Ｗｅｌｄｉｎ￣Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．１０ Ｏｃｔ．２０１ ｌ 文章编号：１００２—０２５Ｘ（２０１１）１０－００２９－０３ ·工艺与新技术·２９ ３１６Ｌ不锈钢管的现场焊接工艺 王宇红，李大军，郑永选，姬 莉 （秦皇岛职业技术学院机电工程系，河北秦皇岛０６６１００） 摘要：分析了３１６Ｌ不锈钢管焊接性，制定了焊接工艺和操作方法，实践证明，采用该工艺指导实际生产具有良好的效果。 关键词：３１６Ｌ不锈钢；焊接性：焊接工艺 中图分类号：ＴＧ４５７．１１ 文献标志码：Ｂ ３１６Ｌ不锈钢材具有良好的耐氯化物侵蚀的性能， 所以通常用于海洋环境。不锈钢管材随着社会经济 的发展，其应用也得到越来越广泛的普及。针对秦 皇岛港务局石油码头管道铺设工程采用３１６Ｌ不锈钢 管管道的总长度为１ ６３０ ｎｌ，约２８０道焊口，均为等 壁厚管的焊接。根据该钢的焊接性能选择了性能与 之相匹配的焊接材料，并按照有关技术要求进行了 焊接工艺试验和评定，该焊接工艺已经成功地应用 于施工现场。 １试验材料 母材及焊材：母材为３１６Ｌ无缝不锈钢管．规格 为４１５９ ｒａｍ￣５ ｍｍ。３１６Ｌ无缝不锈钢管化学成分和力 学性能见表１，２。 表１ ３１６Ｌ无缝不锈钢管的化学成分（质量分数） （％） ｌ元素Ｊ Ｃ Ｓｉ Ｍ” Ｐ Ｓ Ｃｒ Ｍ。Ｊ Ｎｉ ｌ标准值ｌ≤ｏ．０３ ≤１．０ｏ ≤２．００ ≤Ｏ．Ｏ４５ ≤０．０３ １６—１８ ２～３ ｌ ｌ３～１７ ｌ实测ｆ ０．０３ ０．０８ ０．９ ０．０４ ０．Ｏ２ ｌ６．５ ２．８ ｆ １５．６ 表２ ３１６Ｌ无缝不锈钢管的力学性能 ｌ ｌ屈服强度ＲＪＭＰａ 抗拉强度ＲｄＭＰａ 伸长率Ａ（％） 硬度ＨＢ ｌ标准值ｌ １７７ ≥４８０ ≥４０ ≤１８７ ｌ实测ｌ １８５ ４８６ ４５ ｌ６７ ２ ３１６Ｌ不锈钢的焊接工艺特点 由于３１６Ｌ不锈钢热导率小而热膨胀系数大，焊 接时易于产生较大的变形和焊接应力，因此，应尽可 能选用焊接能量集中的焊接方法。 由于奥氏体不锈钢热导率小，在同样的电流下， 收稿日期：２０１１一Ｏ５—０４ 可比低合金钢得到较大的熔深。同时又由于其电阻率 大，在焊条电弧焊时，为了避免焊条发红，与同直径 的碳钢或低合金钢焊条相比，焊接电流较小。 关于焊接工艺参数的选择，一般采用较小的焊 接热输入进行焊接。焊条电弧焊时．宜采用小直径 焊条，快速多道焊，对于要求高的焊缝，甚至采用 浇冷水的方法以加速冷却。由于热裂纹敏感性大， 更应严格控制焊接热输入。防止焊缝晶粒严重长大 与焊接热裂纹的发生。 为提高焊缝的抗热裂性能和耐蚀性，焊接时，要 特别注意焊接区的清洁，避免有害元素渗人焊缝。 ３１６Ｌ不锈钢焊接时一般不需要预热。为了防止 焊缝和热影响区的晶粒长大及碳化物的析出，保证焊 接接头的塑性、韧性和耐蚀性．应控制较低的道间温 度，一般不超过１５０ ｏＣ。 ３ ３１６Ｌ不锈钢的焊接工艺 ３１６Ｌ不锈钢无缝钢管采用焊条电弧焊、钨极氩 弧焊２种方法，打底填充采用氩弧焊，填充、盖面则 采用焊条电弧焊。填充材料选择河北省南宫市鑫泰合 金焊条有限公司生产的焊丝及焊条。钨极氩弧焊选择 Ｈ００Ｃｒ１９Ｎｉ１２Ｍｏ２Ｃｕ２焊丝，规格：６２．０ ｍｍ：焊条电 弧焊选择Ａ０２２焊条，规格：填充焊 ２．０ ｍｍ，盖面 焊 ２．５ ｍｍ。Ｈ００Ｃｒ１９Ｎｉ１２Ｍｏ２Ｃｕ２焊丝的特点：送丝 顺畅、电弧燃烧稳定、焊缝成形美观、飞溅极少：熔 敷金属的力学性能稳定，Ｘ—Ｒａｙ合格率高。耐腐蚀 性能优异，超低碳含量及Ｍｏ含量较高，可防止晶间 腐蚀，焊接后免热处理，高温强度大，是抗腐蚀性焊 丝。其化学成分见表３。４。 ３０·工艺与新技术· 表３ Ｈ００ＣｒＩ９Ｎｉｌ２Ｍｏ２Ｃｕ２焊丝化学成分（质量分数） （％ Ｃ Ｍｎ Ｓｉ Ｓ Ｐ Ｃｕ Ｃｒ Ｍｏ Ｎｉ ≤Ｏ ０３ １．ｏ０～ ≤Ｏ６Ｏ ≤０．０３ ≤０．Ｏ３ １．ＯＯ～ １８．００— ２．００Ｎ Ｉ１．ｏ０～ ２．５Ｏ ２．５０ ２０．Ｏ０ ３．ｏ０ １４．ｏｏ 表４ Ａ０２２焊条化学成分（质量分数ｌ （％ Ｃ ＭＩｑ Ｓｉ Ｓ Ｐ Ｃｕ Ｃｒ Ｍｏ Ｎｉ ≤００４ ０ ５～２．５ ≤０．９０ ≤０．Ｏ３ ≤Ｏ．Ｏ３ ≤Ｏ．７５ １７．２００— ２．ｏ０～ ｌ１．０— ０ ３．００ １４．Ｏ Ａ０２２焊条的特点：钛钙型药皮的超低碳不锈钢焊 条，其熔敷金属ｗ（Ｃ）≤Ｏ．０４％．具有良好的耐热、耐腐 蚀及抗裂、抗气孔性能，有良好的操作工艺性能，药皮 耐红性好，强度好。可交直流两用。用于焊接石 道、尿素、合成纤维等设备及相同类型的不锈钢结构。 焊接设备：钨极氩弧焊采用ＴＩＧ４００型焊机．焊 条电弧焊采用ＷＳＥ一３１５型焊机。 ４焊接工艺参数 ３１６Ｌ不锈钢管的焊接，由于热裂纹敏感性大， 更应严格控制焊接热输入，防止焊缝晶粒严重长大与 焊接热裂纹的发生（采用小的焊接热输入．尽量采用 短电弧不摆动或小摆动的多层多道焊．以减少氧化程 度）。焊接工艺：小电流、快速焊，控制道间温度不 高于８０℃，具体焊接工艺参数见表５。 表５焊接工艺参数 焊接方法 焊道或焊层 电弧电压／Ｖ 焊接电流，Ａ 焊接速度，（ｃｎｌ·ｒａｉｎ ） 钨极氩弧焊 根焊 １２～ｌ５ ７０—８０ ８～】Ｏ 焊条电弧焊 填充焊 １５－２５ ８０～９０ ８—１０ 焊条电弧焊 盖面焊 １５～２５ ８５～９５ ９～１２ 坡口形式采用Ｖ形坡口．坡口的钝边比焊接碳 钢时的坡１５１钝边小，约为１．５ ｍｍ，坡口角度比碳钢 坡口角度大，其形式如图ｌ所示。 图１焊缝坡口形式及尺寸 由于不锈钢熔融金属流动黏滞，因此采用较大的 坡口角度７０。，防止发生熔合不良现象，同时降低熔 合比；在焊接中，保证焊接工艺参数稳定，以保证 焊接技术 第４０卷第１０期２０１１年１０月 焊缝成分的稳定；为保证根焊焊道的质量．管内必须 充氩气保护。以保证单面焊背面成形良好．焊接时尽 量向里送丝，以避免发生根部内凹。 焊件组对：为防变形或定位焊缝被氧化，点固焊 后应尽快焊接。因３１６Ｌ不锈钢管热膨胀系数较大， 焊接时产生较大的焊接应力，要求采用严格的三点定 位焊，定位焊缝长度７～８ ｍｍ。引弧：为防止电弧擦 伤母材，在引弧板上或焊件外部进行引弧。电弧燃烧 稳定后才能正式焊接，熄弧时必须填满弧坑。采用分 段焊接．具体分段方法如图２所示。以避免碳化物析 出敏化及晶间腐蚀．同时采用这种分段、对称分散的 焊接顺序，即可增大接头的冷却速度，又可减小焊接 应力，有效地控制焊接变形。 图２ ３１６Ｌ不锈钢管分段焊接示意图 焊接过程中必须控制以下几点： （１）接法：焊条电弧焊时采用直流反接，氩弧焊 时采用直流正接： （２）焊前焊条应预热２００—２５０ ｏＣ，保温１ ｈ，随 用随取： （３）焊前将焊接区域及工件坡口两侧各３５ ｍｍ 范围内的油污等清理干净．并用丙酮清洗坡口两侧各 ３５ ｍｍ范围； （４）为保证背面成形，焊接时背面进行充氩气保护； （５）避免飞溅和在坡口以外的部位引弧； （６）焊缝表面要求光洁，彻底清除残渣； （７）焊缝根部不宜余留垫板、锁边，以保证焊透； （８）采用较低的道间温度，可采用水冷。 （９）采用退焊法和跳焊法。 ５焊接接头检验 （１）外观检查成形良好（无气孔、夹渣、凹陷等 Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．１０ Ｏｃｔ．２０１ １ ·工艺与新技术·３１ 缺陷）。 （２）试验证明，力学性能指标良好。抗拉强度、 验，返修不宜超过２次．返修焊缝检测合格率达 １００％。 弯曲、硬度试验结果见表６。 表６力学性能检验结果 ６ 结语 硬度ＨＢ 评定结果 ｌ抗拉强度ＲＪＭＰａ 弯曲试验ｄ＝４ａ．１８０。ｌ 根据３１６Ｌ不锈钢材料焊接性分析及有关技术标 Ｉ试样１ 试样２ Ｊ试样３ ｝热影响区 焊缝 ＿ 合格 准，并通过试验论证，制定了切合实际的焊接工艺， 采用此工艺成功完成了管道铺设工程，经过近几年的 使用管道没有发生焊接问题，解决了焊接难题，同时 也为同行在遇到类似问题时提供参考。 ｌ４８９ ４９５ ｌ ４９２ 。１８１ １７９ （３）宏观金相检验，焊道熔合较好，熔深满足要 求（１．２ ｍｍ左右）。微观金相检验，焊缝金属为９５％ 奥氏体＋５％铁素体组织，抗晶间腐蚀要求得以保证， 经现场施工保证了焊接工程质量。 参考文献： （４）按照Ｑ／ＳＹＸＱ４２００３《西气东输管道工程焊 接施工及验收规范》，进行１００％的焊缝探伤检测， 全自动超声波检测符合Ｑ／ＳＹＸＱ７－－２００２《西气东输 管道工程管道对接环焊缝全自动超声波检测》的规 ［１］简明焊工手册编写组．简明焊工手册［Ｍ］．３版．北京：机械工业 出版社。２００３． ［２］李亚光．焊接质量控制与检验［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００５． 定，一次检测合格率达９３％，不合格焊缝进行返修， 基层采用砂轮磨除缺陷，焊缝返修按原检验标准检 作者简介：王宇红（１９７８一），女，硕士，讲师，研究方向为金属材料 焊接． 欢迎订阅《焊管》期刊 《焊管》期刊创刊于１９７８年，是中国焊管行业唯一国内外公开发行的技术期刊。是全国优秀石油科技期 刊、陕西省优秀科技期刊； 《中国科技论文统计源期刊（中国科技核心期刊）》、 《中国科学引文数据库》来源 期刊、 《中国学术期刊综合评价数据库》统计源期刊， 《中国期刊全文数据库》、 《中国期刊网》、 《中国学术 期刊（光盘版）》、 《中国石油文摘》等多家著名数据库收录期刊。 《焊管》期刊始终以繁荣科学文化，促进学术交流，为两个文明建设服务为办刊宗旨，以传播科技知识、 交流科研成果和先进技术经验为目的，提倡和鼓励创新。主要报道与焊管生产有关的新材料的开发应用、成型 工艺与设备、焊接工艺与设备、无损检测技术、自动控制技术、防腐工艺与设备、安全与环保等方面的技术信 息与技术成果。 主要栏目有：综述、试验与研究、工艺与设备、应用与开发、经验交流、标准化、安全与环保、国外焊 管、行业动态等。 《焊管》是焊接钢管科研单位、生产企业以及与之配套的设备生产企业、辅助设备生产企业的领导、科研 人员、技术人员及操作维护人员的必读刊物，同时也是有关行业设计人员的重要参考资料。 《焊管》期刊为月刊，大１６开本，全彩印刷，每月２８ １３出版，刊登彩色广告。国内统一刊号：ＣＮ６１— １１６０／ＴＥ，国际标准连续出版刊物号：ＩＳＳＮ１００１—３９３８。邮发代号：５２—８９，每期定价１２元，全国各地邮局均 可订阅。如因故漏订，可直接与《焊管》期刊社联系补订。 欢迎广大焊管科研单位、制管企业、与之配套的相关厂家、从业人员积极订阅，并不吝赐稿。欢迎制管行 业及相关的企业刊登广告，我们愿与您携手合作，利用《焊管》媒体强大的宣传优势，为您的产品提供最优质 的宣传服务。 欢迎访问《焊管》期刊网站，我们的网址是：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｇｑｋｓ．ｔｏｍ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．焊管．ｎｅｔ。 通讯地址：陕西省宝鸡市姜谭路１Ｏ号 传 真： （０９１７）３３９８４４８ ３３９８４５２ 邮编：７２１００８ Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｇｑｋｓ＠ｖｉｐ．１６３．ｔｏｍ 编辑部电话： （０９１７）３３９８４４８ ３３９８４００ 广告部电话： （０９１７）３３９８４４７ ３３９８３２０
