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浅析薄壁不锈钢焊接技术

发表时间：2021/4/16 来源：《中国科技信息》2021年5月作者：苗涛、霍建军、牛爱东

[导读] 本文简要介绍了薄壁不锈钢焊接的技术、方法和焊接的工艺参数。

中国石化胜利石油分公司地面工程维修中心孤东维修服务部山东东营苗涛、霍建军、牛爱东 257231

摘要：本文简要介绍了薄壁不锈钢焊接的技术、方法和焊接的工艺参数。
关键词：薄壁不锈钢焊接工艺
        薄壁不锈钢由于具有良好的耐腐蚀性和耐热性，在石油化工行业中应用的比较广泛。大庆油田工程建设有限公司化建公司近些年来多次施工薄壁不锈钢的焊接，通过反复研究、试验、总结，终于摸索出了一套比较合适的焊接工艺，确保了焊接质量。下面结合实际以1Cr18Ni9Ti，厚度为0.5～2mm为例简要介绍该焊接技术、方法和焊接的工艺参数，仅供交流参考。
        1、1Cr18Ni9Ti薄壁不锈钢的性能及焊接性
        1.1 1Cr18Ni9Ti薄壁不锈钢的化学成分与力学性能(表1、2)
        1.2 1Cr18Ni9Ti薄壁不锈钢的焊接性
        1Cr18Ni9Ti是低碳纯奥氏体不锈钢，焊接性较好，不易产生晶间腐蚀，但不锈钢的导热系数小，线膨胀系数大，接头在冷却过程中易形成较大的拉应力。焊接热输入较大时易产生热裂纹，而薄壁的焊接钢性小，更易产生较大的焊接变形。
        2、焊接工艺
        2.1焊接方法的选择
        以1Cr18Ni9Ti，厚度为0.5～2mm不锈钢的焊接为例，焊缝要求双面成型，光滑无毛刺，不允许咬边和未焊透。材料在焊接中的问题与热量的输入量关系最密切，当热输入量大，冷却较慢时，易产生热裂纹、腐蚀开裂和变形。焊接方法中，正接直流钨极氩弧焊的热输入量较小，且氩气流除了保护高温金属外，还具有一定的冷却作用，提高焊缝的抗裂能力，减少焊接变形。另外钨极的发热量也较小，并且钨极电弧稳定，在很小的焊接电流下仍可稳定燃烧，特别适合薄壁的焊接。钨极氩弧焊中电弧还有自动清除工件表面氧化的作用，由于填充焊丝不通过电弧，故不会产生飞溅，焊缝成形美观。因此1Cr18Ni9Ti薄壁不锈钢的焊接宜选择正接直流钨极氩弧焊的方法。
        2.2焊材的选择
        焊材型号：R316LT1-5(Med316-b5hs)；规格：φ2.0mm焊丝，氩弧焊钨极采用φ2.5 mm的Wce-20钨极，保护气体为氩气，氩气纯度在99.96%以上。
        3、焊接工艺参数的确定
        3.1钨极直径的选择
        钨极直径根据壁厚薄程度选择，壁越厚所需电流越大，钨极直径要相应增大，反之则小。

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但是一定的钨极直径具有一定的极限电流，如果焊接电流超过钨极可能承受的极限电流，钨极就要强烈发热，甚至融化蒸发，引起弧不稳，焊缝夹钨。所以必须根据实际情况选择。（见附表3）
        3.2 焊接电源种类与极性
        应选择直流电源，正接法。因为阴极斑点在钨极上比较稳定，电子发射力强，电弧稳定，可采用较大的许可电流，因而钨极烧损少，焊接质量有保证。
        4、焊接工艺要求
        (1)组对时内壁对齐，对口间隙O～0.1mm。组对大都是定位焊，定位焊点的间距根据被焊材料的牌号、厚度、接头型式而定。不锈钢比低碳钢的线膨胀系数大，焊接变形大，故点焊应小。对较薄易变形的焊件，间距也应小，对钢性较大和裂纹倾向大的焊件，为避免焊点开裂，应采用长焊点，并缩短定位焊点尺寸。应保证完全焊透和连接可靠，焊点应低平，并不宜过长、过宽、过高，以免影响焊缝成型，点焊时应使氩气在点焊处停留到焊点凝固不受氧化。如发现点焊开裂，应及时处理，防止缺陷留在焊缝内。点焊方式采用过桥方式，焊点厚度为70%壁厚。(2)焊接时，由于不锈钢和氧的亲和力很大，可在管内侧充氩气保护，以保证内壁成型焊缝不受氧化，并防止熔焊金属过烧产生焊接缺陷。对管径小的管道，可采用整管充氩。在焊接过程中，为了减少热输入，焊丝不许摆动，采用窄焊道焊接每道焊缝焊完后应仔细检查焊缝表面，每层焊缝间的接头应错开50mm 左右，层间温度不得超过6O0C。焊缝收尾处打磨成斜坡状，焊至斜坡时暂停送丝，用电弧把斜坡处熔化成熔孔，最后收口，收弧时应填满弧坑。焊接快结束时，应减少氩气流量，防止气压过大使焊缝凹陷。(3)不同壁厚的焊件对接时，必须将厚壁件磨成450坡口，薄壁件磨成200坡口。防止焊接时薄壁件已熔化，而厚壁件仍未达到熔点温度。
        5、质量检验
        外观检查：焊缝熔合良好，呈圆弧形过渡，表面光滑，没有毛刺和凸凹不平之处，焊接接头表面无肉眼可见的裂纹、凹陷、缺肉、未焊透等缺陷。内部检查：对部分焊缝进行了X射线探伤检验。经检验，内部无裂纹、未熔合、夹渣、气孔等超标缺陷。
        6、焊后的表面处理
        不锈钢焊接后，焊缝及焊缝周围有氧化及焊斑，需要进行处理。用不锈钢刷将焊接处的焊屑除去，刷净，然后用刷子涂上除斑剂，除斑剂配比如下：
酸洗液配比：盐酸(比重1.19)20ml、水100m1、硝酸(比重1.42)3Om1。钝化液配比：硝酸(比重1.42)5%、重铭酸钾2%、其余为水。涂上去斑剂后，滞留l0分钟，然后用强水流冲洗，再用钝化液钝化，去斑剂中加适量的硅藻土制成膏状，便于垂直表面或水平面下部焊缝的处理。去斑剂有很强腐蚀性，因此，使用过程中要带防腐手套及防护眼镜。
        7、结语
对于薄壁不锈钢现场焊接，采用直流钨极氩弧焊机正接法，能够获得高质量的焊接接头。焊缝双面成形，过渡均匀、光滑，无毛刺，能满足生产工艺要求。
参考文献
[1]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册[M].北京:机械工业出版杜,1992.
[2]叶秀华.焊接施工技术[M].四川:四川科技出版社,1991.