在石油化工裝置中，往往有大量的不銹鋼管道 （含爐管）需要現(xiàn)場焊接。伴隨著石化行業(yè)的迅猛發(fā)展，大型石化裝置越來越多地采用大規(guī)格管道，對現(xiàn)場的安裝施工就提出了更高的要求。為了保證管道的焊接質(zhì)量和管道內(nèi)部的清潔度，通常采用氬弧焊打底。采用氬弧焊焊接不銹鋼時，由于不銹鋼和氧的親和力很大，如果不采取焊縫保護(hù)措施，背面的焊縫金屬很容易在焊接過程中氧化，合金元素?zé)龘p，且易產(chǎn)生焊接缺陷，造成焊縫金屬的力學(xué)性能和耐蝕性下降。在不銹鋼管道氬弧焊時，為能保證焊縫背面的焊接質(zhì)量，必須采取有效的防護(hù)措施。本文就不銹鋼氬弧焊時幾種有效的焊縫背面保護(hù)方法進(jìn)行介紹。

 

 

石化裝置工程不銹鋼管道氬弧焊，一般采用管內(nèi)充氬的方法防止焊縫背面氧化。充氬方法主要包括整體充氬和局部充氬等。為節(jié)約工程成本并滿足施工要求，施工過程中應(yīng)結(jié)合管道的具體施工條件，靈活運(yùn)用內(nèi)部充氬的方法。

 

1.整體充氬法

 

對于小直徑管道或管件組對管道較短時，可采用整體充氬，該方法比較簡單。

 

整體充氬的方法是：將兩端用膠帶 （紙殼、橡膠板等）封口，由管子的一端充入氬氣，另一端封口上部打上一個3～5mm的排放孔，主要是防止收弧時管內(nèi)氬氣壓力過大，造成接頭收弧困難，產(chǎn)生凹坑等缺陷。另外，為了防止對口間隙處氬氣大量排放，事先可用膠帶封住一段管口，僅留出焊工一次連續(xù)焊接的長度。焊完這段后，撕開相同長度的膠帶，然后再施焊，依此類推，直至焊接完成。整體充氬如圖1所示。

 

 

圖1 整體充氮示意

1 充氮軟管；2 氮?dú)猓? 膠帶

 

2.局部充氬法

 

當(dāng)管徑較大、管路較長時，若直接向管內(nèi)充氬，焊接質(zhì)量不易保證，并且會浪費(fèi)大量的氬氣，增加工程成本。為節(jié)約氬氣，可采用局部充氬的方法。

 

局部充氬可采用水溶性紙法。組對前，在管內(nèi)距焊口兩側(cè)各150mm處貼水溶性紙，形成一組臨時堵板，然后在對口間隙處采用充氬針頭向管內(nèi)充氬氣 （見圖2）。當(dāng)管道系統(tǒng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)時，水溶性紙很快溶解于水，并隨水排除，不會造成不利影響。

 

 

另外，可制作充氬夾具進(jìn)行局部充氬保護(hù)，充氬夾具如圖3所示。焊接前將充氬夾具堵板事先放置于管子兩側(cè)，焊接完成后將夾具從管內(nèi)抽出。此種方法適用于不銹鋼管的地面預(yù)制，簡單易行。nextpage

 

3.反面保護(hù)盒法充氬

 

管道直徑只要人能進(jìn)入就可以采用跟蹤保護(hù)盒法充氬，保護(hù)盒滑動與正面焊接同步進(jìn)行。充氬時，氬氣流量不能過大，并且不能正對熔池送氣。

 

4.氬氣保護(hù)效果判斷

 

氬氣保護(hù)效果可根據(jù)焊縫顏色進(jìn)行判斷。焊接過程中，焊工可根據(jù)顏色調(diào)整保護(hù)氣，使焊縫達(dá)到昀好的保護(hù)效果。焊縫顏色和保護(hù)效果的對照見下表。

 

 

5.充氬保護(hù)的注意事項

 

（1）氬弧焊時焊縫背面應(yīng)提前送氣，流量適當(dāng)加大，空氣排出后，流量逐漸減小。焊接過程中應(yīng)不間斷地向管內(nèi)充氬。停焊時滯后停氣，使焊縫得到充分的保護(hù)。另外應(yīng)特別注意的是，空氣排凈后才能進(jìn)行焊接，否則影響充氬的保護(hù)效果。

 

（2）氬氣流量應(yīng)適當(dāng)。流量過小，保護(hù)不好，焊縫背面容易氧化;流量過大，焊接時產(chǎn)生渦流帶入空氣，保護(hù)效果也會變壞，同時會引起焊縫根部內(nèi)凹等缺陷，影響焊接質(zhì)量。

 

（3）氬氣入口應(yīng)置于封閉段盡可能低的位置，空氣排出孔應(yīng)置于封閉段昀高位置。因?yàn)闅鍤獗瓤諝庵�，從較低位置充入氬氣容易保證獲得更高的濃度，充氬保護(hù)效果也就更好。

 

（4）為了減少管內(nèi)氬氣從對口間隙處流失，影響保護(hù)效果，增加成本，焊接前可沿焊口間隙貼上膠帶，僅留出焊工一次連續(xù)焊接的長度，邊焊邊揭去膠帶。

 

 

背面自保護(hù)不銹鋼TGF系列焊絲是一種帶有特殊涂層的焊絲。焊接時，其保護(hù)藥皮會滲透到熔池背面，形成一層致密的保護(hù)層，使焊道背面不被氧化，冷卻后這層渣殼會自動脫落，用壓縮空氣或水沖的方式容易清除。這種焊絲的使用方法與普通氬弧焊實(shí)芯焊絲基本相同，涂層不會影響正面的電弧和熔池形態(tài)，焊縫金屬在性能上可滿足要求。

 

使用自保護(hù)焊絲不受管材規(guī)格、焊接位置等因素的限制，操作靈活，并且減少了充氬時的準(zhǔn)備工作。但由于焊絲表面有較薄的涂層，在焊接操作上出現(xiàn)了一些不適應(yīng)性，往往會出現(xiàn)內(nèi)凹等缺陷，因此對焊工的操作水平要求較高。自保護(hù)焊絲適用于焊縫打底，不宜用于第二層以上的焊道，否則易造成夾渣，且焊縫成形不美觀。采用全氬弧焊多層多道焊接時，宜與實(shí)芯焊絲配合使用。另外，目前市場上基本沒有性能穩(wěn)定的國產(chǎn)自保護(hù)不銹鋼焊絲，進(jìn)口自保護(hù)焊絲價格較貴，成本較高，因此在應(yīng)用上受到了一定的限制。

 

 

近年來，在石油化工、火電建設(shè)等工程的不銹鋼管道（爐管）焊接中使用了一種免充氬焊接保護(hù)劑。保護(hù)劑在供貨狀態(tài)下為粉末狀，使用時需要與甲醇或?qū)Ｓ谜澈蟿┗旌稀Ｗ鳛楸趁姹Ｗo(hù)劑，焊接過程中在焊接背面形成保護(hù)涂層，可以有效地防止焊縫背面的氧化。

 

保護(hù)劑的使用方法：

 

（1）首先把焊縫背面的油污等清除干凈。

 

（2）取出適量的保護(hù)劑，放于裝有適量甲醇（或?qū)Ｓ谜澈蟿�）的器皿中按比例混合，二者攪拌均勻后涂覆在管�?nèi)壁焊縫保護(hù)面上（寬度5～10mm）。需要注意的是：涂完后，在涂層表面會形成連續(xù)的粘合劑膜，在膜的下面包敷著粉末，所以不能對涂層進(jìn)行劃擦，以防粘合劑膜破損造成粉末外泄，從而影響保護(hù)效果。

 

（3）涂后放置5min，待干燥后即可進(jìn)行焊接。焊后在焊縫背面形成一種難溶的化學(xué)性質(zhì)呈惰性的薄膜，該薄膜緊緊地粘附在焊縫表面，對射線檢測沒有影響。

 

保護(hù)劑適用性好，可以使用正常的焊接電流進(jìn)行焊接，也可使用比正常焊接大10%的電流進(jìn)行焊接。保護(hù)劑對焊接操作沒有影響，不僅可以防止背面氧化，還會對焊縫背面的熔化金屬起到支托作用，得到優(yōu)良的打底焊道，而且不會出現(xiàn)焊瘤、咬邊或深度凹陷，焊接一次合格率高。

 

免充氬焊接保護(hù)劑操作簡單，即涂即焊，節(jié)省時間，效率提高。應(yīng)用在小管徑焊接時，其成本要比充氬保護(hù)稍高；但在固定口焊接或大管徑焊接時，值得推廣應(yīng)用。目前，免充氬保護(hù)劑的應(yīng)用在國內(nèi)處于起步階段。

 

 

針對不銹鋼管道氬弧焊而言，采用管內(nèi)充氬、自保護(hù)焊絲以及免充氬焊接保護(hù)劑等方法，均能很好地防止焊縫背面氧化，使焊縫的力學(xué)性能和耐腐蝕性能得到有效保證。

 

在實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)焊接工程量、管材規(guī)格和操作的適用性等因素綜合考慮，靈活選擇焊縫背面的保護(hù)方法，以確保焊接質(zhì)量，并昀大限度地降低工程成本。