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1、浅谈不锈钢管道氩弧焊的焊缝背面保护方法2009-09-23来源:《金属加工》(热加工) 作者:李晓松,王作东内容摘要:在石油化工装置中,往往有大量的不锈钢管道 (含炉管)需要现场焊接。为了保证焊接质量和内部清洁度,通常采用氩弧焊打底的焊接方法。本文详细介绍了不锈钢氩弧焊时,几种常用的焊缝背面保护方法。在石油化工装置中,往往有大量的不锈钢管道(含炉管)需要现场焊接。伴随着石化行业的迅猛发展,大型石化装置越来越多地采用大规格管道,对现场的安装施工就提出了更高的要求。为了保证管道的焊接质量和管道内部的清洁度,通常采用氩弧焊打底。采用氩弧焊焊接不锈钢时,由于不锈钢和氧的亲和力很大,如果不采取焊缝保护
2、措施,背面的焊缝金属很容易在焊接过程中氧化,合金元素烧损,且易产生焊接缺陷,造成焊缝金属的力学性能和耐蚀性下降。在不锈钢管道氩弧焊时,为能保证焊缝背面的焊接质量,必须采取有效的防护措施。本文就不锈钢氩弧焊时几种有效的焊缝背面保护方法进行介绍。 一、管内充氩保护 石化装置工程不锈钢管道氩弧焊,一般采用管内充氩的方法防止焊缝背面氧化。充氩方法主要包括整体充氩和局部充氩等。为节约工程成本并满足施工要求,施工过程中应结合管道的具体施工条件,灵活运用内部充氩的方法。 1.整体充氩法 对于小直径管道或管件组对管道较短时,可采用整体充氩,该方法比较简单。 整体充氩的方法是:将两端用胶带(纸壳、橡胶
3、板等)封口,由管子的一端充入氩气,另一端封口上部打上一个3~5mm的排放孔,主要是防止收弧时管内氩气压力过大,造成接头收弧困难,产生凹坑等缺陷。另外,为了防止对口间隙处氩气大量排放,事先可用胶带封住一段管口,仅留出焊工一次连续焊接的长度。焊完这段后,撕开相同长度的胶带,然后再施焊,依此类推,直至焊接完成。整体充氩如图1所示。 2.局部充氩法 当管径较大、管路较长时,若直接向管内充氩,焊接质量不易保证,并且会浪费大量的氩气,增加工程成本。为节约氩气,可采用局部充氩的方法。 局部充氩可采用水溶性纸法。组对前,在管内距焊口两侧各150mm处贴水溶性纸,形成一组临时堵板,然后在对口间隙处采用充氩
4、针头向管内充氩气(见图2)。当管道系统进行水压试验时,水溶性纸很快溶解于水,并随水排除,不会造成不利影响。 另外,可制作充氩夹具进行局部充氩保护,充氩夹具如图3所示。焊接前将充氩夹具堵板事先放置于管子两侧,焊接完成后将夹具从管内抽出。此种方法适用于不锈钢管的地面预制,简单易行。 3.反面保护盒法充氩 管道直径只要人能进入就可以采用跟踪保护盒法充氩,保护盒滑动与正面焊接同步进行。充氩时,氩气流量不能过大,并且不能正对熔池送气。 4.氩气保护效果判断 氩气保护效果可根据焊缝颜色进行判断。焊接过程中,焊工可根据颜色调整保护气,使焊缝达到昀好的保护效果。焊缝颜色和保护效果的对照见表1。5.充
5、氩保护的注意事项 (1)氩弧焊时焊缝背面应提前送气,流量适当加大,空气排出后,流量逐渐减小。焊接过程中应不间断地向管内充氩。停焊时滞后停气,使焊缝得到充分的保护。另外应特别注意的是,空气排净后才能进行焊接,否则影响充氩的保护效果。 (2)氩气流量应适当。流量过小,保护不好,焊缝背面容易氧化;流量过大,焊接时产生涡流带入空气,保护效果也会变坏,同时会引起焊缝根部内凹等缺陷,影响焊接质量。 (3)氩气入口应置于封闭段尽可能低的位置,空气排出孔应置于封闭段昀高位置。因为氩气比空气重,从较低位置充入氩气容易保证获得更高的浓度,充氩保护效果也就更好。 (4)为了减少管内氩气从对口间隙处流失,影响
6、保护效果,增加成本,焊接前可沿焊口间隙贴上胶带,仅留出焊工一次连续焊接的长度,边焊边揭去胶带。二、背面自保护不锈钢TGF系列焊丝焊接 背面自保护不锈钢TGF系列焊丝是一种带有特殊涂层的焊丝。焊接时,其保护药皮会渗透到熔池背面,形成一层致密的保护层,使焊道背面不被氧化,冷却后这层渣壳会自动脱落,用压缩空气或水冲的方式容易清除。这种焊丝的使用方法与普通氩弧焊实芯焊丝基本相同,涂层不会影响正面的电弧和熔池形态,焊缝金属在性能上可满足要求。常用的自保护焊丝见表2。 使用自保护焊丝不受管材规格、焊接位置等因素的限制,操作灵活,并且减少了充氩时的准备工作。但由于焊丝表面有较薄的涂层,在焊接操作上出现了
7、一些不适应性,往往会出现内凹等缺陷,因此对焊工的操作水平要求较高。自保护焊丝适用于焊缝打底,不宜用于第二层以上的焊道,否则易造成夹渣,且焊缝成形不美观。采用全氩弧焊多层多道焊接时,宜与实芯焊丝配合使用。另外,目前市场上基本没有性能稳定的国产自保护不锈钢焊丝,进口自保护焊丝价格较贵,成本较高,因此在应用上受到了一定的限制。 三、免充氩焊接保护剂的应用 近年来,在石油化工、火电建设等工程的不锈钢管
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