药皮焊丝焊接不锈钢管道应用探讨

摘 要：传统不锈钢管口在进行单面焊双面成形焊接时，由于根部金属易氧化烧损，因此一般情况下焊接时都是采用背面冲氩保护，但是管内充氩在现场施工时难度大，如现场设备，罐体联头和长管道焊接时充氩量相当大，连接大小头、三通、弯头等充氩极困难，特别是高空作业更不利于施工，直接影响焊接质量。采用不锈钢打底焊丝+TIG工艺的保护机理：背面焊缝利用焊丝熔化产生的熔渣和其合金元素的冶金反应来进行保护，正面焊缝依靠氩气、渣和合金元素进行保护，很好地解决了焊接质量不易保证的缺陷，为在线检修提供了新的焊接方法。

关键词：在线更换；药皮焊丝；TIG焊

中图分类号：TG421 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0043-01

2015年八钢公司南疆分公司动力分厂氧气管道（不锈钢：Φ377×9mm）使用1年中，部分三通和弯头爆裂，需在线更换，在两次更换中，经射线检测焊缝均不合各，其缺陷都是背部氧化未熔合，共计21道焊口，管道压力为16Mp，主要给各厂输送高压氧气。为解决此问题，我们采用了不锈钢药皮焊丝TGF308L底层的焊接方法，具体如下[1]：

1 焊接材料与工艺

1.1 氧气管道材料

不锈钢氧气管道及三通、弯头均是国产0Cr18Ni9奥氏体不锈钢材料，规格为Φ377×9mm。焊丝型号：TGF308L（上海电力生产）规格为Φ2.5×1000mm，药皮焊丝熔敷金属的化学成分分别是C≤0.030%、Si≤（0.30-0.65）%、Mn（1.0-2.5）%、S≤0.030%、P≤0.035%、Cr19.50%-22.00%、Ni9.00%-11.00%，与母材0Cr18Ni9基本相符。

1.2 坡口尺寸的选择

V形坡口，坡口角度50°±2°，钝边1mm，对口间隙3-8mm。由于奥氏体不锈钢的导热系数小而线膨胀系数大，焊接变形大。如果焊接时选用的坡口，则会增加填充金属，增加焊枪的摆动距离，降低了焊接速度，加大了变形量，增加了焊缝在高温段的停留时间，增加了产生晶间腐蚀及热裂纹的可能性，所以在保证焊缝质量及焊工易操作的前提下，应适当减少坡口尺寸。根据我的经验，将坡口尺寸选择为50°±2°比较合适。由于药皮焊丝比同直径的实芯焊丝外径大2-3mm，保证内填丝所以坡口间隙比实芯焊丝的间隙增加2mm，有利于熔渣流到焊缝根部及背部以保护根背部焊缝不受氧化，利于背部成形。在对口时上部间隙比下部间隙大4mm左右，以补偿焊接过程中的收缩量。

1.3 层间温度的控制

奥氏体不锈钢焊接中，控制层间温度对避免产生晶间腐蚀及热裂纹尤为重要，并可控焊缝根部的氧化，因此焊接时应尽量选用小线能量快速焊。层间温度控制在50℃-60℃为宜。

1.4 焊接工艺参数

焊接前将坡口内外边缘10-20mm范围内表面的油污、水、锈等清理干净，露出金属光伞：附庸ひ詹问为：第一层：焊丝型号TGF308L，焊丝直径2.5，焊接电流（100-110）A，焊接速度50-70mm/min。第二层，焊丝型号ER308L，焊丝直径2.5，焊接电流（90-100）A，焊接速度50-70mm/min。第三、四层，焊丝型号ER308L，焊丝直径3.0，焊接电流（90-110）A，焊接速度50-70mm/min。

2 焊缝外观检验、无损检验及耐压试验

（1）焊缝外观成形良好，尤其是焊缝背面成形美观，无焊瘤、未熔合、未焊透等缺陷。（2）射线检测按照JB/T4730《承压设备无损检测》标准进行，焊缝100%探伤，II级以上为合格。（3）耐压试验按照GB/T20801《压力管道规范工业管道》标准进行，经1.15倍设计压力测试强度合格，无泄漏。

3 焊接操作要领

（1）操作时，电流应比焊实芯焊丝时大，焊枪要做圆弧形摆动，其目的是使铁水和熔渣加速分离，便于观察熔池，使熔孔清晰明亮，同时也可增加母材坡口两侧的热输入量，防止出现单边未熔合。由于氩气没有吹力再有熔渣的阻碍，铁水比实芯焊丝背部透的少，为了保证背面成形，在填丝送，填到熔池的1/2处，并向内稍压一下，以此手法保证根部熔透并防止出现内凹。（2）焊丝端部始终处于氩气保护之中，防止合金元素的氧化，烧损，使熔渣尽快浮出，根据情况可用焊丝对高温熔池进行适当搅拌，不宜依靠降低焊接速度来促使熔渣浮出。（3）要获得美观的焊缝很大程度上取决于正确掌握熔池温度。当发现熔池增大出现下凹，说明熔池温度过高，这时应迅速减少焊枪与工件的夹角，并加快焊接速度。当熔池小焊缝窄而高时，说明熔池温度低，这时应增大焊枪与工件的夹角，减慢焊接速度，减少焊丝添加量。（4）0Cr18Ni9不锈钢在450-850℃温度区加热，常发生沿晶界的腐蚀破坏，称为晶间腐蚀。为防止打底层焊缝金属产生晶间腐蚀，应以快焊快冷为原则，尽量采用小的焊接热输入、快焊速、短弧焊、小幅摆动，若有条件一边焊接一边用冷水冷却。（5）焊接时焊枪要等速移动，禁止抖动。

4 结语

（1）不锈钢管道采用单面焊双面成形工艺焊接，根部焊道采用药皮焊丝手工钨极氩弧焊时，焊缝内部不用通氩气，焊工操作起来简便、快捷具有高效、低成本的特点，同时也能很好地保证焊接质量。（2）采用药皮焊丝工艺性能好，焊接工艺操作简便，电弧稳定、飞溅小、脱渣容易、焊缝成形美观，熔敷金属性能满足相关标准规定。此工艺方法可应用于其他奥氏体不锈钢管子的打底层的焊接，值得在我公司设备安装检修中推广应用。

参考文献

[1]焊于燕，吴祖乾，编写.接材料选用手册[M].上海科学技术文献出版社，2004.