4Cr25Ni20不锈钢炉管焊接施工方法

4Cr25Ni20不锈钢炉管焊接施工方法

李晓明何世军

兰州石化公司建设公司培训中心甘肃兰州730060

摘要：本工法的特点是通过对4Cr25Ni20炉管的可焊性分析，对该炉管的焊接施工提供可靠的、行之有效的焊接工艺规范参数，提高焊缝一次合率，获得性能良好的焊接接头，以满足生产建设的需要。

关键词：焊接特性；焊接工艺；焊接要点；焊接施工管理

前言

随着石油化工工业的不断发展，对炼油化工设备所用钢材性能的要求也越来越严格，要求其材料能够经得起炼油化工生产过程中各种条件的考验。我厂新建制氢装置转化炉所用炉管4Cr25Ni20，就是为了适应该装置的工艺、工作条件而选用的，同时该炉管系我厂机械厂生产浇铸，因此掌握其焊接工艺方法具有重要的意义。

1、4Cr25Ni20炉管的焊接特性

1.14Cr25Ni20炉管属于高碳铬镍奥氏体不锈钢炉管，它具有含碳量高、含铬、镍量大，具有较高的强度和硬度等特点，特别是该炉管的高温强度、抗蠕变性能、高温抗氧化性能较强，同时又具有很好的耐磨损、耐腐蚀性能。由于该炉管属于高碳铬镍奥氏体不锈钢，特别是其含镍量大，焊接时容易产生马氏体组织，同时由于含碳量较高，淬硬倾向也随之增加。

1.2由于该钢材的淬硬倾向大，极易产生冷裂纹，特别是当焊接线能量较大时，随着焊缝及热影响区的淬硬倾向的明显增加，使接头的脆性增大，而韧性有所下降，焊缝及热影响区呈现块状的奥氏体加网状的碳化物组织，大大降低了焊接接头的使用性能。

为了防止上述各类问题的出现，就应正确制定焊接工艺，采用较小的焊接规范参数，将焊接线能量控制在较小的范围内，并合理的选择焊接材料，严格遵守操作工艺规程，从而严格控制焊缝金属的化学成分和金相组织，使焊接接头具有良好的使用性能和较长的使用寿命。

2、焊接施工工艺

2.1焊接工艺

2.1.1焊接材料

焊接材料的选择应考虑其与母材的强度和化学成分相似，故手工钨极氩弧焊选用日本生产的R—N1（φ2.5）焊丝，手工电弧焊选用日本生产的S—K3（φ3.2）焊条。手工钨极氩弧焊电极为铈钨极，保护气体为纯度在99.99%以上的氩气。

2.1.2焊前准备

⑴坡口加工。由于该炉管属奥氏体不锈钢，且含碳量较高，为避免碳的烧损，所以不能用空气等离子切割来加工坡口，只能采用机械加工，并将管子内外浇铸毛面切削50毫米以上。坡口形式为单面V型口，见图

单位：毫米

⑵组焊前应彻底清理焊丝、坡口及其两侧的油及污物，点焊时要对称点焊，炉管中应充氩气保护，并采用水溶性纸隔离，以降低氩气用量。

⑶焊条使用前按规定烘烤，烘烤温度为100-150℃，恒温1-2小时。

2.1.3焊接规范参考我公司焊接工艺评定93-05，其参考焊接规范参数见表2.1.3

表2.1.3参考规范参数

2.1.4焊接要点

⑴先用手工钨极氩弧焊打底，然后采用手工电弧焊多层多道焊。要求采用短弧焊小电流，焊条不做横向摆动，以减少焊缝及热影响区的淬硬程度。

⑵必须在坡口内引弧，以保证表面不被电弧擦伤，从而保证其耐腐蚀性能。每层或每道焊缝接头都要错开，收弧时填满弧坑，层间温度小于60℃。尽量采用对称焊接，减少变形，保证整根炉管的平直度。

2.1.5焊接施工管理

⑴焊接必须是持有4Cr25Ni20水平转动口焊工合格证的焊工担任，严禁无证操作。

⑵焊接技术人员根据合格的焊接工艺评定报告编写焊接施工方案，并解决施工中出现的技术问题。

⑶焊条和焊丝要统一管理发放。

⑷严格执行焊接工艺，做好焊接纪录，打好焊工钢印。

3、机具设备（见表4）

4、质量标准

4.1外观检查

⑴焊缝(每一层)及热影响区不得有裂纹。

⑵焊缝表面不得有咬边、气孔、未熔合。

4.2无损探伤

4.2.1每层焊缝着色渗透探伤按NBT47013执行。

4.2.2焊缝X射线探伤按NBT47013执行。

4.3质量保证措施

4.3.1技术措施

⑴注意对口质量及焊丝、坡口表面及焊缝层间的清理工作，为焊工提供相应的使用工具。

⑵遵守工艺纪律，严格控制焊接规范参数。

⑶对需要返修的焊缝要找出产生缺陷的原因及具体位置，制定相应的措施，尽量减少返修次数。

4.3.2管理措施

⑴加强施工技术人员及焊工的质量意识，确定质量目标及责任。

⑵监督焊工按照施工方案及工艺严格施焊。

⑶专职质量检查员应做好焊接纪录，切实把好质量关。

5、安全

⑴加强全员安全教育，熟悉并遵守本岗位的安全操作规程。

⑵凡用电设备都要有良好的接地或接零。

⑶施工现场通风良好，各种防护器具齐全，防止弧光及烫伤伤害。

⑷熟悉并遵守所用设备的操作规程。

6、工法的优越性

⑴采用手工钨极氩弧焊焊接方法打底，背面成型光洁美观，负荷生产工艺的要求。采用手工电弧焊盖面，一方面节省了大量的焊丝及氩气，另一方面也大大提高了工作效率。

⑵单面V型坡口形式需填充金属少，相对来讲焊缝的热影响区也较窄，降低了焊缝及热影响区的淬硬倾向，保证了焊接接头的组织和性能。

7、应用实例

在制氢装置转化炉炉管焊接中广泛采用了该工法工艺，不仅满足了炼油化工生产工艺上的苛刻要求，同时也验证了机械厂生产的4Cr25Ni20炉管是可用的，这样就节省了大量进口炉管的资金，为公司经济效益的提高起到了进一步的推动作用。

机械厂离心铸管车间生产的4Cr25Ni20炉管全部采用此法进行焊接，焊接质量较高，使用性能可靠、稳定，市场前景广阔。

参考文献

[1]焊接手册/中国机械工程学会焊接学会主编，机械工业出版社，2007.10.

[2]焊接操作技能/唐景富主编，机械工业出版社，2009.5.