电厂不锈钢管道焊接技术

电厂不锈钢管道焊接技术

李虎虎于奉军曹传勇

山东电力建设第三工程有限公司山东青岛266100

摘要：管道工程是工业装置建设的关键，管道的预制深度直接制约着管道安装，如何高效高质量地完成管道预制焊接，已成为管道施工的关键所在。

关键词：电厂；不锈钢管道；焊接

1.前言

由于不锈钢的强度较高，且其结构为面心立方晶格，易形成加工硬化，使焊管成型时：一方面模具要承受较大的摩擦力，使模具容易磨损；另一方面，不锈钢板料易与模具表面形成粘结（咬合），使焊管及模具表面形成拉伤。因此，不锈钢管道的焊接技术要求较高。

2.不锈钢的焊接方法

采用的焊接工艺：采用小规范可防止晶间腐蚀、热裂纹及变形的产生，焊接电流比低碳钢低20%；为保证电弧稳定燃烧，采用直流反接；短弧焊收弧要慢，填满弧坑，与介质接触的面最后焊接；多层焊时要控制层间温度，焊后可采取强制冷却；不要在坡口以外的地方起弧，地线要接好；焊后变形只能用冷加工矫正。

2.1氩弧焊

不锈钢采用氩弧焊时，由于保护作用好，合金元素不易烧损，过渡系数较高，故焊缝成形好，没有渣壳，表面光洁，因此焊成的接头具有较高的耐热性和良好的力学性能。目前在氩弧焊中应用较广的是手工钨极氩弧焊，用于焊接0.5~3mm的不锈钢薄板，焊丝的成分一般与焊件相同，保护气体一般采用工业纯氩气，焊接时速度应适当地快些，尽量避免横向摆动。对于厚度大于3mm的不锈钢，可采用熔化极氩弧焊。熔化极氩弧焊的优点是生产率高，焊缝的热影响区小，焊件的变形小和耐腐蚀性好，并易于自动化操作。

2.2气焊

由于气焊方便灵活，可焊各种空间位置的焊缝，对一些薄板结构和薄壁管等不锈钢部件，在没有耐腐蚀要求下有时可采用气焊。为防止过热，焊嘴一般比焊接同样厚度的低碳钢时要小，气焊火焰要使用中性焰，焊丝根据焊件成分和性能选择，气焊粉用气剂101，焊接时最好用左焊法，焊接时焊炬焊嘴与焊件倾角成40~50°，焰芯距熔池应不小于2mm，焊丝端头与熔池接触，并与火焰一起沿焊缝移动，焊炬不作横向摆动，焊速要快，并尽量避免中断。

2.3埋弧焊

埋弧焊适用于中等厚度以上的不锈钢板（6~50mm）的焊接，采用埋弧焊生产率高，焊缝质量好，但易引起合金元素及杂质的偏析。

2.4手工焊

手工焊是一种非常普遍的、易于使用的焊接方法.电弧的长度靠人的手进行调节，它决定于电焊条和工件之间缝隙的大小.同时，当作为电弧载体时，电焊条也是焊缝填充材料。这种焊接方法很简单，可以用来焊接几乎所有材料.对于室外使用，它有很好的适应性，即使在水下使用也没问题.大多数电焊机可以TIG焊接.在电极焊中，电弧长度决定于人的手：当你改变电极与工件的缝隙时，你也改变了电弧的长度.在大多数情况下，焊接采用直流电，电极既作为电弧载体，同时也作为焊缝填充材料.电极由合金或非合金金属芯丝和焊条药皮组成.这层药皮保护焊缝不受空气的侵害，同时稳定电弧.它还引起渣层的形成，保护焊缝使它成型.电焊条即可是钛型焊条，也可是缄性的，这决定于药皮的厚度和成分.钛型焊条易于焊接，焊缝扁平美观。

2.5MIG/MAG焊接

这是一种自动气体保护电弧焊接方法.在这种方法中，电弧在保护气体屏蔽下在电流载体金属丝和工件之间烧接.机器送入的金属丝作为焊条，在自身电弧下融化.由于MIG/MAG焊接法的通用性和特殊性的优点，至今她仍然是世界上最为广泛的焊接方法.它使用于钢、非合金钢、低合金钢和高合金为基的材料.这使得它成为理想的生产和修复的焊接方法.当焊接钢时，MAG可以满足只有0.6mm厚的薄规格钢板的要求.这里使用的保护气体是活性气体，如二氧化碳或混合气体.唯一的限制是当进行室外焊接时，必须保护工件不受潮，以保持气体的效果。

2.6TIG焊接

电弧在难熔的钨电焊丝和工件之间产生.这里使用的保护气体是纯氩气，送入的焊丝不带电.焊丝既可以手送，也可以机械送.也有一些特定用途不需要送入焊丝.被焊接的材料决定了是采用直流电还是交流电.采用直流电时，钨电焊丝设定为负极.因为它有很深的焊透能力，对于不同种类的钢是很合适的，但对焊缝熔池没有任何“清洁作用”。

3.高效焊接技术的主要优势

在管道施工中，传统的管道焊接施工一般都在施工现场进行，焊接方法主要为焊条电弧焊和钨极氩弧焊。焊接质量受环境（风、雨、雪等）影响大，对操作人员的技能水平要求高，同时优秀焊工的使用成本持续增涨，焊条电弧焊的成本优势逐渐消退，而其效率低、质量稳定性差等缺点则越加明显。购置和使用成本较高的自动焊设备的价格却增长缓慢，为优质高效半自动焊和自动焊技术的应用和推广开拓了广阔的空间。

采用管道工厂化预制焊接技术的主要优势有：

①管道预制焊接不受现场条件的约束，即便是现场不具备管道焊接施工条件，也不影响管道的预制焊接，有效地保证了施工工期。②作业条件好，不受自然条件气候的影响，焊接质量有保证。③采用流水作业，工序衔接紧凑。在工期紧张时，可安排倒班作业，可有效缓解工期压力。④管道切割、坡口加工采用专用设备，效率高、速度快、加工质量高，有利于保证焊接质量。⑤采用自动焊接方法，焊接速度快，质量稳定，效率高，大大地提高了劳动生产效率。⑥自动焊操作工的培训比手工焊工要容易得多，可有效地缓解优秀焊工资源不足和用人成本高的问题。

4.高效焊接技术在大型石化装置管道施工中的应用

工厂化预制系统一般由不锈钢预制生产线和碳钢、低熔化极气体保护焊和埋弧焊，可满足不同壁厚、不同管径的管道焊接，更适用于厚壁大管径管道的焊接。可实现管+管、管+弯头、管+法兰、管+三通、管+支管及法兰+弯头等多种形式的组对与焊接，以及组合管段的连接焊接。为了提高焊接工效，采用了高效的坡口机加工技术加工坡口。以磁吸式管道火焰坡口切割机、滚床式火焰等离子坡口切割机为主进行普通壁厚碳钢、低合金钢管道坡口加工，以带锯床+端面坡口机为主进行厚壁碳钢、低温钢、铬钼耐热钢管道坡口加工，以高效切断坡口机为主进行不锈钢管道切割、坡口加工。坡口形式可加工成复杂的V形、U形和X形。加工的管道坡口表面规整，尺寸规范，打磨工作量少，可充分保证组焊间隙，有效地保证了焊接质量，明显提高了施工效率。

5.不锈钢焊接工艺检验方法

焊接检验内容包括从图纸设计到产品制出整个生产过程中所使用的材料、工具、设备、工艺过程和成品质量的检验，分为三个阶段：焊前检验、焊接过程中的检验、焊后成品的检验。检验方法根据对产品是否造成损伤可分为破坏性检验和无损探伤两类。

5.1焊前检验

焊前检验包括原材料（如母材、焊条、焊剂等）的检验、焊接结构设计的检查等。

5.2焊接过程中的检验

包括焊接工艺规范的检验、焊缝尺寸的检查、夹具情况和结构装配质量的检查等。

5.3焊后成品的检验

焊后成品检验的方法很多，常用的有以下几种：

5.4外观检验

焊接接头的外观检验是一种手续简便而又应用广泛的检验方法，是成品检验的一个重要内容，主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通过肉眼观察，借助标准样板、量规和放大镜等工具进行检验。若焊缝表面出现缺陷，焊缝内部便有存在缺陷的可能。

6.结束语

总之，高效的工厂化预制焊接技术有着良好的应用前景。管道焊接技术也将在工厂的施工建设中发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1]董名，浅析电厂不锈钢管道焊接技术[J]施工技术，2016（15）：30

[2]万红，谈不锈钢管道焊接的应用[J]焊接工厂，2017（20）:11