不锈钢厚壁管道的焊接实践

1概述

马钢2250mm热轧薄板生产线是马钢“十一五”技术改造和结构调整项目的关键生产线。其设计年产热轧带钢550万吨，其中冷轧原料225万吨，平整分割机组原料80万吨，横切机组原料50万吨，直轧商品辊195万吨。该工厂由马钢设计研究院转化负责设计。关键设备从德国进口，国内加工。主轧制线有10个液压系统，最大工作压力Pmax=29 MPa。本公司提供厚壁管材，均为德国DIN 2462标准中X6 CrNi默蒂17-12-2(以下同1.4571)不锈钢管。在液压管道的施工中，114.320厚壁管道的焊接是最苛刻和最困难的，数量高达40t。一方面，材料数量有限，另一方面，管道安装后的返工更加困难不锈钢钢管。

2焊接性分析

X6CrNiMoTi17-12-2不锈钢管主要用于轧机区和卷取机区的液压管道，要求焊头内表面成形良好，不凹陷，闪光小，通过X射线探伤，保证液压系统要求的洁净度和焊缝不低于二级标准。从表1的化学成分可以看出，X6CrNiMoTi17-12-2不锈钢属于铬镍18-8奥氏体不锈钢，但其化学成分与其他铬镍18-8 奥氏体钢，略有不同，主要是由于其钼含量高，但其焊接性好。

(1)铬镍奥氏体钢的热导率约为碳钢的1/3，线性膨胀系数比低碳钢大约50%。在自由状态焊接时容易产生较大的焊接变形。(2)焊缝的晶间腐蚀：碳化铬在焊接状态(焊接后未进行热处理的状态)下沉淀，从而形成贫铬层，这很可能发生在焊缝能量过大或多层焊接的情况下。(3)有一定量的稳定元素(钛、铌等)。)在焊接金属中。焊缝中稳定元素与碳的比例优于母材的规定值。(4)刀蚀：在焊接过程中，首先要减少焊缝附近的过热区域。(5)热裂倾向；所采用的焊接工艺应尽可能减少熔池过热和接头应力，减少焊接电流，尽可能采用小线能量和小截面焊缝。

3焊接材料的选择

虽然X6CrNiMoTi17-12-2不锈钢具有良好的可焊性，但对于镍含量小于10%~15%(见表2)的18-8系奥氏体钢，提高焊缝抗裂性的最有效手段是使焊缝成为 双相组织，特别是在底部密封焊道大或根部熔合的多层焊的情况下。当焊缝成分被母材稀释且不能获得足够量的相时，应使用更多相(4%~12%)的焊丝或焊条来增加奥氏体元素锰、碳和氮的含量

根据母材的实际化学成分(见表2)和焊接性分析，选择的焊丝类型为H0Cr20Ni14Mo3，直径为2.5mm，焊丝类型为A022，直径为2.5mm，其化学成分见表3和表4。

4焊接工艺

4.1焊接方法

对于壁厚=20mm、直径=114的厚壁不锈钢管，根据系统要求，前三层采用氩弧焊(TIG)焊接，后四层采用手工电弧焊覆盖面，可降低焊接成本，提高工作效率。4.2管道切割根据以往工程施工经验，不锈钢管道的切割和坡口加工一般304钢管采用等离子切割机进行，切割不规则。此外，如果大量使用尺寸为11420 a的X6CrNiMoTi17-12-2钢管

4.3.1坡口形式：焊接过程中，坡口按照《现场设备、工业管道焊接施工及验收规范》 (GB50236-98)的坡口形式加工(见图1)。以这种形式加工的坡口通常有0.5 ~ 1 mm的钝边，但在焊接11420 X6CrNiMoTi17-12-2钢管的过程中，发现钝边坡温州不锈钢管口在焊缝根部形成不良或熔合不良，这反映在X射线底片上，且未完全焊接，直接影响了底片评定效果。因此，在试件的焊接过程中，发现有钝边的坡口形成不良或熔合不良的现象。

4.3.2凹槽加工

在实际操作中，采用机械坡口机进行加工，用角抛光机加工毛刺，保证焊接质量。

4.4焊条、焊丝加工

焊条使用前应在150下干燥1 ~ 2小时，使用前应清除焊条表面的油污和杂物。

4.5管道内壁充气保护

对于X6CrNiMoTi17-12-2不锈钢管，焊接时可使用氮气(N2)或氩气(ar)保护管的背面，但氮气比氩气便宜，当要求不高时，填充N2更经济。对于要求介质高度清洁的系统，如要求油高度清洁的液压伺服系统，不锈钢管需要酸洗和冲洗。当管道中充满N2时，根部焊缝两侧变黑，在酸洗过程中很难去除，从而影响酸洗外观效果。如果氩气被填充，这种现象将会减少，并且焊缝在酸洗后会看起来明亮和美丽。