316L不锈钢焊接质量控制

2015-12-31李永朝李志凯

山西化工 2015年4期

李永朝，李志凯

（山西省工业设备安装有限公司，山西太原 030012）

对某化工工程中主要介质为硫铵母液的316L不锈钢管道进行焊接，通过焊前准备、施工、验收3个阶段质量控制，探索保证316L不锈钢管道焊接质量的措施。

1 316L不锈钢管管道材质特点［1-2］

316 L不锈钢材料，牌号022Cr17Ni12Mo2，化学成分为：w（C）≤0.03%，w（Si）≤1.00%，w（Mn）≤2.00%，w（P）≤0.035%，w（S）≤0.03%，w（Ni）＝10.0%～14.0%，w（Cr）＝16.0%～18.0%，w（Mo）＝2.0%～3.0%。管道具有优良的耐点蚀性、耐高温性、抗蠕变性能以及良好的抗晶间腐蚀能力，在石油、化工、机械仪表等工业输送管道中常用于输送硫酸、醋酸、甲酸、磷酸等介质。

2 焊前准备

1）焊接前，应根据316L不锈钢管道焊接性能进行焊接工艺评定。焊接工程师应依据焊接工艺评定报告，编制焊接作业指导书。焊工应按指导书进行焊接。

2）焊接人员。焊工持有的焊工操作合格证，其合格项目要与施焊项目相适应，并在规定的有效期内。

3）焊接机械。316L不锈钢焊机采用交直两用的逆变式弧焊机。逆变式弧焊机设有多种保护功能，焊机可靠性高，引弧性能好，焊接电弧稳定。

4）焊接材料的选用。焊接材料的选择应遵循“等成分”原则，选H03Cr19Ni12Mo2Si氩弧焊用焊丝，并以手工电弧焊用焊条E316L（A022）作为填充材料。

3 焊接工艺［3］

3.1 焊接参数

316 L不锈钢管道焊接应采用小电流、短电弧、窄焊道、快速焊。多层焊时要严格控制层间温度，使层间温度小于60℃，避免碳化物析出敏化及晶间腐蚀。焊接完毕后，应采取措施，使焊缝快速冷却，起到还原的作用。具体参数见第66页表1。

3.2 管道的焊接

316 L不锈钢管道施焊时，管内应进行充氩气保护。采用专用可溶纸封堵的方式对管内充氩气保护。焊前，应将待焊处的油、污、锈、垢、毛刺清理干净。

316 L不锈钢管道焊接应采用小电流、快速焊，电弧作小跨度的摆动将坡口两侧熔化好，尽量减少焊缝截面积，焊条不作横向摆动。

管道焊接收弧时要成缓坡形，严禁在焊接点外引弧。引弧要用引弧板。收弧时必须填满弧坑，防止弧坑裂纹。

焊接过程中，焊接处应采取强冷措施，减小焊接区在450℃～850℃停留时间。

多层焊时，层间温度＜60℃，每焊完一层焊缝，应仔细清除焊渣。与腐蚀介质接触的焊缝应最后施焊。

表1 焊接参数

3.3 焊接变形控制

防止焊接变形应采用选择合理焊缝形状及尺寸、焊接电流、焊接顺序、合理的工艺等措施。

1）合理选择焊缝形状及尺寸。对于壁厚≥12mm的管道，对接接头选X形坡口代替V形坡口。减少熔敷金属总量，以减少焊接变形。

2）焊接热输入小时，可减少焊接变形。焊接电流见表1焊接参数。

3）合理的施焊顺序可将连续焊分成分段焊，并适当地改变焊接方向。推荐采用对称分段焊接，既可增大接头的冷却速度，又可减小焊接应力。具体分段方法见图1。但是，采用分段焊后，由于接头增多，应注意焊缝接头的质量。

图1 分段焊接分段方法

4）工艺措施。a）刚性固定。管道用夹具或临时支撑等措施增加焊接时的刚度，以限制焊接变形；b）反变形。管道组对时，与焊接变形相反方向的预先反变形，以抵消焊接后变形。

5）焊接变形的矫正可采用机械矫正法、火焰矫正法。采用火焰矫正法时，根据不同焊接变形分别采用点状加热法、线状加热法、三角形加热法。

4 焊缝质量检查

焊缝质量检查包括焊前、焊中和焊后3个阶段。施焊过程中，焊工对自己所焊焊缝应及时清理干净，包括药皮、飞溅等，按要求进行自检。焊完后，立即清理干净焊缝表面，进行外观检查。焊缝表面不得有漏焊、未熔合、焊瘤、气孔、夹渣、裂纹、烧穿等缺陷，焊缝的高度、宽度和表面没有突变。焊缝的咬边深度不得大于0.5mm，咬边的连续长度不得大于100mm。焊缝两侧咬边的总长度，不得超过该焊缝长度的15%。无损检测不得有裂纹、未焊透、未熔合、夹渣、气孔等缺陷。

5 酸洗和钝化处理

316 L不锈钢管道因焊接使原来的保护膜受到破坏，降低了耐腐蚀能力，因而在焊接后要求作酸洗和钝化处理，管外采用酸洗膏和钝化膏。一般涂上后的等待时间为15min左右，然后用清水冲刷干净。先用适当浓度的加有缓蚀剂的酸液在管道内部进行循环酸洗，然后加入一定量的铬酸盐循环，最后用氯离子质量分数小于50×10-6的清水冲洗干净。

6 焊条的保管、烘干、发放

6.1 保管

焊条必须存放在干燥、通风良好的室内仓库，并放在货架上，架子离地和墙壁距离不小于30cm。库房设置温度计和湿度计，库内温度应保持在10℃～25℃，相对湿度小于60%，并准确及时记录库房温度、湿度。

6.2 烘干

焊条在使用前必须按焊条说明书上的规定进行烘烤。不同类型焊条应分开烘烤，分开放置，并有明显标记，严禁混淆。焊条烘干时应缓慢升温，升温后保温并缓慢冷却。推荐焊条进箱温度为100℃以下，升降温速度不宜超过150℃/h。不可将焊条突然放入高温箱内，或者突然从高温箱内取出。否则，会引起药皮开裂、剥落。经烘干后的焊条应放置于100℃～150℃恒温箱保存。