不锈钢背面不充氩打底专用药芯焊丝的推广应用

　　摘 要：本文主要举例介绍了药芯焊丝应用于0Cr18Ni9钢材的打底焊接，通过药芯焊丝免充氩打底焊接技术在不锈钢管线焊接中的应用，，免除管内充氩保护系统，降低劳动强度和工程成本，解决了不锈钢管线焊口根部氧化问题，使得无条件充氩焊接环境下质量无保证的难题，得到了较为理想的解决。

　　关键词：不锈钢,药芯焊丝,不充氩,TIG焊

　　1、概述

　　在化工建设中，为保证不锈钢管道的焊接质量，一般都采用实心焊丝氩弧打底的方法，但焊缝根部的氧化问题较难解决。采用管道内部充氩保护的方法，这种方法虽然可以效果很好，解决根部氧化的问题，但随着管线长度的增加，氩气浪费较大，氩气浓度难以控制。

　　采用药芯焊丝免充氩焊接技术，不但很好的解决了焊缝根部的氧化问题，提高了焊接质量，也减少了氩气的浪费，同时很大程度的减小了劳动强度，增加了劳动效率。

　　2、现场施工过程中遇到的问题

　　在2008年建设的3万吨/年甲乙酮新建装置项目的施工过程中，0Cr18Ni9不锈钢的工艺管线是Cr元素含量较高的奥氏体不锈钢，焊接时极易氧化。特别是采用TIG焊时，由于焊缝根部的高温金属无法进行有效保护，焊缝根部的高温金属与空气中的氧产生剧烈反应，导致焊缝根部的严重氧化和烧损。因此，在焊接过程中，对熔化金属进行保护，免受空气的有害作用是非常必要的。在以往施焊过程中，通常采用管道内部充氩进行保护，以提高焊缝根部质量，但焊接工艺复杂，要求严格，如焊接工艺执行不当，焊接接头将产生早期失效和损坏。而且，只考虑了焊缝的整体强度和高温使用性能，解决了焊缝区氧化问题，在整个焊缝的熔合区，尤其是母材熔化部分的氧化问题没有解决，这些部位的氧化，容易造成应力集中。所以，这样做只是使焊缝根部氧化范围减小，氧化程度减轻，但氧化烧损问题依然存在。

　　对不锈钢管而言，TIG焊打底时的质量好坏，很大程度上取决于内部充氩保护的效果。在现场实际的焊口施焊中，内部充氩保护操作起来相当困难，准备时间也比较长，有些情况下，因结构、环境等因素，内部充氩保护几乎无法实施。对于一个封闭的管道系统，无论是安装时的最后一道焊口的施焊，还是以后检修时割管检验或更换管道的恢复焊接，其可供选择的充氩方式都受到限制。

　　简化焊缝根部充氩保护，提高焊缝质量，减少焊缝金属中有害杂质和有益合金元素的损失，使焊缝金属得到适合的化学成份，已成为这些钢材应用和普及的技术难题。

　　3、药芯焊丝的结构特点及保护机理

　　药芯焊丝是近年来迅速发展的一种新型焊接材料。这种焊丝焊接熔渣覆盖较好，脱渣容易，焊缝成型美观，可全方位焊接。在底层焊道焊接时，可实现背面熔渣保护。因此，可不必采取内部充氩的工艺措施，特别适合打底层焊接，生产效率高，熔敷金属和焊接接头高温力学性能优良。这种新的焊接工艺具有的渣气联合保护作用，使焊缝的纯度提高，S、P、N、H、O的含量降低，药芯焊丝可通过钢皮和药芯两种途径过渡合金元素，合金系调整方便，可充分利用现有的焊接冶金理论，获得优良的力学性能，尤其是冲击韧性。同时，利用药芯熔化后形成的熔渣对焊缝背面进行保护，使高温时的焊缝金属与周围的空气隔离，避免高温时的焊缝金属产生氧化反应，另外，氩气也很好的保护了熔池。

　　4. 药芯焊丝免充氩TIG焊法的应用及优缺点分析

　　在甲乙酮项目的施工过程中，我们选取工艺水再生工段泵房中的部分0Cr18Ni9不锈钢管线进行了药芯焊丝免充氩TIG焊的焊接方法，从根本上解决了根部氧化问题。

　　4.1焊丝选用

　　选用天津市三英焊业有限责任公司生产的SQA308L-T(R-308LT1-5)不锈钢背面不充氩打底专用药性焊丝，该焊丝中间的药芯化学成份与所焊材质相匹配，通过熔滴过渡，使焊缝金属的化学成份均匀一致。

　　4.2操作时注意事项

　　严格按照厂家提供的工艺参数施焊。施焊时不得将其他污物带入坡口，以免产生气孔。接头时温度不易过高，运条时应严格控制焊接速度，熄弧时不允许在弧坑中突然断弧，应该在坡口边缘引弧和断弧，以防止产生弧坑裂纹。

　　4.3工艺优缺点分析

　　4.3.1工艺优点

　　(1)可操作性强。采用药性焊丝可以进行全位置焊接，且焊接内外成型好。

　　(2)背面药皮脱渣性好。药性焊丝成型的药皮很薄，药皮的膨胀系数和钢材不同，药皮极易脱落。

　　(3)焊接质量优良。实践证明：采用药性焊丝打底的自保护焊接的不锈钢管道要比采用常规TIG焊丝打底焊接的合格率高。在甲乙酮装置中采用药芯焊丝打底焊接的焊口的X射线探伤一次合格率达到100%。

　　(4)节约了工程成本。虽然药芯焊丝较实芯焊丝价格昂贵，但考虑到长输管道中充氩保护时氩气的成本以及安装工装夹具时的人工成本，综合考虑可以看出药芯焊丝不但减少了成本并且节约了工时，可以带来更大的经济效益。

　　4.3.2工艺缺点及不足

　　(1)熔池内部有熔渣，铁水和熔渣混合在一起难以分离，需要焊工凭借经验并通过实际观察和操作进行区分。

　　(2)运用药芯焊丝进行仰焊时，仰焊部位容易产生内凹，对操作者技能要求较高。

　　(3)对固定口的焊接中，焊缝根部的药皮无法清除。

　　5、结论

　　5.1 在内部无法充氩保护条件下，用低匹配焊丝进行0Cr18Ni9不锈钢的根层焊接打底操作，可减轻焊缝根部的氧化程度，但不能完全解决焊缝根部氧化烧损问题。药芯焊丝免充氩TIG焊基本解决了这一难题。

　　5.2 在内部无法充氩保护条件下，采用药芯焊丝TIG焊法对焊缝根层打底操作，焊缝根部成型良好，无氧化烧损现象，且具有渣气联合保护的功效，为解决0Cr18Ni9等Cr含量较高的不锈钢管在高温受热面上焊接及推广使用提供了焊接技术保证。

　　5.3 采用免充氩药芯焊丝TIG焊法，既简化了焊接工序，又减轻了劳动强度，降低了工程成本。特别是为充氩受限制的封闭管路上使用或更换高Cr管材提供了方便。该焊接工艺能保证焊缝质量，操作易于掌握和控制，尤其是外观成型美观。

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