焊接工艺对TP321不锈钢管焊接变形的影响

不锈钢管焊接变形将对于构件表面的美观性及其使用性能产生一定影响,基材/焊接材料化学成分、焊接输入线能量和冷却速度是影响双相不锈钢管接头中两相比例、有害相析出、氢致裂纹、残余应力及变形的主要因素,通过合理选材和控制工艺参数可获得综合性能良好的双相不锈钢管焊接接头;避免焊接和使用过程中环境氢含量较高是防止双相不锈钢管氢致裂纹的另一有效途径。本文着重分析焊接工艺基于不锈钢管焊接变形的影响,在此基础上总结梳理控制不锈钢管焊接变形的相关措施,以提高焊接工艺水平。

不锈钢管焊接是一种常用的、最具实用价值的加工方式,通常在焊缝冷却后易出现焊接变形问题,包含横向收缩、纵向收缩、弯曲、角变形等类型,而不同焊接工艺手段所引发的变形效果也存在显著差异。如何明确界定影响不锈钢管焊接变形的工艺,并采取有效手段优化焊接工艺水平,成为当前亟待解决的问题。

1母材化学成分及焊接性分析

A312TP321材质焊接性较好,具有不锈钢管物理性能特点。焊接过程中,由于导热系数小、厚壁较厚散热较难等因素影响,焊接接头在敏化温度区间(450850℃)停留时间较长,易形成粗大的铸态组织,且在晶界上易析出大量碳化铬(Cr23C6),降低不锈钢管的耐蚀性,造成晶间腐蚀;同时焊缝受残余拉应力影响,热输入量较大时热裂纹的倾向较为明显。因此,焊接材料和工艺选择不当时,易出现热裂纹、晶间腐蚀和应力腐蚀等缺陷。

2焊接工艺对不锈钢管焊接变形的影响因素分析

2.1焊接工艺

当前常用焊接工艺包含焊条电弧焊工艺、埋弧焊工艺、熔化极气体保护焊工艺等类型,不同焊接工艺所形成的焊接变形量也存在显著差异,在采用部分焊接工艺的过程中极易引发焊件局部过热现象,进而在冷却焊缝后导致焊件变形,例如在采用焊条电弧焊工艺进行焊接时易引发横向收缩变形。为避免不锈钢管焊件出现严重变形,应在焊接前结合不锈钢管构件的结构特点、性能特征、功能需求进行焊接工艺的科学选取,保障所使用的焊接工艺能够最大限度符合不锈钢管构件的性能特点,以此控制焊接变形问题。同时,由于在焊接不锈钢管构件的过程中其构件内部也会产生一定的应力,因此还需着重选取有效方法消除应力,不锈钢管焊接变形量降至最低。

2.2焊接方法基于不锈钢管焊接变形的影响

不管是在大型工厂还是在居民家中,如需对产品进行焊接作业,通常而言,常用焊接方法较为有限,主要是采用熔化极气体保护焊、氩气体保护焊、埋弧焊、焊条电弧焊等。在一些以重工业生产为主的工厂企业中,还可能用到异种金属焊接、水下焊接、钛焊接、铸铁焊接、薄铝焊接等特种焊接工艺。不同种类的焊接工艺形式应用到不锈钢管焊接中时,其基于不锈钢管焊接变形的影响程度也不尽相同。不管采用何种焊接工艺,多数焊接操作都伴随着焊接部位高温现象的出现,而当焊接部位的温度下降后,因内外温差而施加给不锈钢管焊接部位的应力极具增加,此时,不锈钢管焊接部位金属物质会有极大概率出现变形问题。以使用频率较高的电弧焊焊接工艺为例,当使用电弧焊对不锈钢管材料进行焊接操作时,焊接部位的高温经过冷却后,会有一个较明显的温差反应,反映到不锈钢管焊接部位,可以观察到一个横向收缩过程,之后就伴有焊接部位变形现象出现。为此,不锈钢管焊接实践中,如选用电弧焊这一焊接工艺,应结合不锈钢管材料整体性表现及焊接部位的实际焊接需求进行规范操作,做好焊中焊后温度控制措施,尽量降低焊接部位变形概率。

2.3焊接电流

电压,焊接电流,焊接参数也是焊接变形的原因,如使用不锈钢管焊接电弧焊接技术,主要造成弧间的短线,弧后使房间空气温度升高,其中由热发生电离现象。给定焊接电流的大小直接影响到焊接温度,一般定义阴极区温度范围25003500℃范围号柱子顶部的温度将超过5000℃中心的测量温度约2,500不锈钢管在焊接的过程中,焊接电流增加的组件体积增加,为了避免严重的焊接变形问题,既要避免焊接电流太大,焊接变形小的影响也要避免焊接电流和焊接焊接质量保证焊件局部发热均匀。

3消减焊接工艺基于不锈钢管变形影响程度的焊接工艺操作要点

3.1焊接参数

不锈钢管焊接进程当中不同焊接参数会对不锈钢管焊接变形程度造成一定影响,比如电压、电流等。在电流比较大的时候,空气会加热至比较高温度状态,此时会使得焊接缝位置温度较高,进而就会对于焊接进程实施加速,所以对于相关的技术工作人员水平是一个极大挑战。在电流比较小的时候,空气当中的温度也将会出现相应较低现象,此时就使得焊接位置温度变得较低,还会对于不锈钢管在焊接的进程当中产生不同程度地变形。现实应用当中,在焊接件是比较大的时候,需要比较大电流来产出比较高温度来免于电流比较小且温度较低带来的变形问题;不过在焊接件比较小的时候,仅仅需要比较小电流,方便对于操作进程进行控制来使得构件的质量得到提升。焊接参数一般包括电弧电压、焊接电流等。焊接进程当中,这些参数将会直接对于不锈钢管的焊接变形产生作用。在实施不锈钢管的焊接操作时,焊接的顺序以及焊接的措施依据不同状况可以随时变化,是能够依照现实状况实施调节的,而且,焊接的参数是能够进行调节的。在焊接的时候,现实电流与焊接的温度有着一定联系,通常焊缝中心温度可达到2000℃,而中间弧柱温度达到了5000℃,阴极区温度在1300℃~2500℃之间。焊接操作标准值将对不锈钢管的焊接具体操作造成限制,所规定的标准值关键目的是免于焊接进程之中的不锈钢管发生焊接变形、电流过大等问题。为实现不锈钢管的构件在焊接时是受热均匀的,必须得对焊接的电流进行严格把控,假如焊接电流较小,则焊接质量会直接受到影响。

3.2焊接工艺实施要求

A312TP321不锈钢厚壁管焊接关键在于采用小线能量和较快的冷却速度,减少焊接热影响区和敏化温度范围停留时间,防止焊接接头出现碳化物析出敏化、热裂纹和脆化等焊接缺陷。钨极氩弧焊焊接电流控制在110-140A,正面、背面采用相同的流量(1520L/min)进行保护,焊丝前端应置于保护气体中,焊前严格清理杂质,对于A312TP321不锈钢厚壁管应在焊缝背面吹氩气加以保护,并促进背面成形。焊线弧焊电流控制在110130a,焊接过程中焊线不横向摆动,焊道宽度不超过直径的2.5倍,短弧焊,接弧慢。焊接用焊多层多道,比一层厚度为3 mm,严格控制每道间温度、电弧焊的道路竣工后,彻底清除电弧焊道路表面的电弧焊卡斯和周围的飞散物、防飞涂料,消除气孔,不得以的碎块等表面的缺陷,而且后冷却电弧焊道路,那么前从电弧焊路60℃以下再施电弧焊,避免碳化物的矾土有点粗和奥巴马的身体组织的形成。在焊接过程中及时调整焊接顺序,将焊接变形控制在允许范围内。管道焊接不能在斜面以外的地方拉弧和弧,确保弧和弧所的质量,弧孔填埋,并用砂车把弧所修理平。

3.3跟进不锈钢管焊接过程的质量控制

焊接过程是不锈钢管发生焊接变形的主要时段,因此,不锈钢管焊接过程进行质量控制,可有效预防焊接变形问题发生。在焊接前应对不锈钢管材料焊接方案进行全面细致的研究,确定焊接采取的工艺。在焊接工艺实施中,针对不锈钢管材料表现要由专人进行监督,如遭遇引致不锈钢管变形的因素,应及时采取跟踪激冷、随焊两侧加热碾压等方法进行补救。在焊接操作人员的管理上,一是考察焊接人员的技术操作水平,二是采取工艺卡控制的方法,将焊接安全隐患加以排查消除,三是严格参照焊接工艺规章制度进行操作,如有违规操作行为,及时制止纠正,确保焊接操作安全有序进行。

3.4焊后热处理

A312TP321不锈钢厚壁管焊缝经稳定化处理后,焊缝可能出现再热裂纹。稳定化处理前经无损探伤检测合格后,将管道加热区表面清理干净后,采用电加热法处理,同时采用热电偶测温监控,保证试件温度控制在900±10℃之间。测温点不应少于两个,确保加热过程中加热温度分布均匀和准确地控制热处理温度。

4结束语

综上所述,影响不锈钢管焊接变形的因素较多,涉及焊接工艺、焊接顺序、焊接热源、焊接参数等,为使得焊接工艺对不锈钢管变形问题所产生的影响尽可能减小,需采用相应方式来对于变形的程度进行控制,控制进程当中就需掌握一定焊接手法,采用合理科学的解决手段,使得变形的程度是最小的,从而更好的服务社会。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|不锈钢换热管

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