不锈钢管道焊接充氩保护

不锈钢管道焊接充氩保护中国二冶管铁公司一一贾虎摘 要：针对核电施工中出现的大批量不锈钢管道需要安装焊接的实际 情况，从保证焊接接头根部焊接质量和降低施工成本出发，对用海绵 加胶木板做堵头，用可溶纸做堵头，或者将可溶纸做成截面为u型的 环状气室这3种充氮保护方式进行了对比研究。实践表明，这些保护 措施不仅适用于不锈钢材质管道焊接接头根部的充氮保护，还可用于 各种中、高合金钢材质管道焊接接头根部的充氮保护。关 键词:不锈钢 管道 焊接 充氮保护在常规小火电机组不锈钢管安装时，不锈钢管道最大规格d219mm 8mm大小管道焊口比较多，这些管道一般采用全充方式（也 就是管道内腔满充），这种充氮方式，保护质量不稳定，充氮效果好 坏决定于管道充氮内腔的大小，当充氮内腔较小时，充氮保护效果显 著。当内腔较大时，其充氮保护效果不是很明显，且氮气用量较大、 不经济，因此一般用于不锈钢管道焊接量不大的情况下。在大型电厂 施工中不锈钢管道涉及的系统面广规格大、数量多。面对如此大的不 锈钢管道焊接量，对其采用全充方式很不经济，质量无保证。需要探 索一种即能有效保护焊接接头根部，又能大量减少氮气使用量的充氮 保护模式。1. 充氮保护的工艺研究。管道焊接有以下几种工艺：(1) 全氩焊接：打底层，中间层及盖面层全部由氩弧焊接完成。(2) 氩电联焊：氩弧打底，中间层及盖面由电焊完成。(3) 纯电焊：打底、中间层、盖面全由电焊完成。不锈钢管道采用纯电焊焊接时由于药皮熔渣对焊接熔池形成保 护，可使熔池金属免于空气氧化，因此在采用该种方法焊接不锈钢管 时，不需要用其它方法对根部形成过多保护，可实现根部焊缝无氧化、 无烧枯现象。不锈钢管道采用纯氩焊时，由于焊把中的氩气只可实现从一侧形 成氩气保护，熔池另一侧没有渣保护而直接与空气接触。当焊缝金属 处于高温状态时，会与空气中氧气反应，使焊缝根部出现氧化、烧枯 现象。充氩保护就是在焊缝的背面空间充满氩气，以隔断氧气与焊缝直 接根部接触，达到焊缝根部金属无氧化、无烧枯目的。由于焊接量很 大，采取全充氩气方式消耗量极大。因此考虑仅在焊缝周围小范围内 进行充氩。局部充氩的关键就是搭建储气小室，首要的条件是装配在 两个待焊部件之前，在焊接头的对接前，应在管道内制作充氩小室。2. 储氩小室的制作：2. 1用海绵加胶木板做堵头用海绵加胶木板做堵头，并装设在焊件中，在焊接完成后，堵头 能够被预先留在管子口侧的钢丝拉出(图1)1r匚i管段一AB*绵 海氩气入口充氩软管不锈钢索这种方法适用于外径大于159-500mm且不是安装死口情况下焊 接接头的背面充氩保护，但在焊前首先要考虑焊后拆除堵头的可能 性。其工艺流程如下：(1) 首先做管段1的堵头A,堵头A用2块直径小于焊管内径20mm 的圆形胶合板夹1块厚度250mm、直径比所焊管道内径大20mm的圆 柱形海绵做成。在堵头A上开1个排气孔，对水平管开在距胶合板边 缘约10mm处(图1a)，对垂直管则开在堵头圆心处，装入排气管管 (图1b)。在背对排气孔一侧距胶合板边缘约1015mm处再开一孔， 穿入并固定不锈钢索。(2) 对于管段2准备堵头B,堵头B上不开排气孔，而在堵头 中心开一进气口，再在其上安装氩气进气嘴，装上氩气软管。将不锈 钢索连接并固定在堵头B距胶合板边缘约1015mm处的孔上。(3) 装配堵头A。堵头A塞入管子1中距管口 400mm500mm处。 对水平管应将氩气排气口置于管子中心线的上方；检查海绵堵头与管 内壁接触良好，与管壁垂直；连接堵头A和B，将堵头B与堵头A用 1根钢索连在一起，不锈钢索绷直时要与管道中心线大致平行，以确 保在焊接工作完成后能顺利被抽出。(4) 装配堵头B。钢索和氩气软管应能通过管段2的整个长度， 以便在焊接后能抽出堵头A和B；将氩气软管连接到中心位置的氩气 入口嘴处，并将钢索连接到堵头的偏心孔上。为便于焊接取出堵头， 可用胶布将氩气软管和钢索以一定的间隔缠在一起。将堵头B装在管 段2中距要焊接的焊口边缘400mm500mm处，检查海绵堵头与管内 壁接触良好，与管壁垂直。(5) 当两个堵头在相应管道中安装就位后，进行对口。(6) 采用定位焊或夹具对接头进行固定。(7) 用塑料胶带包覆焊口，使内腔成为一个封闭的气室(8) 一般焊前须提前进行充氩，以便把管道里的空气排尽，充 氩时氩气流量要适中，在般为412L/min。(9) 焊后如果无损检验合格，则可从管道中抽出堵头。如堵头 损坏。则应及时消除内部的遗留物。2. 2用可溶纸做堵头用可溶纸做堵头，并装在焊件或管口中，在管道打水压或用高压 水喷射时可溶纸可被水溶化并冲走。该方法适用开必须进行水压试验 或水冲洗的管道，以及直径W159mm，或为安装死口而直径2159mm, 或安装位置特殊的管道焊接头充氩，其工艺流程如下。(1) 将可溶纸剪成圆形，其直径为管道内径加60mm；对直径为 20mm以下的管道为管道内径的3倍。(2) 将可溶纸靠在管端，以在其上标示出或用手按压出管道内 径，沿按压线把纸的边缘向后折成90。角。将做好的可溶纸塞入管 中，可溶纸距管口 400mm；对于水平管两纸塞上各开1个排气孔，排 气孔位于安装位置上的可溶纸圆心上方距纸边缘约1020mm处。对 垂直管，排气孔开在焊口上侧的可溶纸圆心处。(3) 可溶纸用可溶胶带纸粘好。(4) 当纸塞装好后，用针形管从焊接接头处充氩。如图(2b) 打底焊时，必须从仰焊位置向两侧进行。管段一/管段二可溶胶带或塑料胶带管段一可溶纸图图22. 3用可溶纸做成截面为U型的环状气室该方法适用于直径大于600mm且非安装死口、可以直接进入焊接 接头背面充氮。工艺流程如下。(1)将可溶纸剪成宽700800mm，长度超出管道内周长50mm 的长条形。(2)可溶纸紧贴焊缝背部,对称分布于焊缝两侧，用胶水粘好。(3)将可溶纸两侧向焊缝推进，使两边缘间直线距离约600管段一厂管段二X650mm，然后粘好可溶纸边缘。确保可溶纸中间部位向远离焊缝处于 拱起。(4) 在焊缝位置包好胶带纸。形成一封闭的气室。(5) 用针形管在焊接接头处充氮气。(6) 充氮时打底焊从仰焊位置向两侧进行。(7) 无损检验后，去除纸塞。I管段一/管段二/可溶纸可溶纸可溶胶带或塑料胶带3b图针形嘴从电厂不锈钢官道施工情况来看。焊接接头存在的缺陷基本上与 焊缝根部烧枯无关。使用氩气利用率提高60%以上，节约成本。上述充氩保护措施不仅适用于不锈钢材质管道。还适用于各种 中、高合金钢材质管道焊接接头根部的充氩保护。