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1、EH油系统1Cr18Ni9Ti不锈钢管路TIG焊接工艺优化摘要 ： 通过对国电靖远发电有限公司#1机组通流改造中EH油系统1Cr18Ni9Ti不锈钢管路焊接中易出现的问题，在原焊接工艺的不足情况下，从焊接材料的选择、焊接工艺等方面进行了详细的分析，提出了现场具体的解决措施，保证了1Cr18Ni9Ti不锈钢管路的焊接质量。关键词 ： EH油 奥氏体不锈钢 焊接工艺 优化1 工程概况国电靖远发电有限公司1#机组通流改造EH油系统1Cr18Ni9Ti不锈钢管路焊接，焊接技术要求高、难度大、工期紧，尤其油管路系统的安装焊口多（450多个）、焊口规格多, 工作量大，施工工艺复杂，管道内不能残留有焊渣等杂
2、质，焊接接头根部不允许出现未焊透、裂纹等缺陷，内表面要求成形良好，凸起适中，不内凹。1Cr18Ni9Ti钢材由于Cr元素含量较高，焊接时极易氧化。当采用手工钨极氩弧焊时，由于焊缝背部的高温金属无法进行有效保护，焊缝背部的高温金属与空气中的氧产生剧烈反应，导致焊缝根部的严重氧化和烧损。在施工初期遇到背两面氧化过烧严重、焊接接头变形严重、焊接工艺参数不当等焊接技术问题。此类问题已成为这些钢材应用和普及的技术难题。为此，为了弥补原焊接工艺的不足，着重从人员、设备、焊接方法、现场环境、焊接材料的选择、焊接工艺等方面进行了详细的分析，对原焊接工艺进行了改进，制定了一套严谨、有效的焊接工艺，简化焊缝根部充
3、氩保护，提高焊缝质量，减少焊缝金属中有害杂质和有益合金元素的损失，使焊缝金属得到适合的化学成份，有效保证了1Cr18Ni9Ti 管材的焊接质量，创造了良好的经济效益和社会效益。2 1Cr18Ni9Ti不锈钢TIG焊接特点分析1Cr18Ni9Ti 不锈钢热膨胀率、导电率均与碳钢及低合金钢差别较大，且熔池流动性差，成形较差。不锈钢的热导率为碳钢的1/3，焊接不锈钢时，焊接熔池的热量传导速度比碳钢要低得多，先焊的焊接熔池对后焊的不锈钢母材的预热作用明显，在同样的焊接工艺参数下，不锈钢母材的熔化速度比碳钢母材的熔化速度要快。由于不锈钢固有的物理性能，和碳钢相比，在同样焊接工艺参数下，不锈钢焊丝的熔化速
4、度和母材的熔化速度比碳钢要大的多，只有在焊接碳钢的焊接工艺参数的基础上作适当调整才能焊出合格的焊缝。为此采用TIG内、外填丝法焊底层， 使质量、效率都得到保证。在TIG 焊过程中，焊枪摆动幅度、频率、速度及边缘停留时间配合适当，动作协调一致，随时调整焊枪角度，使焊缝表面边缘熔合整齐，成形美观，以保证盖面层质量。3 焊接中遇到的障碍及出现的技术问题由于小直径不锈钢薄壁管大批量焊接在我公司焊接尚属首次，缺乏焊接经验，在焊接施工中遇到下列问题：焊缝正背两面氧化过烧严重，焊缝表面发黑，背面氧化成渣，根部凸出很多，焊缝成形差，不符合厂家要求。焊接接头变形严重，个别变形严重的在靠近热影响区的母材部位出现波
5、浪变形。 充氩及密闭设施准备不全，充氩方法不当，造成背面的保护效果不佳达不到要求。焊接工艺参数选择不当（原焊接工艺参数见表1）。焊接电流过大，接头氧化过烧严重，特别是在焊接局部加热和冷却的条件下，焊接接头可形成较大的焊接应力，奥氏体不锈钢的焊接裂纹主要发生在焊缝金属上，而且在热影响区的敏化区域会产生晶间腐蚀。表1 原焊接工艺参数焊接方法层数母材规格/ mm焊 条（丝）电 流 范 围电 压（V）速 度mm/min-1氩气流量（L/min-1）牌号直径极性电流（A）正面背面TIG1282TGS-308L1.6DG+90-10019-25708-103-4TIG2283.5TGS-308L1.6DG
6、+90-9519-25708-10/TIG3323.5TGS-308L1.6DG+90-10023-25858-10/上述出现的几个问题，从金属无损检测中可以清楚的发现，焊接质量差，焊口根本达不到质量标准，厂家提出要求必须改进优化焊接工艺。4 分析原因，改进优化焊接工艺4.1焊前准备选用TGS-308L，1.6mm焊丝，焊丝上保持干净。母材与焊丝成分(见表2)。表2 母材与焊丝成分名 称CMnCrNiTiSiSP1 Cr18Ni9Ti0.081.5618.059.000.350.550.0300.035TGS-308L0.061.619.09.50.60.45将试件坡口两侧1015mm范围内的
7、铁锈、油污用磨光机和锉刀打磨干净，直至露出金属光泽；用酒精清洗表面杂质。坡口采用V型坡口，钝边0.5-1mm，间隙为23。因不锈钢收缩变形比较大，故间隙应大一些，坡口角度32.5， 点固焊内部充氩。点焊长度为1015mm，点焊位置处于111点之间.电焊机电流调节灵敏，充氩及密封设施(见图1)准备齐全。4.2 焊接方法及设备：TIG焊接；ZX7-315IGBT。 4.3 材料的规格及焊接位置与试件数量：282、283.5、323.5水平固定、垂直固定各5件。 4.4 坡口形式：V型坡口；坡口角度35,钝边1.0-1.5mm,对口间隙3-4mm,点固焊内部充氩,点焊长度为10-15mm,点焊位置处
8、于11-1点之间。坡口形式见下图2、图3。4.5 施焊技术要求 对壁厚3mm以下的管道，焊接两层不当。这样会增加焊接接头的热输入，不但加重焊缝的氧化，而且是产生焊接结构严重变形的的原因，应当改为焊接一层。一层焊接时注意始焊起头要薄10mm 左右，便于接头时充分熔合保证根部焊透。 焊接电流选择要适当，过大的电流会加重接头的氧化过烧，应采用小电流，焊接工艺参数见表3、表4。表3 水平固定管焊接工艺参数焊接方法层数焊 条（丝）电 流 范 围电 压（V）速 度mm/min-1氩气流量（L/min-1）牌号直径极性电流（A）正面背面TIG1TGS-308L1.6DG+40-5019-22508-108-
9、10TIG2TGS-308L1.6DG+40-5019-22508-108-10TIG3TGS-308L1.6DG+50-5518-22608-108表4 垂直固定管焊接工艺参数焊接方法层数焊 条（丝）电 流 范 围电 压（V）速 度mm/min-1氩气流量（L/min-1）牌号直径极性电流（A）正面背面TIG1TGS-308L1.6DG+40-5019-22508-108-12TIG2TGS-308L1.6DG+40-5019-22558-108-10TIG3TGS-308L1.6DG+45-5518-22608-108 对壁厚3mm以上的管道，必须焊接两层。为防止焊接变形，为防止焊接接头在
10、（450-850）危险温度范围内停留时间过长而产生晶间腐蚀，接头过热容易产生热裂纹， 应在打底完成后中间停留一段时间，接着进行下一个焊口的打底，等焊缝不烫手（大约80左右）时再进行盖面层的焊接，这样既可以防止焊接缺陷的产生，又可以提高工作效率。4.3 施焊操作要点接头必须在自由状态下组对，不得强行点固焊接,以防止焊缝产生较大的拘束应力。引弧时在焊缝内采用短路引弧，钨极接触焊件的动作要快，轻防止碰断钨极端头，造成夹钨或形成电伤。根层焊接时，需注意管道内部氩气充满且稳定后方可进行根层焊接，以防止根层氧化，最后收口时背部冲氩流量要衰减致2-3L/min，以免压力过大形成内凹。采用直流正接法，焊接电流
11、为4050A，氩气流量为810L/min，管子内部充氩进行保护，流量为810L/min。打底焊时，管内充压装置要起到良好的保护作用，否则焊缝背面将氧化；焊接过程中如果对熔池及焊丝端头保护不良，或焊丝表面有氧化杂质也将会氧化严重。充氩装置尽可能与管子对严，不能留有间隙，管子的间隙用耐高温锡油纸贴上，避免焊缝氧化。在焊缝下爬坡位置采用内填丝法施焊，避免形成内部凹陷。上爬坡位置采用外填丝法施焊 ，避免形成焊瘤。 在焊接过程中，焊把要保持与焊接点切线方向垂直，焊丝在焊接过程中要随时变动角度。焊接过程中焊枪摆动要均匀，送丝速度要均匀，且焊丝始终不得离开熔池，若焊丝端头在高温过程中脱离了氩气保护区，在空气
12、中被氧化，当再次焊接时被氧化的焊丝端头未清理，又送入熔池中，在断口试验中判为夹渣；若钨极长度伸出量过大，焊枪动作不稳定，钨极与焊丝或钨极与熔池相碰后，又未终止焊接，从而造成夹钨。因管子是圆的，焊枪、送丝角度要随时变化，所以手法一定要稳、准，就能避免夹渣、夹钨的现象。焊接过程中尽量加快焊接速度，减少焊接线能量。由于管子内部充氩，施焊过程中注意使坡口两侧充分熔化，避免形成凹陷或者未焊透，特别是焊接接头部位，很容易形成未焊透缺陷，因此在接头时，焊枪在坡口两侧要稍做停留，焊丝也要跟上，弧坑填满焊丝，焊把较快向前拉动，使熔池温度降下来后迅速收弧，避免形成缩孔和弧坑裂纹。 盖面层焊接，采用划擦法在坡口内侧
13、引弧。水平固定位置焊接盖面层，焊枪应始终保持与施焊点切线位置呈大于90，焊丝与施焊点切线方向成1015角，焊接时焊把要摆动均匀，在坡口两侧稍作停留并轻微向前推进，同时焊丝要均匀地送进，当观察熔池充分熔化、铁水发亮旋转时，尽可能加快焊接速度，以减少焊接线能量的输入，从而保证焊缝层间无缺陷、成形美观。垂直固定焊接盖面层，焊丝、焊枪角度同上，焊接中，为了防止层间和下坡口未熔，焊丝端头要始终偏向上坡口，焊把摆动要直上直下，在上坡口处轻微向前推进，这样操作，焊接速度快，熔池的高温停留时间短，金属不易过烧，焊后焊缝美观，加强面不超高。 5 质量检验工艺评定进行了外观检验（DL/T 868-2004焊接工艺
14、评定规程，射线检验（DL/T 821-2002钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规范）,焊接接头性能检验（DL/T 868-2004），硬度检验及微观金相检验等检验内容，检验结果表明，上述各项性能符合规程要求，工艺结果应用于焊接检修安装，保证了4台机组EH油1Cr18Ni9Ti不锈钢管路1000多个焊口的焊接质量。6 结束语通过对于EH油1Cr18Ni9Ti不锈钢管路的现场实际检修中的焊接运用，使我们认识到，运用手工钨极氩弧焊焊接方法，通过以上措施的事实，采用内外填焊丝的焊接方法，焊缝成形美观，简便易操作，焊接缺陷少，可以有效的保证焊接质量，同时可极大的提高工作效率。对于其它此类小径管焊接，具有一定的借鉴价值。 1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的焊接，只要焊接材料选择适当，焊接工艺合理一定能获得满意的焊接接头，确保机组安全、常周期稳定运行。
