馬海強(qiáng) 李 煒

(東方汽輪機(jī)有限公司表工所，四川618000)

核電管系潤(rùn)滑油系統(tǒng)(GGR系統(tǒng))供油管使用大量的304L薄壁不銹鋼管：?219.1 mm×3.76 mm、?323.9 mm×4.57 mm、?141.3 mm×3.4 mm、?168.3 mm×3.4 mm、?273 mm×4.19 mm、?114.3 mm×3.05 mm、?33.4 mm×3.38 mm。焊接時(shí)全部采用氬弧焊，但其焊縫射線檢測(cè)(RT)一次性合格率較低，對(duì)缺陷返修難度大，處理后返修部位管壁明顯下沉，影響焊縫外觀質(zhì)量。缺陷主要表現(xiàn)為咬邊、變形、焊縫氧化等缺陷。通過(guò)對(duì)原有焊接工藝的分析，結(jié)合部分焊工人員焊接薄壁管行之有效的操作方法，制定出一套新的焊接施工方案，防止了缺陷的發(fā)生，提高了薄壁管RT一次性合格率。

1 材料的性能及焊接性

1.1 材料的化學(xué)成分與力學(xué)性能

304L不銹鋼是美國(guó)AISI(美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼鋼號(hào)，相當(dāng)于我國(guó)的00Cr19Ni10，具有耐腐蝕性和耐熱性，主要的化學(xué)成分和力學(xué)性能見(jiàn)表1。

表1 304L鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能Table 1 The chemical composition and mechanical property of 304L steel

1.2 焊接性

304L是超低碳純奧氏體不銹鋼，焊接性較好，不易產(chǎn)生晶間腐蝕，但由于不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小，線膨脹系數(shù)大，接頭在冷卻過(guò)程中形成較大的拉應(yīng)力。焊接熱輸入較大時(shí)易產(chǎn)生熱裂紋，壁厚3 mm～4 mm鋼管剛性小，更容易產(chǎn)生較大的焊接變形。

2 操作方法

2.1 焊接方法的選擇

通過(guò)焊接性分析，發(fā)現(xiàn)材料在焊接過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題與焊接方法中熱量的輸入量關(guān)系最為密切，當(dāng)熱輸入量大，冷卻較慢時(shí)，易產(chǎn)生熱裂紋、腐蝕開裂和變形。在常用的焊接方法中，TIG焊的熱輸入量適中。因此，304L薄壁管采用鎢極氬弧焊(TIG焊)焊接是可行的，但一些細(xì)節(jié)方面還要引起注意。焊接此類材料選用ER308L焊絲，氬氣純度不應(yīng)低于99.96%。

2.2 坡口形式的選擇

本著保證焊透，減少母材的稀釋作用，同時(shí)有利于保護(hù)氣體覆蓋和減少熱輸入量的原則，宜采用帶鈍邊的V形坡口，見(jiàn)圖1。

圖1 坡口示意圖Figure 1 The sketch for welding beveled edges

2.3 焊接參數(shù)

采用?3.2 mm的鈰鎢電極棒，噴嘴直徑20 mm，施焊過(guò)程中噴嘴盡量貼近待焊位置，工藝參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 焊接工藝參數(shù)Table 2 The parameter for welding process

2.4 焊接技術(shù)

(1)管件組對(duì)前應(yīng)打磨坡口及兩側(cè)，露出金屬光澤。對(duì)鋼管內(nèi)外表面出現(xiàn)的凹坑應(yīng)打磨圓滑過(guò)渡，拋光后坡口兩側(cè)50 mm內(nèi)不得有肉眼可見(jiàn)的劃溝、凹坑等，以免引起RT誤判?？梢圆捎糜袡C(jī)溶劑如丙酮或乙醇清洗坡口內(nèi)外各20 mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹等。

(2)不銹鋼薄壁管剛性差，管口橢圓現(xiàn)象普遍存在，易造成對(duì)接時(shí)錯(cuò)邊。裝配時(shí)應(yīng)采用同材質(zhì)連接塊固定工件，自制工裝對(duì)錯(cuò)邊處進(jìn)行矯正，保證錯(cuò)邊量在2 mm以內(nèi)。在焊接至焊縫錯(cuò)邊處應(yīng)暫停，然后采用紫銅錘對(duì)錯(cuò)邊高的一邊進(jìn)行適當(dāng)錘擊，消除錯(cuò)邊后再進(jìn)行施焊。

(3)焊接薄壁不銹鋼管時(shí)，各層都需背面充氬保護(hù)。引弧前組合件應(yīng)先充氬吹掃至少2 min，將管子內(nèi)部空氣完全置換。在背面充氬保護(hù)時(shí)，管口兩端應(yīng)妥善封堵，焊口處用膠布密封，敞口長(zhǎng)度不得大于八分之一周長(zhǎng)。當(dāng)管線長(zhǎng)度較長(zhǎng)、整體充氬困難時(shí)，可在組對(duì)焊口前內(nèi)部放置封板，封板與焊縫距離在不被損壞的情況下盡可能近，然后在坡口處采用局部充氬的方法進(jìn)行保護(hù)。

(4)焊接時(shí)氬弧焊槍噴嘴緊貼焊縫表面轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)焊槍往前自然位移。注意保持焊槍與焊縫夾角，避免氬氣保護(hù)不良造成焊縫氧化。為了防止打底焊焊縫內(nèi)凹，打底焊時(shí)仰焊位置采用內(nèi)填絲，立焊、平焊位置采用外填絲法進(jìn)行施焊。

(5)焊接過(guò)程中焊絲不能與鎢極接觸或直接深入電弧的弧柱區(qū)，防止破壞電弧穩(wěn)定和產(chǎn)生夾鎢缺陷，焊絲端部不得抽離保護(hù)區(qū)，防止焊絲氧化。

(6)在焊接過(guò)程中，為了減少熱輸入，焊絲盡量不擺動(dòng)，采用窄焊道焊接，每道焊縫焊完后應(yīng)仔細(xì)檢查焊縫表面，每層焊縫間的接頭應(yīng)錯(cuò)開50 mm左右，層間溫度不得超過(guò)150℃。

(7)焊縫收尾處注意送絲填充至弧坑飽滿，避免形成弧坑裂紋。最后收口處應(yīng)打磨成斜坡狀至根部發(fā)藍(lán)，收弧時(shí)應(yīng)填滿弧坑。焊接快結(jié)束時(shí)，應(yīng)減少氬氣流量，防止氣壓過(guò)大使焊縫凹陷。

(8)蓋面時(shí)也應(yīng)采用貼滾式焊法，以避免焊縫余高過(guò)高和咬邊情況的發(fā)生。

3 結(jié)論

304L薄壁不銹鋼管采用TIG焊方法，并且在焊接過(guò)程中采用窄焊道焊接，減少材料的熱輸入，有效的防止了裂紋、咬邊和變形。部分焊工使用該方法后x射線檢測(cè)一次合格率達(dá)90%以上。在以后生產(chǎn)薄壁不銹鋼管時(shí)應(yīng)把這些經(jīng)驗(yàn)方法加以推廣、強(qiáng)化。