海洋平台铜镍合金管焊接气孔控制研究.pdf

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1、第42卷第5期2013年10月船海工程SHIP&0CEANENGINEERINGV01．42No．5Oct．2013DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2013．05．051海洋平台铜镍合金管焊接气孑L控制研究黄红雨。杜渝，吴世品。张华军，郭云飞(1．上海振华重工(集团)股份有限公司，上海200125；2．上海海工装备高效智能焊接技术研究中心，上海200125)摘要：针对钻井平台铜镍合金管焊接气孔问题进行焊接试验与对比，分析气孔产生的原因并制定改造措施。从保护气体、密封装置和密封方式、焊接操作等方面进

2、行控制，焊后射线检测合格，无焊接气孔，确定铜镍管CuNi90／10的焊接工艺并应用于铜镍管的焊接生产之中。关键词：焊接气孔；铜镍管；保护气体；钻井平台中图分类号：U671．83文献标志码：A文章编号：1671-7953(2013)05-0201-03铜镍合金管具有良好的力学性能和抗海水腐蚀性能，广泛应用于船舶海水冷却管系和海洋石油钻井平台管系中¨引。铜镍合金管的应用既可减小管壁厚度和管子质量，又可延长其使用寿命。但铜镍合金管热膨胀系数和导电率远高于碳钢及低合金钢，焊接难度大、焊接时易产生气孔、氧化等缺陷，单面焊双面成形要求

3、内表面成形良好，焊后要进行x射线检测∞J。为此，本文对铜镍管焊接气孔问题进行对比试验，分析气孔产生原因并制定改进措施。1焊接试验1．1试验方法铜镍管为韩国进口CuNi90／10，管子规格为0329．6mm×4mm，填充焊丝为韩国现代SMT一7030，采用钨极氩弧焊GTAW，直流正接，焊接位置6G，焊前不需预热。焊接参数见表1，接头形式见图1。表1焊接参数焊前将坡口及周围20—50mm范围内用不锈钢刷清理干净；焊前管子两端密封，预先向管内收稿日期：2013—02—05修回日期：2013—03—21第一作者简介：黄红雨(195

4、4一)，男，硕士，高级工程师研究方向：钢结构制造工艺及设备E·mail：huanghongyu@zpmc．net氏图1接头形式通人一定时间氩气；管子对接处用胶带密封，施焊过程时边焊边将胶带揭开。1．2试验方案铜镍合金管焊接时，影响焊接气孔的因素较多，如母材、焊丝、保护气体、保护效果、焊接工艺、清理不净等均会造成焊接气孔H剖。为了分析铜镍管焊接气孔产生的主要原因，分别从母材、焊丝、保护气体及保护方式、焊接工艺等角度设计对比试验方案，见表2。2试验结果及分析根据试验方案进行焊接，焊后进行宏观缺陷检查和射线检测(RT)探伤，试验

5、结果见表3。通过方案1的对比试验发现，在相同的焊接条件下韩国铜镍管焊后产生大量气孔，而德国的铜镍管焊后气孔极少且不超标，满足RT要求。由此可知，韩国铜镍合金管的可焊性比德国的差，焊接气孔倾向性大。试验方案2和3，采用更高纯度的Ar保护(气体纯度t>99．999％Ar)，在表面进行重熔试验发现，焊接时起弧、熄弧处易产生气孔，焊缝其它201第5期船海工程第42卷表3试验结果方案材料焊接方式试验结果CuNi90／10RT不合格，9张片均有气(韩国)诈常孔，且1张超标1CuNi90／10焊接RT合格，9张片仅有1张(德国)有微小气

6、孔，且不超标，、CuNi90／10管子表面5道焊缝，其中4道在起。(韩国)重熔弧、熄弧处出现气孔．CuNi90／10坡口处2道焊缝，其中1道在起。(韩国)重熔弧处出现气孔。CuNi90／10正常RT不合格，起弧处、定位焊(韩国)焊接出现气孑L，管内表面出现气孔位置无气孔，如图2a)所示。因此，采用纯度≥99．999％Ar保护气体可以起到良好的保护效果。试验方案4，由于定位焊处清理不净，因此，在定位焊处易产生气孔，如图2b)所示；管内背面保护效果不良，易产生气孔，如图2c)所示。综上试验表明，采用的焊丝、保护气体可以满足要求

7、，但是由于生产应用的铜镍管材质焊接气孔倾向性较大，必须采取更严格的工艺要求和保护措施才能避免焊接气孔。202c)管内表曲处7“L图2试验结果(焊接气孔位置)3控制措施分析对比试验结果，在优化焊接工艺参数的基础上，分别从保护气体、保护方式、焊接操作等方面控制焊接气孔。1)保护气体。纯度由>199．99％氩气改为纯度I>99．999％的高纯Ar进行焊接。2)保护方式。改进密封装置、通气方式、现场密封方式、焊嘴尺寸等。①密封装置。原密封装置如图3a)所示，原密封装置未留出气孔，且硬纸板+胶带在受热后会脱落，密封不良。改进后密封装

8、置如图3b)所示，采用内推式密封罩，密封罩为夹海绵的胶合板或薄钢板，通气端密封，另一端留直径5—8mm的出气孔。②通气方式。焊接前，管子内部通氩气流量为20～25L／min，保持一定时间，保证管内空气排干净后进行施焊；焊接时，将背面气流量调小至10～15L／min。(注：管子直径、长度不同，通气时间不同