1、不銹鋼材質的焊接工藝措施在尕斯聯合站 的應用及效果分析2004年 9 月青海石油第 22 卷第 3 期 不銹鋼材質的焊接工藝措施在尕斯聯合站 的應用及效果分析 芮黑強 '周曉林(青海油田分公司采油一廠 ) 摘要通過焊接工藝性能對比試驗 ,總結出了避免不銹鋼材質在手工電弧焊焊接時 易產生裂紋和焊縫剝離現象的工藝措施 .保證設備管網的焊接質量經實踐證明在尕斯 聯合站 .油區,氣區裝置安裝 ,修補 ,堆焊及焊接都得到了實踐及應用 ,并取得了良好的效果 . 主題詞不銹鋼材質 (oCrl8Ni9Ti 和 ICrl8Ni9Ti) 不銹鋼管材和板材手工電弧焊條 奧102.奧122和奧132的修補，堆

2、焊及焊接在現場中的應用I, 前言隨著青海油田的不斷發展和采油一廠尕斯聯合站的設備,管網的不斷更新和改造不銹鋼設備及管材在尕斯聯合站的應用越來越廣,其中油區的不銹鋼換熱器芯子 ,南區的螺旋管式換熱器 ,氣區的進口負壓機 ,裝置區的高速泵 ,輕烴流量計和膨脹機都是尕斯聯 合站的主要設備 ,要求其具有良好的耐腐蝕性能和耐高溫及耐低溫性能.由于在工作狀態下受有害介質的危害 ,常發生焊縫裂紋及焊縫剝離現象 ,對其進行修補和堆焊時采用的是奧 氏體不銹鋼焊條 ,這種焊條的各種性能和母材具備的各種性能略有不同.從而使焊縫金屬淬硬傾向性相應增大 ,焊縫金屬的硬度增加 ,塑性降低 ,焊縫金屬易產生裂紋和剝離現象

3、,直接 影響設備的焊接質量 .針對這種情況 ,經過反復的試驗對比 ,最后經過焊前預熱和焊后熱 處理的工藝措施 ,從而圓滿地解決了這一難題 ,滿足了生產正常運行的需求 .2, 材料(1)母材oCrl8Ni9Ti和1Crl8Ni9Ti奧氏體不銹鋼管材和板材，規格是f20 x 3mm和f60X 4mm的管材和厚度為 8mm 的板材.奧氏體不銹鋼在焊接過程中最容易產生貧鉻現象,從而產生脆'芮黑強.男,電焊技師 ,現采油一廠尕斯聯合站工作 .通訊地址 .青海省花土溝鎮郵 編 :816400第 22 卷第 3 期芮黑強 :不銹鋼材質的焊接工藝措施在尕斷聯合站的應用及效果分析 89斷,所以在手工電弧

4、焊時 ,如何控制貧鉻現象的產生是整個焊接過程的關健 .1) 貧鉻現象的產生 :貧鉻區產生的原因是由于溫度升高時 ,碳在不銹鋼晶粒內部的 擴散速度大于鉻的擴散速度 ,因此多余的碳會不斷地向奧氏體晶粒邊界擴散,與鉻化合,在晶間形成碳化鉻的化合物 .由于鉻的擴散速度較小 ,來不及向晶界擴散 ,所以在晶間 所形成的碳化鉻所需要的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內部,而是來自晶界附近 ,結果就使晶界附近的含鉻量大大減少，當晶界的含鉻量小于12%8ff就形成了貧鉻現象.2) 控制貧鉻現象的發生的方法是 : 在焊后將焊接接頭加熱到10501150 C ,此時碳就重新熔人奧氏體組織. 將焊接接頭加熱至850一 900

5、E保溫2小時，使奧氏體晶粒內部的鉻有充分時間擴散到晶界 ,使晶界的鉻含量回復到 12%（2）焊材焊接材料主要選用奧102,奧122和奧132電弧焊條,規格是f3.2mm,長度350mm,其丿、性能是含碳量中高 ,焊層淬硬傾向大 ,堆焊層的金屬硬度大 ,塑性低,焊縫金屬易出 現裂紋及剝離現象 .A102,A122,A132 焊條主要性能及化學成分序號機械性能化學成分 （%）抗拉強度（mpa/mm）延伸率（）碳鉻鎳AIO2>55>3 O<O.O8l8. 218 IIAI22>55>25<O.O82o. 247IOA

6、I32>55>25<O.O8l8.2l8 II3, 主要設備焊接設備采用 ZX7-400S 型逆變電源 ,陡降外特性 .由于奧氏體不銹鋼焊條焊芯的電阻大,焊接時用交流電源比用直流電源更容易發紅 ,發熱,焊接停頓時焊藥容易脫落 , 所以應采用逆變電源焊接 .焊接過程中應配備加熱器 （可用氧乙炔氣焊代替 ）用做焊接熱 處理工藝措施使用 .焊接工藝規范參數表焊條直徑衄焊接電流A電弧電壓V焊接速度厘米/分3.2IO522 2528 左右熱處理工藝參數預熱溫度C焊后熱處理溫度C30o 一 500I050 一?II5O青海石油 2004年 9月4, 焊接工藝性能試

7、驗 我們做了四組在不同條件下的焊接工藝對比試驗 .如下表 : 序號焊前預熱焊后熱處理裂紋剝離l 不不存在存在2 不熱存在存在3 預不存在未見4預執未見未見從焊接工藝性能對比試驗的結果可以看到 ,焊接不銹鋼工件時 ,在采用焊前預熱和 焊后熱處理的工藝措施下 ,焊縫金屬的裂紋和焊縫剝離現象均未發生 ,由此可以這樣認 為,只要 采取合適的焊前預熱和焊后熱處理工藝措施就能保證焊接質量和滿足焊接要求 . 5,操作過程1, 先將所要補焊或焊接的部位清理干凈清除油，銹，水等污漬便十操作做好防火 準備.2, 將所要焊接的工件用加熱器或用氧乙炔焊加熱至 300 5oOC之間恒溫20分鐘 左右,方可開始焊接 .3

8、, 焊前先將焊條用150200E的溫度烘干I小時，放人保溫桶保溫，以防回潮.4, 為了防止在焊接過程中其它雜質混人焊縫，焊接時必須把焊縫兩側20 一 30mm 的范圍內擦洗干凈 ,涂上石灰粉 ,防止焊渣飛濺燒傷金屬表面 .6, 焊接工藝I,由于奧氏體不銹鋼的膨脹系數非常大，冷卻速度較為緩慢，所以焊后工件變形大， 電阻率高,焊接時易發紅 ,發熱,所以焊接時一定要采用合理的焊接順序和正確焊接 規范,必要時還可采用剛性固定 ,采用小電流點焊焊接 ,以縮小熱效應區 ,最好采用對稱點焊,減小變形.為防止焊接裂紋 ,剝落及熱變形現象的發生 ,焊接時用快速窄焊道 ,手要穩 ,焊 條盡可能不做橫向擺動 .2,

9、不要隨便在焊件上引弧 ,以防止產生弧痕 ,降低耐腐蝕能力 .正式焊接時應設置引 弧板 ,在焊縫收尾處也應設置滅弧板 ,以保證良好的焊接質量及防腐效果 . 3,采用多層焊 .根據工件所承受的工作壓力及施工要求來決定 ,中壓可采用三層 ,高 壓或超高壓可采用四到五層 .層間溫度要速冷 ,一道焊縫后都要徹底清除熔渣 ,并 仔細檢查有無缺陷.第一道焊縫冷卻到60 C以下時，處理好缺陷后方可進行第二道焊縫的 焊接.第二道焊縫應疊壓在前一道焊縫的邊緣 ,以此類推 .從而使焊縫得到了比較平滑的過渡 堆焊層第22卷第 3期芮黑強 :不銹鋼材質的焊接工藝措施在尕斯聯合站的應用及效果分 析 91的高度應保持在相應

10、的焊接施工范圍內 .7, 焊后熱處理將焊接工件焊縫加熱至10501150 C之間,然后快速冷卻 .方法:可用冷水直接噴到所焊的工件焊縫上 ,以達到快速冷卻的目的 ,從而使焊縫金屬的淬硬組織得到改善 , 防止焊接材料及母材中碳的集中 ,也防止了奧氏體不銹鋼 晶界鉻含量的降低 ,從而減少裂紋及焊縫剝離的產生 ,同 時提高焊縫的抗拉強度和韌性 .8, 焊接檢驗及生產運行中的效果焊后檢驗不可少 .通過此工藝措施焊接的不銹鋼材質 的焊縫均未出現焊縫裂紋及焊縫剝離現象 ,焊縫表面光滑 平整 ,波紋成形美觀 .通過各種檢驗也未發現其它焊接缺陷存在,表明焊接成功 .通過這種焊接工藝措施焊接不 銹鋼管材和板材在

11、尕斯聯合站的生產實際應用中取得了 較好的效果 .例 1. 南區 3 號螺旋管式換熱器 , 由于在工作狀態 下長時間受有害介質危害的因素 ,使換熱器容器壁焊縫 產生了 30mm 左右的剝離現象 ,通過采用不銹鋼的堆 焊工藝,對其采取了合適的熱處理工藝措施 ,焊接成功 , 從修補堆焊后至今 ,該換熱器已連續運行了三年以上未 發生任何事故 .例 2. 氣區進口負壓機 ,由于機油溫度達不到要求圖 2 負壓機蒸汽盤管焊接效果圖 3 輕烴流量計焊接安裝效果從而降低了輕烴產量 .采用在負壓機人孔蓋開孔 ,在負壓機內加入 20X3mm 的 lCrl8Ni9Ti奧氏體不銹鋼盤管 ,通人蒸汽 ,利用蒸汽溫度對負壓機機油進行加溫 ,從而達到效 果.裝置區輕烴流量計的安