不锈钢管内充氮保护的tig焊工艺

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1、奥氏体不锈钢管内充氮保护的TIG焊工艺摘要在丘陵120×104Nm3/d气体处理装置工程中,采用价格低廉的氮气代替氩气充入0Crl8Ni10Ti不锈钢管内进行的TIG焊工艺试验表明：不锈钢氩弧焊焊缝背面充氮保护可有效防止焊缝背面氧化，氮无明显的溶入反应，对焊缝的组织和性能无不利影响，焊接质量可满足工程需要，且比充氩保护降低成本30％以上。主题词不锈纲焊接气体保护工艺试验1、序言钨极氩弧焊(以下简称TIG焊)由于易获得高质量的焊缝，尤其能获得优良的单面焊双面成形焊缝，在石油化工及电力建设等施工中得到了广泛的应用。但在用于不锈钢等高合金钢焊接时，焊

2、缝背面必须进行充氩保护。由于氩气价格昂贵，往往造成焊接成本的较大提高，工程实践表明，用于焊缝背面保护的用气量占整个TIG焊接用气量的60％～80％。因此，近年来国内外相继开发了背面保护软垫、背面保护焊剂、药芯焊丝等保护工艺，但在使用中仍存在价格昂贵,使用不便等一些问题，影响了推广应用。氮是一种惰性气体，某些特性与氩接近，且来源较广，价格仅为氩的5％--10％，工程中以氮代氩进行不锈钢T1G焊的焊缝背面保护无疑对降低施工成本具有重要价值。我们对0Cr18Ni10Ti钢管进行焊缝背面充氮保护工艺试验，研究管内充氮对焊接过程的影响，提出充氮保护工艺的

3、可行性，并找出适合生产需要的管内充氮的T1G焊工艺参数。2充氮保护TIG焊工艺试验2.1试验条件选用0Cr18Ni10Ti无缝钢管，规格Φ114×6，焊丝牌号HO0Cr2lNi10，直径2.5mm，焊丝及母材的化学成分见表1。选用直径2.5mm的铈钨极，氩气为工业一级纯氩，纯度≥99．95％，含水量≤50mg/m3；氮气为工业一级纯氮，纯度≥99．5％，含水量≤50mg/m3。焊缝背面采用管内整体充氮方法，充气参数的选择符合下式：U=1-e-k“≥99.9％式中u—充氮区域内氮浓度e—自然对数的底K—充装系数，K=Q／AQ—充气量A—充气区域容

4、积焊前采用化学方法或机械方法将不锈钢焊件坡口附近及焊材表面的油污清理干净，然后用不含硫的丙酮或乙醇进行脱脂处理。表1焊丝、母材及焊缝的化学成分项目CMnSiSPCrNiTi母材0.051.350.730.0060.02917.849.650.28焊丝0.051.680.590.0190.02118.669.650.10充氩焊缝0.061.590.450.0090.01718.269.420.17充氮焊缝0.051.370.450.0100.03218.269.370.172.2工艺性能试验用正交试验法优化焊接工艺参数，确定选表2所列参数焊制试件

5、(一组包括三个试件，预充气10min后施焊)，焊后进行焊缝外观及射线探伤检验，结果X射线探伤检验全为I级(按JB4730-94标准)，焊缝根部成形良好，无氧化夹渣、无根部熔合不良及焊瘤等现象，焊缝背面颜色为金属本色银白色。表2焊接工艺参数表试件编号焊接电流(A)焊接电压(V)焊接速度(cm/min)正面保护气流量(L/min)背面保护气流量(L/min)充氮18012-144-58-123-5210012-144-58-128-1238012-144-58-123-5410012-144-58-128-12充氩58012-144-58-123-

6、568012-144-58-128-123、试验结果3.1焊缝的化学成分及力学性能焊缝的化学成分分析结果见表1。工程中不锈钢管主要在低温条件下使用，我们对焊接接头按照GB2651-89《焊接接头拉伸试验方法》、GB2653-89《焊接接头弯曲及压扁试验方法》、GB2650-89《焊接接头冲击试验方法》规定进行了的力学性能试验，结果表明：所有接头拉伸试验均断于母材，σb为508-596Mpa；弯曲无裂纹：焊缝冲击功>60J，且充氮保护与充氩保护焊缝的冲击功无明显的差别；按照GB4334.5—85“不锈钢硫酸—硫酸铜腐蚀试验方法”进行晶间腐蚀试验，

7、晶间腐蚀试样经16h煮沸后进行180’弯曲(沿熔合线)，用10倍放大镜检查无裂纹，结果全部合格。3.2焊缝中δ铁素体和氮、氧含量测定用磁性铁素体测定仪根据GBl954—80“铬镍奥氏体不锈钢焊缝铁素体测量方法”测定焊缝中的δ铁素体含量，用红外线吸收分析仪测定焊缝中的氧、氮含量，结果见表3。从表3可以看出：背面充氮保护焊缝与背面充氩保护焊缝中的氧、氮含量接近，且焊接电流及背面充气流量的变化未引起焊缝中的氧、氮较明显的规律性变化。由此可见，焊缝背面充氮保护对缝中的氧、氮含量影响很小，焊缝金属无渗氮、渗氧现象。表3焊缝中的氧(O)、氮(N)及δ铁素体

8、(δ—F)含量试件编号δ—FON充氮16.50.010.0126.60.00690.01335.40.00890.01447.50.010.01充氩5