CN110369836A - 一种化学品船水下排放管的双相不锈钢管道的焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化学品船水下排放管的双相不锈钢管道的焊接工艺，包括焊件对接、焊接和焊后检测步骤，其中焊接采用手工钨极氩弧焊以管道圆周方向为焊接方向进行分段式焊接；采用直径2.4mm的SMT‑2594焊丝，焊接电流为55‑65A，电压为9.5‑10.5V，焊接速度为3.36‑4.44cm/min；焊枪内通入98％氩气+2％氮气的混合保护气体，保护气体的流量为10‑15L/min；进行焊缝打底层焊接时，焊枪在坡口两侧之间沿管道轴向方向横向摆动的移动方式进行打底层的焊接。本发明通过对焊接接头坡口的选定、对焊接参数的控制、层间温度的控制，减缓了焊缝温度下降速率，延长了焊缝及高温热影响区中铁素体向奥氏体的相变时间，使奥氏体和铁素体的两相比例趋近于1:1，提高了焊缝的质量和耐腐蚀性能。

Description

一种化学品船水下排放管的双相不锈钢管道的焊接工艺
技术领域
本发明涉及不锈钢管道的技术领域，具体涉及一种化学品船水下排放管的S32750超级双相不锈钢管道的焊接工艺。
背景技术
在我公司55600化学品船的建造过程中，水下排放管为S32750超级双相不锈钢管；焊接作为加热盘管道制造的主要工艺，焊接接头质量好坏直接影响管道的使用性能。S32750超级双相不锈钢管道的的焊接，最大的核心问题是，焊缝区能否保持铁素体与奥氏体两相比例接近1∶1。同时，由于该S32750超级双相不锈钢管道用于化学品船的水下排放管，还要求焊缝在25℃的海水环境中不发生点腐蚀现象。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种能够保证铁素体和奥氏体含量比例接近，同时又能够提高焊缝的耐腐蚀性能，提高焊接质量的化学品船水下排放管的双相不锈钢管道的焊接工艺。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种化学品船水下排放管的双相不锈钢管道的焊接工艺，具体的为S32750超级双相不锈钢管道，包括以下步骤：
S1：焊件对接，不锈钢管道采用V形坡口对接；
S2：焊接，采用手工钨极氩弧焊以管道圆周方向为焊接方向进行分段式焊接；焊枪喷嘴选用内径为16mm的喷嘴；钨棒类型为Wce-20，直径为2.4mm；焊丝为SMT-2594，直径为2.4mm；手工钨极氩弧焊的焊接电流为55-65A，电压为9.5-10.5V，焊接速度为3.36-4.44cm/min；焊枪内通入的保护气体为氩气和氮气的混合气体，其中氩气的含量为98％、氮气的含量为2％，保护气体的流量为10-15L/min；其中，进行焊缝打底层焊接时，焊枪在坡口两侧之间沿管道轴向方向横向摆动的移动方式进行打底层的焊接；
S3：焊接完成后，对焊接后的不锈钢管道进行性能测试。
本发明根据S32750不锈钢材料管道材质的化学成份、力学性能、使用条件和施焊条件综合考虑，同时考虑焊缝强度、耐腐蚀性、线膨胀系数、高温性能、焊接裂纹和气孔的敏感性，使用手工钨极氩弧焊，进行水下排放管的不锈钢管道的工艺管道焊接工作，有效的提高了焊接质量；焊丝选用韩国现代焊材SMT-2594，选取了更加合适的焊丝，同时采用合理的焊接的工艺参数来控制焊接热量的输入，从而控制焊缝金属和焊接热影响区的铁素体和奥氏体的比例，并且避免有害相的析出，提高了焊缝质量；采用氩气和氮气的混合保护气体，有效弥补焊接过程中氮损失，使铁素体和奥氏体的含量平衡，提高焊缝的耐腐蚀性能。
优选的技术方案为，在步骤S2中打底层焊接时，还包括充背保护气焊接工序，具体为，在S32750不锈钢管道打底层焊接时，同时在管道内充氮气和氢气的混合保护气，其中背面混合保护气中氮气的含量为90％、氢气的含量为10％，背面混合保护气的流量为10-15L/min。进行打底层的焊接时，在焊缝背面，即管道内充混合保护气进行保护，能够有效防止焊接的打底层的背面的氧化。
进一步优选的技术方案为，在步骤S2中填充层和盖面层焊接时，背面混合保护气的流量为5-8L/min。填充层和盖面层焊接时，降低背面保护气的流量，减少保护气的使用量。
进一步优选的技术方案为，在步骤S1中，不锈钢管道的管壁厚度为11mm，管对接的焊接坡口为55-65°的V形坡口。
进一步优选的技术方案为，手工钨极氩弧焊的焊接过程中，焊接层间的温度为80-90℃。
进一步优选的技术方案为，在步骤S2中，对不锈钢管焊接的层数为6层，包括由下往上为一层打底层、四层填充层和一层盖面层。
进一步优选的技术方案为，第三填充层、第四填充层和盖面层分别采用两道分段圆周式焊接方法焊接，具体的为，先进行坡口左侧分段式圆周焊接完成后再进行坡口右侧分段式圆周焊接。采用两道焊接方法能够降低焊接热输入，防止熔池温度过高，影响焊缝耐腐蚀性能和合金元素烧损；同时，由于坡口过宽，采用两道焊接方法，能够避免两边坡口熔合不良。
进一步优选的技术方案为，在S2步骤，每一段焊缝末端形成逐渐降低的斜坡。每一段焊缝的末端具有斜坡，便于下一段焊缝与上一段焊缝的接头搭接圆滑平整。
本发明的优点和有益效果在于：本发明根据S32750不锈钢材料管道材质的化学成份、力学性能、使用条件和施焊条件综合考虑，同时考虑焊缝强度、耐腐蚀性、线膨胀系数、高温性能、焊接裂纹和气孔的敏感性，使用手工钨极氩弧焊，进行水下排放管的不锈钢管道的工艺管道焊接工作，有效的提高了焊接质量；焊丝选用SMT-2594，选取了更加合适的焊丝，同时采用合理的焊接的工艺参数来控制焊接热量的输入，从而控制焊缝金属和焊接热影响区的铁素体和奥氏体的比例，并且避免有害相的析出，提高了焊缝质量；采用氩气和氮气的混合保护气体，有效弥补焊接过程中氮损失，使铁素体和奥氏体的含量平衡，提高焊缝的耐腐蚀性能。进行打底层的焊接时，在焊缝背面，即管道内充混合保护气进行保护，能够有效防止焊接的打底层的背面的氧化。填充层和盖面层焊接时，降低背面保护气的流量，减少保护气的使用量；采用两道焊接方法能够降低焊接热输入，防止熔池温度过高，影响焊缝耐腐蚀性能和合金元素烧损；同时，由于坡口过宽，采用两道焊接方法，能够避免两边坡口熔合不良。本发明通过对焊接接头坡口的选定、对焊接参数的控制、层间温度的控制，减缓了焊缝温度下降速率，延长了焊缝及高温热影响区中铁素体向奥氏体的相变时间，增加了焊缝及高温热影响区中的奥氏体比例，使奥氏体和铁素体的两相比例趋近于1:1，提高了焊缝的质量和耐腐蚀性能。
附图说明
图1是本发明焊缝的轴向剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明是一种化学品船水下排放管的双相不锈钢管道的焊接工艺，具体的为S32750超级双相不锈钢管道，包括以下步骤：
S1：焊件对接，管壁厚度为11mm的S32750不锈钢管道采用V形坡口对接，坡口角度为60°；
S2：焊接，采用手工钨极氩弧焊以管道圆周方向为焊接方向进行分段式焊接；焊枪喷嘴选用内径为16mm的喷嘴；钨棒类型为Wce-20，直径为2.4mm；焊丝为SMT-2594，直径为2.4mm；手工钨极氩弧焊的焊接电流为60A，电压为10V，焊接速度为3.9cm/min，采用空气自然冷却的方法控制焊接层间的温度为85℃；焊枪内通入的保护气体为氩气和氮气的混合气体，其中氩气的含量为98％、氮气的含量为2％，保护气体的流量为12.5L/min；其中，进行焊缝打底层焊接时，焊枪在坡口两侧之间沿管道轴向方向横向摆动的移动方式进行打底层的焊接；其中，在S32750不锈钢管道打底层焊接时，同时在管道内充氮气和氢气的混合保护气，其中背面混合保护气中氮气的含量为90％、氢气的含量为10％，背面混合保护气的流量为12.5L/min，在填充层和盖面层焊接时，背面混合保护气的流量为6.5L/min；焊缝由下往上分为一层打底层、四层填充层和一层盖面层，第三填充层、第四填充层和盖面层分别采用两道分段圆周式焊接方法焊接，具体的为，如图1所示，按照1-3的焊接顺序进行打底层、第一填充层和第二填充层的焊接，然后按照4-9的顺序进行坡口左侧分段式圆周焊接完成后再进行坡口右侧分段式圆周焊接。
S3：焊接完成后，对焊接后的不锈钢管道进行力学实验，铁素体含量，微观金相、麻点腐蚀等性能进行测试。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，坡口角度为55°，手工钨极氩弧焊的焊接电流为55A，电压为9.5V，焊接速度为3.36cm/min，焊接层间的温度为80℃；焊枪保护气体的流量为10L/min；其中，打底层焊接时，背面混合保护气的流量为10L/min，在填充层和盖面层焊接时，背面混合保护气的流量为5L/min。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，坡口角度为65°，手工钨极氩弧焊的焊接电流为65A，电压为10.5V，焊接速度为4.44cm/min，焊接层间的温度为90℃；焊枪保护气体的流量为15L/min；其中，打底层焊接时，背面混合保护气的流量为15L/min，在填充层和盖面层焊接时，背面混合保护气的流量为8L/min。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，坡口角度为58°，手工钨极氩弧焊的焊接电流为57A，电压为9.8V，焊接速度为3.7cm/min，焊接层间的温度为82℃；焊枪保护气体的流量为11L/min；其中，打底层焊接时，背面混合保护气的流量为11L/min，在填充层和盖面层焊接时，背面混合保护气的流量为6L/min。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于，坡口角度为63°，手工钨极氩弧焊的焊接电流为62A，电压为10.1V，焊接速度为4.24cm/min，焊接层间的温度为87℃；焊枪保护气体的流量为13L/min；其中，打底层焊接时，背面混合保护气的流量为13L/min，在填充层和盖面层焊接时，背面混合保护气的流量为7L/min。
对各实施例的焊缝进行检测，检测结果如下：
结果显示，采用本发明的焊接工艺对双相不锈钢管道，特别是S32750超级双相不锈钢管道进行焊接的焊接接头，均符合技术要求，焊缝全部合格。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种化学品船水下排放管的双相不锈钢管道的焊接工艺，具体的为S32750超级双相不锈钢管道，其特征在于，包括以下步骤：
S1：焊件对接，不锈钢管道采用V形坡口对接；
S2：焊接，采用手工钨极氩弧焊以管道圆周方向为焊接方向进行分段式焊接；焊枪喷嘴选用内径为16mm的喷嘴；钨棒类型为Wce-20，直径为2.4mm；焊丝为SMT-2594，直径为2.4mm；手工钨极氩弧焊的焊接电流为55-65A，电压为9.5-10.5V，焊接速度为3.36-4.44cm/min；焊枪内通入的保护气体为氩气和氮气的混合气体，其中氩气的含量为98％、氮气的含量为2％，保护气体的流量为10-15L/min；进行焊缝打底层焊接时，焊枪在坡口两侧之间沿管道轴向方向横向摆动的移动方式进行打底层的焊接；
S3：焊接完成后，对焊接后的不锈钢管道进行性能测试。
2.根据权利要求1所述的化学品船水下排放管的双相不锈钢管道的焊接工艺，其特征在于，在步骤S2中打底层焊接时，还包括充背保护气焊接工序，具体为，在S32750不锈钢管道打底层焊接时，同时在管道内充氮气和氢气的混合保护气，其中背面混合保护气中氮气的含量为90％、氢气的含量为10％，背面混合保护气的流量为10-15L/min。
3.根据权利要求2所述的化学品船水下排放管的双相不锈钢管道的焊接工艺，其特征在于，在步骤S2中填充层和盖面层焊接时，背面混合保护气的流量为5-8L/min。
4.根据权利要求3所述的化学品船水下排放管的双相不锈钢管道的焊接工艺，其特征在于，在步骤S1中，不锈钢管道的管壁厚度为11mm，管对接的焊接坡口为55-65°的V形坡口。
5.根据权利要求4所述的化学品船水下排放管的双相不锈钢管道的焊接工艺，其特征在于，手工钨极氩弧焊的焊接过程中，焊接层间的温度为80-90℃。
6.根据权利要求5所述的化学品船水下排放管的双相不锈钢管道的焊接工艺，其特征在于，在步骤S2中，对不锈钢管焊接的层数为6层，包括由下往上为一层打底层、四层填充层和一层盖面层。
7.根据权利要求6所述的化学品船水下排放管的双相不锈钢管道的焊接工艺，其特征在于，第三填充层、第四填充层和盖面层分别采用两道分段圆周式焊接方法焊接，具体的为，先进行坡口左侧分段式圆周焊接完成后再进行坡口右侧分段式圆周焊接。
8.根据权利要求7所述的化学品船水下排放管的双相不锈钢管道的焊接工艺，其特征在于，在S2步骤，每一段焊缝末端形成逐渐降低的斜坡。
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