钢管TIG焊接工艺-双相不锈钢管力学性能

钢管TIG焊接工艺-双相不锈钢管力学性能

摘要：针对HDR 铁素体-奥氏体双相不锈钢的特点 结合高压空气管产品制作的特殊要求，选用手工钨极氩弧焊，配合合理的施工技术和焊接工艺，提出了一套先进的工艺方案，满足了产品质量设计要求。

关键词：HDR 钢管；TIG 焊；焊接工艺

00Cr22Ni5Mo3N 钢（HDR 钢）为超低碳铁素体-奥氏体双相不锈钢，首次应用于某船高压空气管的制作，规格为Φ42 mmx6 mm，Φ42 mmx4 mm，Φ28 mmx3.5 mm 和Φ22mmx 3 mm 等，其工作压力为25 MPa ，焊缝要求通过100 % X 射线探伤检验和水压试验。为了保证双相不锈钢管的焊接质量，提高生产率，进行了一系列的焊接工艺试验和工艺评定，根据母材的焊接特点，采用了手工钨极氩弧焊单面焊双面成形管内充氩气保护焊接工艺。

1、00Cr22Ni5Mo3N 双相不锈钢管的焊接特点

00Cr22Ni5Mo3N 双相不锈钢化学成分及力学性能分别见表l 及表2 。

表1 00Cr22Ni5Mo3N 双相不锈钢管化学成分（质量分数）( % )

C

Si

Mn

Cr

Ni

Mo

N

S

P

0.025

0.450

1.190

22.400

1.570

2.520

0.112

0.003

0.029

表2 00Cr22Ni5Mo3N 双相不锈钢管力学性能

项目

抗拉强度/MPa

屈服强度/MPa

伸长率( % )

冲击吸收功/ J

抗剪强度/ MPa

标准

430-540

>300

≧22

≧27

≧190

实测

500

430

29

150 164，170

330-380

该不锈钢管属超低碳Cr22 型双相不锈钢，与Crl8 型双相不锈钢相比，其Cr 含量高，Si 含量较低，因其N 含量明显提高，尽管耐均匀腐蚀性能、抗点蚀能力及抗应力腐蚀性能均优于Crl8 型双相钢，但热影响区的单相铁素体化倾向较小。针对上述焊接特点，决定采用手工钨极氨弧焊，并选定了合适的焊接材料、焊接热输人及道间温度，保证了产品的质量，满足了使用要求。

尽管该双相不锈钢管热裂纹倾向不大，但也应尽量采用快的焊接速度，等待道间温度冷却到小于60 ℃ 时再焊下一道，以缩短焊缝过热时间，增强抗热裂纹能力。

图1 坡口形式及尺寸

2 双相不锈钢管的焊接工艺

2 . 1 焊前准备

2 . 1 . 1 焊前清理

清理坡口两侧各20mm范围及焊丝表面的油污、氧化皮。

2 . 1 . 2 坡口形式及尺寸

坡口形式为单面对称V 形坡口，其坡口角度为60°，不留钝边，如图1 所示。

2 . 1 . 3 管子组对

焊口组对的精度直接影响焊缝内部质量，特别注意不得错边，一定要保证管子装配同轴，否则会直接影响打底层管壁内成形的质量，出现未焊透缺陷。点固焊时不得直接点焊在坡口内，而是采用与管子材质相近的不锈钢板做成固定码进行点固焊，如图2 所示。

图2 钢管的组对要求

2 . 1 . 4 氨气室的制作

用锡箔纸将管子两端头封住，并将缝口全部封严，用一胶管将氩气输人管内，这样对于内壁成形十分重要。内壁成形需要氩气保护，若保护不好，内壁成形将出现大量的气孔或严重的挂渣现象。因此氩气室制作一定要细心，要做到密封良好：① 根据氩气室的大小确定气压，一般氩气压力为0.01-0.02 MPa ；② 通气1 min 后，将另一端锡箔胶纸封口开Φ2mm孔，将管内空气吹出，再过l min后即可进行打底焊。

2 . 2 焊接材料

焊丝牌号为HDR ，代号为Q / SG一YX ( X )003-92，符合GB 424-1984。焊丝直径为2mm；氩气纯度为99 . 99 ％。

2 . 3 焊接参数

焊接参数见表3 。

旱道

氩气流量/（L.min）

喷嘴直径/mm

焊接电流/A

电弧电压/V

焊枪口

管内

1

10-15

8-10

10

70-80

10-12

2

10-15

8-10

10

70

10-12

3

10-15

8-10

12

80-90

10-12

2.4 操作要点

（l ）钢管最好采用锯床下料，不要用含碳量高的滚轮锯下料，并用机械方法加工坡口。

（2）焊接时尽可能采用快的焊接速度，焊第1-2道焊缝时摆动，道间温度冷却到60 ℃ 左右，再焊下一道，腐蚀的重要工艺措施。

（3）第1 道打底焊在引弧及熄弧时应关掉通向氩气室的气体，以防止接头熔合不良，出现脱焊现象。

（4 ）焊接结束或中断时，收弧要慢，防止出现热裂纹。

（5 ）焊后将固定码去掉，并打磨光滑。

3 焊接检验

设计要求所有高压空气管对接焊缝必须经过100 % X 射线探伤，探伤检验标准为GB/T3323-1987《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级 》 之附录E《钢熔化焊对接接头射线探伤》Ⅱ级合格；角焊缝要求着色探伤，检验标准为GB 4730 一1994 《 压力容器无损探伤》 I 级合格。然后需要进行水压试验，单根管试验压力为37 . 5 MPa ，系统试验压力为24.5 MPa 。

4 结论

采用TIG 焊焊接00Cr22Ni5Mo3N 双相不锈钢管，焊接质量要求高，虽工艺复杂，但只要掌握双相不锈钢管的焊接特点，严格按照焊接技术和工艺要求，认真仔细地焊好每一层焊道，就能达到高压空气管产品的质量设计要求。该产品焊后运行至今，焊缝质量稳定可靠，实践证明 上述焊接工艺是合理可行的。

以上信息由天津大合高压合金管材销售有限公司编辑，请勿转载。我公司通过整整十年的努力，已成为国内较大规模的合金钢管、结构用钢管和特钢材料的销售基地，是中国石油化工股份有限公司物资装备部指定的《中国石化合金钢管配送中心》成员单位和中国天然气集团公司一级供应网络企业。我公司专业经营各种进口、国产合金钢、不锈钢、碳钢管材、板材、棒材、型材、管道配件和焊接材料等，公司仓库常年备有各种钢管、无缝管、合金管、高压锅炉管、无缝钢管、不锈钢管、石油裂化管、方管、矩管、石油套管、流体管、化肥专用管、不锈钢板、245R锅炉板、合金板、液压支架管等结构用钢管和其它特钢材料12000多吨。