10CrMoAl管道焊接工藝研究

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摘要：在南山印尼賓坦島熱電項目首期工程中，循環(huán)水管道因特殊工作環(huán)境和技術(shù)需要，設(shè)計單位采用了耐腐蝕無縫鋼管。通過對該鋼管的化學(xué)成分及焊接性進行分析，并結(jié)合我公司該類鋼管道焊接工藝評定，現(xiàn)場制定了一系列保證管道焊接質(zhì)量的措施和施工方法，最終取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：CrMoAl管道；焊接工藝；質(zhì)量控制

1序言

CrMoAl鋼具有優(yōu)良的耐海水腐蝕性能，其成分中的Al可與空氣中的O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成Al2O3保護膜，起到耐腐蝕作用；CrMoAl中的鉻、鉬離子在海水中能自動補充氯離子對鋼材點腐蝕形成的空隙，形成致密保護層，阻止點腐蝕向縱深發(fā)展，進一步增加耐腐蝕性能。經(jīng)濟性上，CrMoAl鋼管價格僅為不銹鋼管價格的一半，而使用壽命是它的5~倍。綜合來看，CrMoAl鋼是沿海電廠輸送水及含海水介質(zhì)的最理想管道材料。南山印尼賓坦島熱電項目位于印尼廖內(nèi)群島，三面環(huán)海，電廠循環(huán)水管道因特殊工作環(huán)境和技術(shù)需要，設(shè)計單位采用了CrMoAl耐腐蝕無縫鋼管。通過采取合理的焊接工藝、全方位的施工過程控制，全力保證了CrMoAl管道現(xiàn)場焊接質(zhì)量。

2化學(xué)成分及焊接性分析

2.1化學(xué)成分分析

CrMoAl鋼管的化學(xué)成分見表1，力學(xué)性能見表2。根據(jù)CrMoAl鋼管的化學(xué)成分分析，其中加入的Mo、Al等元素具有細化晶粒，改善焊縫結(jié)晶組織的作用。

2.2焊接性分析

CrMoAl鋼屬于耐海水腐蝕的特殊用途低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，該類鋼主要的焊接問題是焊接接頭在冷卻到較低溫度時容易產(chǎn)生裂紋。對于低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，當(dāng)碳當(dāng)量Ceq＜0.4%時，焊接時基本無淬硬傾向，焊接性能良好，也就不需要進行焊前預(yù)熱以及嚴(yán)格控制焊接熱輸入的措施；當(dāng)0.4%＜Ceq＜0.5%時，此時淬硬傾向不明顯，焊接性尚可；當(dāng)碳當(dāng)量Ceq＞0.5%時，淬硬傾向明顯，冷裂紋產(chǎn)生可能性也隨之增加，這時需要采取一系列控制措施，如預(yù)熱、控制焊接熱輸入、焊后熱處理等。因此管道焊接前，應(yīng)對其焊接性進行仔細分析，制定合理的焊接工藝，施工過程采取嚴(yán)格的技術(shù)把控。計算碳當(dāng)量的公式為Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15=0.4%，根據(jù)計算結(jié)果得知，CrMoAl鋼的淬硬傾向不明顯，焊接性尚可，焊接時不需要預(yù)熱和焊后熱處理[1]。

2.3焊接工藝評定

根據(jù)規(guī)定，技術(shù)人員需遵循公司相關(guān)焊接工藝評定內(nèi)容來制定現(xiàn)場焊接工藝指導(dǎo)書，現(xiàn)場使用的鋼管主要是φ630mm×mm的大徑薄壁管，因此從焊接工藝評定中選擇規(guī)格為φ21mm×8mm的同材質(zhì)鋼進行焊接工藝評定，可以覆蓋現(xiàn)場施工中的管道焊接。焊接工藝評定內(nèi)容包括：所有焊接參數(shù)、外觀檢測、無損檢測、拉伸試驗以及彎曲試驗[2]。依據(jù)工藝評定內(nèi)容，焊接方法選擇SMAW；焊接材料選取CrMoAl鋼專用焊條H03作為填充金屬。該焊條便于施焊、工藝優(yōu)良，能有效防止焊接接頭產(chǎn)生裂紋、未熔合等缺陷，從而取得優(yōu)良的焊接接頭。H03焊條熔敷金屬化學(xué)成分與力學(xué)性能見表3、表4。焊接過程中采用擺動焊、單面焊雙面成形，應(yīng)用機械方法進行根層層間清理，具體焊接參數(shù)見表5。

3現(xiàn)場焊接工藝

3.1焊前準(zhǔn)備

（1）坡口制備管道切割必須采用機械方法，不允許使用等離子切割、氣割、碳弧氣刨加工，采用V形坡口，坡口角度30°~35°，鈍邊＜0.5mm，對口間隙2~3mm（見圖1）。（2）坡口組對組對前，對坡口尺寸進行核查，并用丙酮清潔坡口及其附近區(qū)域去除油脂，焊接接頭定位焊采用焊條電弧焊，焊接工藝與正式焊接工藝相同。定位焊縫必須保證完全焊透、熔合良好，且無氣孔等缺陷。焊縫應(yīng)平滑過渡到母材，并將焊縫兩端打磨成斜坡狀。正式焊接時，起焊點在兩定位焊縫之間。組對時盡可能避免直接焊接在母材的夾具上，以免損傷母材。

3.2焊接

（1）根部焊接管道根部焊縫選擇焊條電弧焊打底，打底過程中嚴(yán)格控制電流大小。隨時使用強光手電筒，通過沒有焊接的間隙觀察內(nèi)部打底情況，觀察焊縫背面有無焊瘤、未焊透等缺陷，發(fā)現(xiàn)后及時處理。打底結(jié)束后，清理背面藥皮，進行質(zhì)量檢測，確認(rèn)合格后進行填充焊接。（2）填充焊接CrMoAl管道應(yīng)盡可能減小熱輸入，減輕焊接接頭的敏化程度，從而可以提高耐蝕性。因此，填充焊接需采用多層多道焊接工藝，同時采用小熱輸入、短電弧、底層不擺動、蓋面層作小擺動的焊接方法。多層焊時，每焊完一層焊縫必須徹底打磨清渣，并經(jīng)質(zhì)量檢測合格后方可進行下一道焊接。多層焊的層間接頭應(yīng)錯開，并嚴(yán)格控制層間溫度，層間溫度應(yīng)控制在0~1℃。焊接過程中應(yīng)注意焊縫清潔保護，焊接作業(yè)點四周搭設(shè)篷布，防止因雨水和其他雜物掉落焊縫而影響焊接質(zhì)量。（3）蓋面焊接蓋面前檢查好填充層焊縫質(zhì)量及層間溫度，以兩側(cè)坡口邊緣線為基準(zhǔn)線，焊縫熔池向母材側(cè)延伸0.5~1mm的距離，使焊縫的寬度比坡口寬度大1~2mm，并始終保持這一寬度，以保證焊縫外觀質(zhì)量（見圖2）。（4）焊縫表面自檢焊接完畢后焊工進行嚴(yán)格自檢，填寫自檢記錄，并在焊縫附近標(biāo)記上本人焊工號、焊接日期。若發(fā)現(xiàn)焊縫表面缺陷，如有焊瘤、氣孔、咬邊及凹坑等缺陷，應(yīng)采用機械方法清除，必要時進行補焊。

4結(jié)束語

自檢合格的焊縫經(jīng)射線檢測和超聲波檢測后，圖2蓋面焊合格率達到%，不合格的焊縫通過機械方法將缺陷清除后，使用與正式焊接相同的工藝進行補焊。綜合上述檢測結(jié)果，通過采取合理的焊接工藝以及有效的施工過程把控，將CrMoAl耐腐蝕管道成功應(yīng)用于印尼賓坦島熱電項目首期工程中，為其他項目類似管道焊接施工提供了寶貴經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]國家能源局.DL/T—2火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2.

[2]國家能源局.DL/T8—4焊接工藝評定規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，5.

作者：于祥寬 于海鵬 單位：中國電建集團山東電力建設(shè)第一工程有限公司