導(dǎo)語(yǔ)：背面免充氬保護(hù)劑焊接工藝探討一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：管道焊接施工中，經(jīng)常遇到返修焊口、與罐體設(shè)備連接口及“死口”不能有效充氬的情況，給焊接施工帶來(lái)一定難度。文中論述TP304，P91鋼管道免充氬保護(hù)劑打底焊接工藝難點(diǎn)，研究出免充氬保護(hù)劑的涂刷寬度、厚度及涂刷工藝，總結(jié)出合理焊接工藝參數(shù)、焊接技巧，對(duì)焊接工藝試驗(yàn)試件進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)及理化試驗(yàn)，得到合格的焊接接頭。

關(guān)鍵詞：TP304；P91；免充氬保護(hù)劑；工藝參數(shù)

當(dāng)前，TP304，P91管道焊接為防止打底焊縫內(nèi)表面氧化，通常采用在管道內(nèi)部進(jìn)行充氬保護(hù)。在罐體聯(lián)頭和長(zhǎng)管道焊接時(shí)，充氬量相當(dāng)大，部分管道的大小頭、三通、彎頭等存在充氬困難，特別是高空作業(yè)更不利于施工，直接影響焊接質(zhì)量。焊接管道時(shí)，需建立一個(gè)保護(hù)氣體的氣室，傳統(tǒng)方法使用可膨脹的橡膠氣囊、橡膠墊，盡可能放置在離焊接點(diǎn)較近的位置。常用的氣室封堵因管道焊口位置的影響，有時(shí)安裝難度非常大，需要放置在距離焊口很遠(yuǎn)的位置，甚至不能進(jìn)行封堵。氣室封堵位置較遠(yuǎn)時(shí)，焊接區(qū)域因此需要更多的氬氣，造成氣體的大量浪費(fèi)。部分返修口、死口存在不能有效地進(jìn)行充氬，因而影響焊接質(zhì)量。

1研究?jī)?nèi)容

由于不銹鋼中的Cr，Ni，Al等合金元素與氧有很強(qiáng)的親和力，若不采取切實(shí)有效的焊縫保護(hù)措施，背面的焊縫金屬很容易在焊接過(guò)程中發(fā)生氧化，造成有益合金元素的燒損，導(dǎo)致焊接缺陷的產(chǎn)生，使焊接接頭的力學(xué)性能和耐蝕性能下降。在焊接施工過(guò)程中不能夠或不便于進(jìn)行氬氣保護(hù)焊接時(shí)，需要考慮其他的焊接工藝，以保證焊縫質(zhì)量。免充氬保護(hù)劑打底焊接工藝方法在管道焊接中有一定的應(yīng)用價(jià)值，需要研究其焊接工藝與焊接施工方法。研究TP304，P91鋼管免充氬保護(hù)劑打底焊接工藝，文中總結(jié)焊接技術(shù)，研究免充氬保護(hù)劑的刷涂寬度、厚度、混合劑類(lèi)型及混合比等刷涂工藝。研究免充氬保護(hù)劑實(shí)心焊絲手工鎢極氬弧焊打底焊接工藝，對(duì)打底焊的參數(shù)、成形進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)焊接工藝試驗(yàn)件進(jìn)行理化試驗(yàn)。

2工藝試驗(yàn)

2．1試驗(yàn)材料。工藝試驗(yàn)使用的母材、焊材及規(guī)格見(jiàn)表1，不銹鋼板主要用于免充氬焊接的初步試驗(yàn)，便于觀察背面的焊接成形、保護(hù)及熔渣的變化情況。背面免充氬保護(hù)劑為適用于焊接不銹鋼、高鉻鉬合金的太陽(yáng)牌TYPEB保護(hù)劑（自粘結(jié)型），保護(hù)劑粉末和丙酮的體積比例按照1∶1進(jìn)行混合，攪拌成奶油狀的混合物，用干燥、清潔的刷子蘸取混合好的保護(hù)劑，涂刷在焊件背面。調(diào)好后的保護(hù)劑放置一段時(shí)間后，由于丙酮的揮發(fā)會(huì)變得黏稠，可以再次加入丙酮，攪拌成奶油狀后繼續(xù)使用。2．2板試件焊接試驗(yàn)。板試件焊接試驗(yàn)分別在2G，3G和4G位置下進(jìn)行，試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)2G位置保護(hù)劑保護(hù)效果明顯比3G，4G位置要好，2G位置焊接時(shí)上坡口邊緣的保護(hù)劑會(huì)隨著熔池下墜，在焊縫背面鋪開(kāi)起到良好的保護(hù)效果。3G，4G位置焊接時(shí)保護(hù)劑不能充分鋪開(kāi)，焊縫中心位置得不到良好的保護(hù)。在3G，4G位置焊接時(shí)保護(hù)劑的厚度要比2G位置時(shí)的厚，厚度應(yīng)為3～4mm。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，板試件的組對(duì)間隙控制在3～4mm，保護(hù)劑的刷涂厚度3～4mm，焊接電流100A，電弧電壓10～11V，焊接速度45～60mm/min。觀察到保護(hù)劑對(duì)于焊縫背面保護(hù)效果較佳，焊縫背面成形較好，焊縫顏色呈銀白色，試驗(yàn)對(duì)比工藝參數(shù)見(jiàn)表2。對(duì)打底成形較好的3對(duì)試件焊縫繼續(xù)進(jìn)行填充蓋面焊。對(duì)完成的焊縫進(jìn)行目視檢測(cè)及射線檢測(cè)，結(jié)果全部合格。板狀試樣進(jìn)行背彎試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果無(wú)開(kāi)口缺陷，檢測(cè)結(jié)果全部合格。2．3管試件焊接試驗(yàn)。在板狀試件上，掌握了使用免充氬保護(hù)劑進(jìn)行打底焊接的基本焊接工藝，管試件在5G位置立向上進(jìn)行打底焊接試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中焊縫接頭出現(xiàn)丙酮加入量過(guò)少、保護(hù)劑濃稠無(wú)法附著在管道內(nèi)壁上。采取保護(hù)劑分2次進(jìn)行涂刷，管試件的涂刷單邊寬度為5～6mm，厚度為3～4mm時(shí)焊接過(guò)程不易脫落，打底焊接時(shí)將保護(hù)劑涂抹在焊絲上使保護(hù)效果更充分。確定焊接工藝參數(shù)后，連續(xù)焊接5對(duì)試管，驗(yàn)證焊接連續(xù)性。成形較好的焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表3。在接頭焊接完成后，對(duì)焊縫背面的熔渣及多余的焊接保護(hù)劑進(jìn)行清理，使用木棒在焊口及附近區(qū)域進(jìn)行敲擊，使熔渣及保護(hù)劑脫落，P91鋼管接頭的敲擊應(yīng)在焊后熱處理完成后進(jìn)行。TP304，P91鋼管焊接接頭分別選取3對(duì)試件進(jìn)行射線檢測(cè)，所有的試件全部達(dá)到射線Ⅰ級(jí)合格。試件焊接接頭的拉伸、背彎、面彎、宏觀檢測(cè)結(jié)果均合格，化學(xué)分析結(jié)果合格，見(jiàn)表4。焊縫金相組織的晶界均未見(jiàn)氧化和低熔點(diǎn)共晶產(chǎn)物形成的痕跡，金相組織合格，如圖1，2所示。TP304鋼管焊接接頭進(jìn)行晶間腐蝕檢測(cè)，未見(jiàn)晶間腐蝕裂紋。P91鋼管焊接接頭硬度檢驗(yàn)，母材硬度HB217，HB218，HB219，焊縫硬度HB257，HB261，HB266，均合格。

3試驗(yàn)分析

3．1保護(hù)劑涂刷工藝對(duì)焊縫成形的影響。焊接前將管材內(nèi)表面坡口兩側(cè)各≥30mm范圍內(nèi)的油污、氧化皮等雜質(zhì)清理干凈，并打磨，直至露出金屬光澤，以避免母材本身的雜質(zhì)對(duì)焊縫產(chǎn)生不良的影響。保護(hù)劑涂刷厚度對(duì)焊縫背面保護(hù)效果規(guī)律如圖3所示。從圖3可見(jiàn)，保護(hù)劑的涂刷厚度在1mm時(shí)，焊縫背面易氧化，隨著保護(hù)劑的涂刷厚度增加，焊縫背面的保護(hù)成形逐漸變好，保護(hù)劑分2次進(jìn)行涂刷，厚度達(dá)到4mm時(shí)保護(hù)效果較好［1］，當(dāng)涂刷厚度超過(guò)4mm時(shí)，保護(hù)劑干裂，易脫落，焊縫成形較差，保護(hù)效果不佳。3．2組對(duì)間隙對(duì)焊縫成形的影響。焊接坡口的組對(duì)間隙是影響打底焊縫成形的重要因素，組對(duì)間隙為2mm時(shí)，焊縫并未完全焊透、成形不均勻，使得焊縫強(qiáng)度降低，造成焊縫區(qū)撕裂；組對(duì)間隙為3～4mm時(shí)，焊縫成形良好，背面余高為2～3mm；組對(duì)間隙為6mm時(shí)，熔池不穩(wěn)定，焊縫成形不均勻，間隙大、焊接時(shí)熱輸入大，熱影響區(qū)韌性降低影響試件的強(qiáng)度。因此，組對(duì)間隙取3～4mm能得到良好的打底焊縫。3．3焊接電流對(duì)焊縫成形的影響。采用保護(hù)劑涂刷背面保護(hù)的焊接接頭，打底焊時(shí)的焊接電流比正常采用氬氣進(jìn)行背面保護(hù)的焊接電流大5％～8％。焊接時(shí)的電流增大會(huì)促進(jìn)焊縫熔池的鐵液流動(dòng)性，減小熔池的表面張力，增大電流可以改善焊縫背面成形，當(dāng)焊接電流為85～90A時(shí)焊縫成形最好。焊接電流大于100A時(shí)，焊縫成形不穩(wěn)定，焊縫背面易氧化。

4結(jié)論

采用免充氬保護(hù)劑對(duì)TP304，P91鋼管進(jìn)行焊接，保護(hù)劑可以改善焊縫質(zhì)量，使焊縫背面不氧化，焊縫背面成形良好。焊接接頭的外觀、射線檢測(cè)、彎曲、宏觀、微觀、晶間腐蝕、化學(xué)成分等指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)試驗(yàn)，背面免充氬保護(hù)劑焊接工藝可以用于實(shí)際生產(chǎn)，將有效解決充氬困難焊口、“死口”、返修焊口的打底焊接問(wèn)題，縮短焊口充氬保護(hù)的準(zhǔn)備時(shí)間，提高焊接生產(chǎn)效率，降低焊接施工成本，保證焊接接頭質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

［1］鄭祥超．不銹鋼背面保護(hù)劑焊接性研究［D］．甘肅蘭州：蘭州理工大學(xué)，2012．

作者:丁超 王璐 趙冠鵬 李根 孫翔 單位:中國(guó)核工業(yè)第五建設(shè)有限公司