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CN109317787A - 一种钢管道全位置窄间隙tig自动焊工艺 - Google Patents

一种钢管道全位置窄间隙tig自动焊工艺 Download PDF

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赵建仓
章雅林
王淦刚
傅求华
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Ceec Anhui Electric Power Construction First Engineering Co Ltd
Suzhou Nuclear Power Research Institute Co Ltd
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ANHUI JINLI ENERGY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Ceec Anhui Electric Power Construction First Engineering Co Ltd
Suzhou Nuclear Power Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种钢管道全位置窄间隙TIG自动焊工艺，包括如下步骤：步骤S1、焊接材料的选择；步骤S2、焊接位置的确定；步骤S3、2G及5G管道均设计为U型坡口；步骤S4、工艺参数确定；步骤S5、热处理工艺设定，焊接预热温度为150℃‑250℃，层间温度保持在150℃‑250℃；焊缝整体焊接完成后，焊接接头缓慢冷却到100℃，并保温两个小时，确保整个接头区域温度均已降到Ms以下；对焊后钢管采取整体热处理法，进行高温回火。本发明以窄间隙TIG自动焊焊接管道为焊接对象，通过单道多层、及多道多层两种焊接工艺焊接接头，获得完整可靠的寻新的工艺参数，使得焊接后的钢管获得更加优良的综合性能。

Description

一种钢管道全位置窄间隙TIG自动焊工艺
技术领域
本发明属于TIG自动焊技术领域，尤其涉及一种钢管道全位置窄间隙TIG 自动焊工艺。
背景技术
窄间隙自动焊技术作为一种成熟的焊接技术，具有较高的焊接稳定性与优良的焊接质量，被广泛用于电厂主管道焊接中。随着大厚度的管材和板材的广泛应用，传统的手工焊接坡口太宽难于加工，且焊接质量和焊接效率低下，而火电现场仍多采用人工焊接的方式，这种焊接方式的稳定性一般，会因人为因素造成超标缺陷，明显制约着大型焊接结构的发展。火电中的蒸汽主管道对焊接质量要求非常高，窄间隙自动焊技术具有高效的优势，首先可以大幅度降低坡口横截面积、减小热输入、需要更少的金属填充量，其次焊缝金属和热影响区的组织明显细化，并且残余应力和残余变形小，抗应力腐蚀敏感能力和抗疲劳断裂能力高，力学性能包括塑韧性明显提高等独特的优势。同时窄间隙自动焊的高度自动化特点，降低了对操作人员的焊接技术要求，因此对于火电主管道焊接，特别是高温工作下的材料这一技术具有很大的发展前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供钢管道全位置窄间隙TIG自动焊工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种钢管道全位置窄间隙TIG自动焊工艺，包括如下步骤：
步骤S1、焊接材料的选择
步骤S2、焊接位置的确定
采用火电厂常用焊接位置2G及5G；
步骤S3、坡口设计
2G及5G管道均设计为U型坡口；
步骤S4、工艺参数确定
A、2G位置焊接工艺：
2G位置焊接过程中钨极摇摆动作包括三个动作：
钨极动作1：用于打底焊接与盖面焊接；
钨极动作2：用于支撑焊道、填充焊道和找平焊道中的上侧焊道；
钨极动作3：用于支撑焊道、填充焊道和找平焊道中的下侧焊道；
当上下侧焊道出现铺展不良与未熔合曲线时分别使用对应的钨极动作进行重熔调整；
B、5G位置焊接工艺：
5G位置焊接过程中钨极摇摆动包括四个动作：
钨极动作21：用于打底焊接与盖面焊接；
钨极动作22：用于支撑焊道、填充焊道和找平焊道中的上侧焊道以及调整铺展不良的焊道；
钨极动作23：用于支撑焊道、填充焊道和找平焊道中的下侧焊道以及调整铺展不良的焊道；
钨极动作24：用于调整焊道的侧壁未熔合；
步骤S5、热处理工艺设定
焊接预热温度为150℃-250℃，层间温度保持在150℃-250℃；焊接过程中保持这一预热温度和所有随后的最低层间温度，预热温度和层间温度在每一焊道即将引弧施焊前加以核对；
焊缝整体焊接完成后，焊接接头缓慢冷却到100℃，并保温两个小时，确保整个接头区域温度均已降到Ms以下；
随后热处理工拆除保温、加热带，并重新安装热电偶、加热带、保温层，为焊后热处理做好准备；
对焊后钢管采取整体热处理法，进行高温回火，加热温度范围在750℃ -770℃之间。
进一步地，步骤S1中填充材料选择为ER90S-G焊丝，规格为Φ1.2mm。
进一步地，所述焊接位置2G为垂直固定位置，横焊；焊接位置5G为水平固定位置，管道水平固定焊。
进一步地，步骤S3中所述U型坡口表面要求平整,不得有裂纹\分层\夹杂\ 坡口破损及毛刺缺陷；坡口及其外壁两侧15-20mm范围内应将水、油、漆、垢和氧化皮等杂物清理干净，直至露出金属光泽；遇到管子内壁错口值超过1mm，应按DL/T 869-2012规定处理，以保持管子内壁齐平。
进一步地，步骤S5中按照DL/T869《火力发电厂焊接技术规程》和DL/T819 《火力发电厂焊接热处理技术规程》的规定，对焊后钢管采取整体热处理法。
本发明的有益效果：
本发明以窄间隙TIG自动焊焊接管道为焊接对象，通过单道多层(5G位置)、及多道多层(2G位置)两种焊接工艺焊接接头，获得完整可靠的寻新的工艺参数，使得焊接后的钢管获得更加优良的综合性能；
本发明在焊接钢管的过程中，对钢管进行了焊前预热和焊后热处理工序，焊前预热是为了防止焊接过程中出现裂纹，焊后热处理之前恒温两小时是为了进行消氢处理，氢含量的控制能够有效减小接头产生冷裂纹的倾向，而焊后热处理是为了对脆硬的马氏体组织进行回火处理，同时降低焊接残余应力。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是2G管道的U型坡口的结构示意图；
图2是2G管道的U型坡口的结构示意图；
图3是2G位置焊接过程中钨极摇摆动作示意图；
图4是5G位置焊接过程中钨极摇摆动作示意图；
图5是焊后热处理工艺曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种钢管道全位置窄间隙TIG自动焊工艺，包括如下步骤：
步骤S1、焊接材料的选择
本实施例选择的是P92钢管两根，规格为φ440mm×72mm，长度500mm；填充材料为ER90S-G焊丝，规格为Φ1.2mm；
步骤S2、焊接位置的确定
采用火电厂常用焊接位置2G(垂直固定位置，即横焊)及5G(水平固定位置，即管道水平固定焊)；
步骤S3、坡口设计
2G及5G管道均设计为U型坡口，焊道布置分别如图1和2所示；
U型坡口表面要求平整,不得有裂纹\分层\夹杂\坡口破损及毛刺等缺陷；坡口及其外壁两侧15-20mm范围内应将水、油、漆、垢和氧化皮等杂物清理干净，直至露出金属光泽；为保持管子内壁齐平，遇到管子内壁错口值超过1mm，应按 DL/T 869-2012规定处理；
步骤S4、工艺参数确定
(1)2G位置焊接工艺参数如表1所示：
表12G位置焊接工艺参数
如图3所示，2G位置焊接过程中钨极摇摆动作包括三个动作：
钨极动作1：用于打底焊接与盖面焊接；
钨极动作2：用于支撑焊道、填充焊道和找平焊道中的上侧焊道；
钨极动作3：用于支撑焊道、填充焊道和找平焊道中的下侧焊道；
当上下侧焊道出现铺展不良与未熔合曲线时分别使用对应的钨极动作进行重熔调整；
(2)5G位置焊接工艺参数如表2所示：
表25G位置焊接工艺参数
如图4所示，5G位置焊接过程中钨极摇摆动包括四个动作：
钨极动作21：用于打底焊接与盖面焊接；
钨极动作22：用于支撑焊道、填充焊道和找平焊道中的上侧焊道以及调整铺展不良的焊道；
钨极动作23：用于支撑焊道、填充焊道和找平焊道中的下侧焊道以及调整铺展不良的焊道；
钨极动作24：用于调整焊道的侧壁未熔合；
步骤S5、热处理工艺设定
焊接预热温度为150℃-250℃，层间温度保持在150℃-250℃；焊接过程中必须保持这一预热温度和所有随后的最低层间温度，预热温度和层间温度必须在每一焊道即将引弧施焊前加以核对；
焊缝整体焊接完成后，焊接接头缓慢冷却到100℃，并保温两个小时，确保整个接头区域温度均已降到Ms(Ms为马氏体转变的起始温度,是奥氏体和马氏体两相自由能之差达到相变所需的最小驱动力时的温度)以下；随后热处理工拆除保温、加热带，并重新安装热电偶、加热带、保温层，为焊后热处理做好准备；
按照DL/T869《火力发电厂焊接技术规程》和DL/T819《火力发电厂焊接热处理技术规程》的规定，对焊后P92钢管采取整体热处理法，进行高温回火，加热温度范围在750℃-770℃之间，具体的热处理工艺曲线如图5所示(其中， 300℃以下自然冷却，100℃时拆除保温)；
焊前预热是为了防止焊接过程中出现裂纹，焊后热处理之前恒温两小时是为了进行消氢处理，氢含量的控制能够有效减小接头产生冷裂纹的倾向，而焊后热处理是为了对脆硬的马氏体组织进行回火处理，同时降低焊接残余应力。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种钢管道全位置窄间隙T I G自动焊工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、焊接材料的选择
步骤S2、焊接位置的确定
采用火电厂常用焊接位置2G及5G；
步骤S3、坡口设计
2G及5G管道均设计为U型坡口；
步骤S4、工艺参数确定
A、2G位置焊接工艺：
2G位置焊接过程中钨极摇摆动作包括三个动作：
钨极动作1：用于打底焊接与盖面焊接；
钨极动作2：用于支撑焊道、填充焊道和找平焊道中的上侧焊道；
钨极动作3：用于支撑焊道、填充焊道和找平焊道中的下侧焊道；
当上下侧焊道出现铺展不良与未熔合曲线时分别使用对应的钨极动作进行重熔调整；
B、5G位置焊接工艺：
5G位置焊接过程中钨极摇摆动包括四个动作：
钨极动作21：用于打底焊接与盖面焊接；
钨极动作22：用于支撑焊道、填充焊道和找平焊道中的上侧焊道以及调整铺展不良的焊道；
钨极动作23：用于支撑焊道、填充焊道和找平焊道中的下侧焊道以及调整铺展不良的焊道；
钨极动作24：用于调整焊道的侧壁未熔合；
步骤S5、热处理工艺设定
焊接预热温度为150℃-250℃，层间温度保持在150℃-250℃；焊接过程中保持这一预热温度和所有随后的最低层间温度，预热温度和层间温度在每一焊道即将引弧施焊前加以核对；
焊缝整体焊接完成后，焊接接头缓慢冷却到100℃，并保温两个小时，确保整个接头区域温度均已降到Ms以下；
随后热处理工拆除保温、加热带，并重新安装热电偶、加热带、保温层，为焊后热处理做好准备；
对焊后钢管采取整体热处理法，进行高温回火，加热温度范围在750℃-770℃之间。
2.根据权利要求1所述的一种钢管道全位置窄间隙T I G自动焊工艺，其特征在于，步骤S1中填充材料选择为ER90S-G焊丝，规格为Φ1.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种钢管道全位置窄间隙T I G自动焊工艺，其特征在于，所述焊接位置2G为垂直固定位置，横焊；焊接位置5G为水平固定位置，管道水平固定焊。
4.根据权利要求1所述的一种钢管道全位置窄间隙T I G自动焊工艺，其特征在于，步骤S3中所述U型坡口表面要求平整,不得有裂纹\分层\夹杂\坡口破损及毛刺缺陷；坡口及其外壁两侧15-20mm范围内应将水、油、漆、垢和氧化皮等杂物清理干净，直至露出金属光泽；遇到管子内壁错口值超过1mm，应按DL/T 869-2012规定处理，以保持管子内壁齐平。
5.根据权利要求1所述的一种钢管道全位置窄间隙T I G自动焊工艺，其特征在于，步骤S5中按照DL/T869《火力发电厂焊接技术规程》和DL/T819《火力发电厂焊接热处理技术规程》的规定，对焊后钢管采取整体热处理法。
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