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不锈钢管道焊接变形控制技术

发布时间:2016-01-18

摘要:分析了不锈钢管道焊接变形产生的主要原因。通过采取焊前装卡、焊接过程中采用合理的焊接顺序以及焊后矫正等措施,较好地控制了焊接变形,保证了不锈钢管道的焊接质量。

  关键词:不锈钢;管道;焊接;焊缝;变形控制

   田湾核电站一期两台由俄罗斯设计的AES—91型1 000 MW 压水堆核电机组由核岛、常规岛及相应的配套辅助设施组成,其中常规岛中消防自动喷 淋,油、水净化处理,化学水处理等系统的大部分管道材质为奥氏体不锈钢,焊口达2 万多条,占常规岛焊口总数的40 %。在对俄罗斯供货的11UQA 厂 房的化水GCP 、GCF 系统及11UMA 厂房的油系统不锈钢预制管道进行施工中,发现部分管段对口焊接后变形较大。对此,本文从焊接工艺方面提出一 些控制焊接变形的措施,以减小焊口的变形。

  1 不锈钢管道焊接变形原因

  不锈钢管道焊接变形有两方面原因: (1)不锈钢的热膨胀系数较大(奥氏体不锈钢的热膨胀系数比碳钢约大50%),导热慢,容易产生较大的内应力,一旦内应力控制不当,易产生变形;(2)在 实际焊接中,由于不锈钢熔池流体粘性大,焊接困难,施焊时往往需增大焊接电流,这样线能量增加易产生焊接变形。此外,点、固焊的长度和数量不够,施焊的顺 序不当等也易引起变形。

  2 焊接变形控制措施

  不锈钢管道焊接主要工作流程如下:坡口打磨~对口~固定~焊口自检~监理检查~焊口点焊~焊口~满焊~外观检查~探伤

  由焊接工艺流程可知,焊前和焊接过程中的工艺控制是整个控制焊接变形的关键,而焊后的变形矫正作用十分有限。因此,本文将着重从焊前和焊接过程两方面讨论控制焊接变形。

  (1)严格控制厚度偏差,对d159 mm 以下的管口采取用角向磨光机手动磨光的方法,对d159 mm~d325 mm 的管道采取机械加工坡口的方法;制作专用夹具、管卡,对d159 mm 以下管道安装管卡对口。

  
   (2)对d159mm 以上、d325mm 以下管道采用专用对口夹具,将搁置管道的马凳固定或连成一个整体。采用夹具组对定位时,夹具不宜焊接在管道 上。焊口若需热处理,卡具的拆除应在热处理试验之前进行,热处理之后不得在母材上焊接任何附件。当去除临时点固物时,不应损伤母材,并将其残留物焊疤清除 干净。

  
  (3)对口前,实测管道坡口壁厚,如有偏差,则厚薄交叉搭配,对称错开,尽量减少由于壁厚偏置引起的变形。管道 沿圆周方向的坡口角度大小应均匀,尽量减小对口间隙,通常对口间隙(1—2) mm,坡口角度30°±3°,以减少填充金属。在试件圆周如钟表的1 点和 n 点位置进行点焊,点焊长度不小于 10 mm,厚度不小于3 mm。

  

  在现场施工中如果发生管道变形超标,需进行矫正,当矫正不能使管道安装尺寸达到质量验收标准要求时,进行割口处理,割口执行WP—QClooZ《焊缝返修》 相关规定。

  3 质量检验

   (4)正式施焊时,应把管道分成4 个1/4 圆周,对称施焊;对于d≧219 mm 的管道,宜对称焊,两名焊工施焊时的焊接速度应基本一致。此外, 反变形法也是一种实用的工艺。焊接时必须严格按照工艺卡上的焊接电流和焊接速度进行,以确保小的线能量。不锈钢管道焊接时,焊缝的层间温度必须严格控制在 100℃ 以内。

  焊缝质量检验依据施工图纸和WP—PMl014 《 焊接工作程序》 进行,焊接材料及焊接工艺依据相应的焊接工艺 卡进行,管道焊缝根据图纸要求进行;在管件、管道附件、管线设备安装时,应做好安装记录;管道装配件的线尺寸偏差不超过±3 mm / m ,在装配件的 全长上不大于±10 mm ;角尺寸偏差和中心线偏差不超过士2.5 mm/m ,但在后面连接的整个直管段上的偏差不大于±10 mm。