摘 要：在火力發(fā)電廠安裝中，采用藥芯焊絲對(duì)奧氏體不銹鋼管道進(jìn)行打底焊接，背面不用充氬保護(hù)，節(jié)省了大量的氬氣及充氬輔助工具。具有工藝性能良好、操作方便、焊接質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)。在不易進(jìn)行背面充氬保護(hù)的管道焊接作業(yè)及高空作業(yè)時(shí)其優(yōu)點(diǎn)更為突出，值得在火力發(fā)電廠安裝工程中推廣應(yīng)用。
1、焊接材料與工藝
1.1焊接材料
本次試驗(yàn)中母材采用1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼，規(guī)格為Ф42mm×5mm，化學(xué)成分及力學(xué)性能見表1、表2。焊絲為昆山京群焊材科技有限公司生產(chǎn)的GTS-F308L藥芯焊絲，符合AWS A5.22 -95 R308LT1-5及GB/T17853-99 R308LT1-5標(biāo)準(zhǔn)。焊絲規(guī)格為Ф2.2mm×915mm，藥芯焊絲熔敷金屬的化學(xué)成分見表3。
1.2 坡口尺寸的選擇
坡口型式、對(duì)口參數(shù)及焊道設(shè)計(jì)見附圖。由于奧氏體不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小而線膨脹系數(shù)大，焊接時(shí)變形大。如果在焊接時(shí)選用的坡口較大，則將會(huì)增多填充金屬，增加焊槍的擺動(dòng)距離，降低焊接速度，加大了變形量，增
加了焊縫在高溫段的停留時(shí)間，增加了產(chǎn)生晶間腐蝕及熱裂紋的可能性，所以在保證焊縫質(zhì)量及焊工易操作的前提下，應(yīng)適當(dāng)減少坡口尺寸。經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐，將坡口尺寸選擇為55°± 5°。對(duì)口間隙也適當(dāng)增大，有利于熔渣流到焊縫根部以保護(hù)根部焊縫不受氧化。
焊接位置為45°斜焊（6G）。打底層和該面層全部采用藥芯焊絲進(jìn)行焊接。
1.3 層間溫度的控制
奧氏體不銹鋼焊接中，控制層間溫度對(duì)避免產(chǎn)生晶問腐蝕及熱裂紋尤為重要，并可控制焊縫根部的氧化，因此焊接時(shí)應(yīng)盡量選用小線能量快速焊。層間溫度應(yīng)控制在50~60℃。
1.4 焊接工藝參數(shù)
焊接前將坡口內(nèi)外邊緣10~20mm處焊件表面的油污、水、銹等清理干凈，露出金屬光澤。焊接工藝參數(shù)的選擇，見表4所示。
2、焊縫外觀檢驗(yàn)及性能試驗(yàn)
焊縫外觀成形良好，尤其是焊縫背面成形美觀，無焊瘤、未熔合、未焊透等缺陷。
射線檢測按照J(rèn)B/T4730《承壓設(shè)備無損檢測》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，II級(jí)及以上為合格，經(jīng)評(píng)定為合格。
力學(xué)性能試驗(yàn)按GB/T228和GB/T2653規(guī)定的試驗(yàn)方法，對(duì)焊接接頭試樣進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)，拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示，彎曲試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為合格。
3、焊接操作要領(lǐng)
不銹鋼藥芯焊絲是利用焊絲中間的藥粉熔化后，在熔敷金屬背面和正面形成熔渣進(jìn)行保護(hù)，所以根部焊接時(shí)與實(shí)芯焊絲焊接的操作方法、電弧擺動(dòng)頻率、填絲量有較大區(qū)別。
（1）在焊接過程中，焊槍要做圓弧形擺動(dòng), 其目的是使鐵水和熔渣加速分離，便于觀察熔池，同時(shí)也可增加母材坡口兩側(cè)的熱輸入量，防止出現(xiàn)單邊未熔合。在填充焊絲時(shí)，應(yīng)將焊絲送到熔池根部并向下輕壓一下，以保證根部熔透及根部內(nèi)成形。
（2）焊絲端部應(yīng)始終處于氬氣保護(hù)之中，防止合金元素的氧化、燒損。為使熔渣盡快浮出，根據(jù)情況可用焊絲對(duì)高溫熔池進(jìn)行適當(dāng)攪拌，不宜依靠降低焊速來促使熔渣浮出。焊后在焊縫表面形成的熔渣薄而脆，高溫時(shí)極易自行脫落，故焊接時(shí)應(yīng)戴好防護(hù)眼鏡，防止灼傷眼睛。
（3）要獲得美觀均勻的焊縫很大程度上取決于正確掌握熔池的溫度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)熔池增大出現(xiàn)下凹，說明熔池溫度過高，這時(shí)應(yīng)迅速減少焊槍與工件的夾角，并加快焊接速度。當(dāng)熔池小焊縫窄而高時(shí)，說明熔池溫度低，這時(shí)應(yīng)增大焊槍與工件的夾角，減慢焊接速度，減少焊絲添加量。
（4）1Cr18Ni9不銹鋼在450~800℃溫度區(qū)加熱，常發(fā)生沿晶界的腐蝕破壞，稱為晶間腐蝕。為防止打底層焊縫金屬產(chǎn)生晶間腐蝕，應(yīng)以快焊快冷為原則，盡量采用小的焊接熱輸入、快速焊、短弧焊、小幅擺動(dòng)。
（5）焊接時(shí)焊槍要等速移動(dòng)，禁止抖動(dòng)。焊絲與工件表面的夾角在25°左右， 既可保證藥芯焊絲冶金反應(yīng)的充分性，又可避免填充金屬的過熱。鎢極端頭與熔池表面的距離應(yīng)保持在3mm左右，使操作者的視線寬廣，送絲方便，避免焊縫夾鎢。
（6）為避免在接頭收弧時(shí)產(chǎn)生縮孔，應(yīng)盡量采用短弧焊，焊槍擺動(dòng)要均勻，要保證藥芯焊絲的焊接冶金反應(yīng)過程和脫渣過程充分進(jìn)行，焊接速度應(yīng)與送絲頻率成正比。收弧時(shí)不要向前移動(dòng)太遠(yuǎn)，應(yīng)斜向前收弧，避免產(chǎn)生弧抗。
4、結(jié)束語
4.1不銹鋼管道采用單面焊雙面成形工藝焊接, 根部焊道采用藥芯焊絲手工鎢極氬弧焊時(shí)，不僅改善了背面成形，提高了焊接質(zhì)量，而且節(jié)約了氬氣和大量輔助用工，降低了成本，提高了生產(chǎn)效率，從而可替代以往的手工鎢極氬弧焊填充實(shí)芯焊絲背面充氬保護(hù)的焊接方法。特別是焊接固定管口、死口連頭等背面充氬保護(hù)困難的位置時(shí)，其優(yōu)越性能更為顯著。
4.2 采用藥芯焊絲工藝性能好，焊接工藝操作簡便，電弧穩(wěn)定、飛濺小、脫渣容易、焊縫成形美觀，其熔敷金屬力學(xué)性能達(dá)到了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。此工藝方法可應(yīng)用于其它奧氏體不銹鋼管子的打底層及蓋面層的焊接，值得在火力發(fā)電廠安裝工程中推廣應(yīng)用。
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