对顶TIG根焊工艺在大口径不锈钢管道焊接中的应用.pdf
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1、石油工程建设施工安装D01:10.3969/j.issn.1001-2206.2023.05.015对顶TIG根焊工艺在大口径不锈钢管道焊接中的应用罗晓军,宋满堂中国石油兰州石化公司,甘肃兰州7 30 0 6 0摘要:大口径不锈钢管道根焊焊接一般采用手工电弧焊、TIG焊和气保焊三种方式,各自存在优缺点,经分析对比后,确定在第二套硫磺回收装置环保达标升级改造项目大口径不锈钢316 L烟气管道焊接中,采用对顶TIG根焊工艺,即在焊缝两面采用两把焊枪同时进行TIG焊接,通过焊接试验确定了合理的焊接工艺参数,制定焊接工艺评定并在大口径烟气管道焊接中应用,提高了焊接质量和效率,取得了良好的效果。关键词:
2、大口径不锈钢管;对顶TIG焊;工艺参数Application of butt top TIG root welding process in the welding of large-diameter stainless steel pipesLUO Xiaojun,SONG MantangPetroChina Lanzhou Petrochemical Company,Lanzhou 730060,ChinaAbstract:The root welding of large-diameter stainless steel pipes generally adopts three meth
3、ods,namely manual arc welding,TIGwelding,and gas shielded welding,which have their advantages and disadvantages.After analysis and comparison,it is determined thatin the welding of large-diameter stainless steel 316L flue gas pipes of the second sulfur recovery units environmental complianceupgradin
4、g project,the but top TIG root welding process should be adopted,which means two welding guns are used on both sides of theweld for TIG welding at the same time.After determining reasonable welding process parameters through welding experiments anddeveloping welding process evaluation,it is applied
5、in the welding of large-diameter flue gas pipes,improving welding quality andefficiency,and achieving good results.Keywords:large-diameter stainless steel pipe;butt top TIG welding;process parameter1工程概况兰州石化分公司第二套硫磺回收装置环保达标升级改造项目310 4ta硫磺回收装置的烟气管道材质为316 L,规格为D630mm10mm。在烟气管道焊接过程中,由于不锈钢管道中存在Cr元素,易与氧气
6、结合发生氧化反应,导致Cr元素烧损严重,影响焊缝晶间腐蚀性能,因此根焊时需焊接方法焊材焊条手工电弧焊A022实芯焊丝TIC焊ER316L药芯焊丝气体保护焊保护气+药粉R316LT1-5对焊缝背面进行保护。对于316 L根焊常用的焊接方法有手工电弧焊、TIG焊、气体保护焊三种,对比见表1。采用手工电弧焊时,背面需要清根,对于不锈钢在碳弧气刨时存在渗碳的风险,一般采用角磨机打磨或者等离子气刨,费时费力。采用实芯焊丝TIG焊时,由于管径较大,焊接效率低,焊缝背面需要制作保护罩等工装进行充氩保护,一般表1焊接方法对比焊材成本/保护方式(元/kg)药皮42保护气4885优点成本低,焊缝质量稳定,焊材成本
7、低焊接过程稳定,接头质量优异,焊材成本低焊缝背面无需充氩保护缺点背面需清根焊缝需要充氩保护,焊接效率较低对焊材制造工艺要求高,质量不好的焊材容易出现药粉卷制不均勾、钢带与药芯比例配置不当的情况,导致焊缝背面保护不良被氧化,焊材成本高,熔敷率低第49 卷第5期83施工安装石油工程建设不建议采用TIG焊。采用药芯焊丝气保护焊具有背面无需充氩保护的优势,因此决定采用药芯焊丝气保护焊进行根焊。首道焊缝焊接完成后,发现焊缝背面局部氧化严重,见图1。利用该批次剩余焊丝重新焊接,仍然出现这种问题。经分析,认为是药芯焊丝内药粉不均匀导致局部焊缝背面焊接时保护不够。由于现场工期紧张,无备用焊材,因此决定采用其他
8、焊接方式。2.1试验准备2.1.1焊接设备焊接设备采用两台米勒2 5 0 DX多功能焊机。焊接采用对顶TIG焊,由两名焊工操作同时施焊。2.1.2焊接母材试验采用31 6 L板材,材质与现场一致。板材规格为1 0 0 0 mm500mm,厚度为1 0 mm,采用单V型坡口,由于对顶TIG焊熔深大,所以坡口应设1 2 mm钝边,试件如图2 所示,化学成分及强度见表2。焊前将试件坡口及坡口两侧30 mm内要清理干净,坡口型式见图3。79136L图1 焊缝背面局部氧化查阅相关资料,薄壁不锈钢容器中采用双面同步氩弧焊取得了良好的效果。双面同步氩弧焊即用两把焊枪同时对焊缝正反两面进行TIG焊接,本文称之
9、为对顶TIG焊。此焊接工艺具有TIG焊成熟、稳定的优点,又免去单面TIG焊时背面单独充氩的工序,焊接完毕后也无需清根。大口径不锈钢管道与薄壁不锈钢容器类似,因此,决定采用对顶TIG焊进行根焊。2焊接工艺参数的确定对顶TIG焊接方式较为特殊,需要两把焊枪同时施焊,与传统TIG焊有很大区别,公司制定的工艺评定已不能适用,而很多学者对对顶TIG焊的研究主要集中在熔池的熔透机制、力学行为、热量传输、特种材质等问题,不适用于该现场,没有可供参考的焊接工艺参数。因此需进行试验,确定适合该项目现场工艺管道的焊接工艺参数。质量分数/%对比项C标准值0.030实测值0.016图2 焊接试件6065外内图3焊缝坡
10、口/mm2.1.33焊丝焊丝采用ER316L(H 0 3C r 1 9 Ni 1 2 M o 2 Si),直径为2.0 mm,钨极采用2.4mm铈钨极。保护气体为高纯氩气,纯度应9 9.9 9%,含水量不应大于50mg/m。E R 31 6 L 焊丝的化学成分(见表3)和母材基本匹配,抗拉强度为6 1 5 MPa。2.2焊枪位置双面焊TIG一般有两种焊接方式,一种是两把表2 31 6 L试件的化学成分及强度屈服强度/SiMn1.02.00.4401.1502.73.0抗拉强度/SP0.0300.0450.0050.032Cr161817.08Ni121512.36Mo232.14MPa4805
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