1] 鄒勇，梁亞軍，薛龍，等.焊接機器人管道全自動打底焊研究[J].電焊機，2008（8）.