摘要：LC65-2205双相不锈钢是一种Cr的质量分数为22%的双相不锈钢，屈服强度为400MPa，抗拉强度为650MPa。双相不锈钢的金相组织由铁素体和奥氏体两相组成，具有体积分数大体相等的特征，兼有奥氏体不锈钢与铁素体不锈钢的双重特征。由于其特性，每道口焊接完成后要进行铁素体检测；与奥氏体不锈钢一样在焊接过程中对氧气异常敏感，因此正面和背面的惰性气体保护要求高；2205双相不锈钢焊接比普通奥氏体不锈钢对污染更敏感，焊接接头可能出现热影响区耐腐蚀性降低；同时焊接线能量对焊缝及热影响区耐蚀性有很大影响，在焊接热循环作用下焊接接头性能恶化，控制适中的焊接线能量，是获得平衡的双相组织的关键，是焊接接头的力学性能和耐蚀性能得到保证的关键。
关键词：双相不锈钢管道；TIG半自动焊接
1工艺原理
TIP TIG焊接是一种动态振动自动送丝的热丝TIG焊接技术，实现了可控的对熔池的送丝动力搅拌功能，振动搅拌动力能有效破坏熔滴和熔池的表面张力、细化晶粒、使裹挟在熔池中的气体容易逃逸，大幅度提高了熔敷效率和熔池的冶金性能，显著降低了热输入。它将普通钨极氩弧焊的焊接效率提高约4倍；与普通自动送丝的热丝氩弧焊效率相比提高约2-3倍；使氩弧焊的焊接熔敷效率达到或接近熔化极MIG；更重要的是由于可控的动态振动送丝系统，使焊接熔池的冶金性能发生了本质的改善，即：使焊缝的机械力学性能、冶金化学性能得到了显著地提高，尤其在合金类焊接双相不锈钢焊接难度比较大、焊接质量要求高的特种焊接领域。
双相不锈钢管TIP TIG半自动根焊+半自动填盖对接焊施工功法，采用半自动根焊、热焊、填充盖面焊。焊接设备为Miller MaxtsaI 400型半自动焊接电源＋TIP TIG送丝机+控制柜组成。保护气体采用浓度99.99%的Ar气体，焊缝内壁充氩由内对口器进行，同时内对口器具有封闭空间的功能，焊缝外壁氩气保护由焊枪自带。焊口组对采用内对口器配合，组对间隙为窄间隙组对，坡口为U型坡口，钝边2.0±0.1mm。
2操作要点
2.1管材、焊材验收
管材加工时严格进行驻厂监造，运输至现场前，对管道外观进行检查验收，检查合格方可使用，尤其是管口及15cm范围内管口椭圆度、壁厚、周长、直焊缝等重要参数。
焊接材料应分批号按标准规定进行验收。
焊丝包装应密封完好，表面光滑、洁净，无油污和其它赃物。
双相钢管材不许与其它材料混合堆放，必须单独堆放，严禁与铁质物品接触。
2.2现场准备
使用直流焊接电源，焊接设备应能满足焊接工艺要求，工作状态和安全性良好，能准确的显示工艺参数。
打开焊机、送丝机、采集盒电源开关，电源面板选择4步，高频起弧。
检查设备的冷却水路、送丝和热丝系统是否正常，焊枪开关是否灵敏。
检查气路：压下起弧开关后应及时再按下熄弧开关，焊接气体流量一般为15L/min左右。
严禁使焊枪长时间处于高频放电状态，焊枪长时间放电极易烧坏焊枪枪柄。
起弧前检查焊枪枪头各损耗件，确保气筛无堵塞、破损及连接紧固，瓷嘴连接紧固，导电嘴磨损严重豁口时及时更换导电嘴。
在焊接参数采集盒上输入焊工号、焊缝号，设置好焊接参数。
在焊机电源面板和送丝机面板上检查确认焊接参数。正式焊接之前，应在试板上调整焊接参数，并检查设备状态。
为确保送丝的顺畅性，在焊接过程中尽量使焊枪摆放顺畅，严禁缠绕形成卷状。
焊接地线应尽量靠近焊接区，宜用卡具将地线与工件表面牢固接触，严禁产生电弧伤害母材。
2.3 U型坡口加工
管端坡口根据半自动焊接工艺要求为U型坡口，坡口加工采用坡口加工机和成型刀具进行。在坡口加工完毕后根据坡口尺寸要求对坡口尺寸进行检查，不合格的坡口重新进行加工。管口管材直焊缝10CM范围内余高打磨平整，加工完成的坡口采用抛光片将毛刺等打磨抛光。加工完成的坡口组对前采用管帽进行保护。
2.4管口清理
用专用不锈钢工具打磨管端不小于25mm，管道被焊表面应均匀、光滑，无起鳞、裂纹、夹杂、油脂、油漆、Cu、Sn 和铁离子污染以及其它影响焊接质量的有害物质。
为了使摇把焊接时摆动的顺畅性，必须对坡口外壁进行倒角处理；在焊件清理和焊接操作过程中，需要砂轮机打磨清理时需佩戴好防护眼镜和口罩。
2.5管口组对
使用丙酮清洗坡口及附近区域。
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将对口器从焊接上游管口中穿入，再穿入焊接下游管口，活动对口器使出气孔对准焊道后，检查整圈出气孔是否均对齐焊道。
出气孔对齐后，调整对口器焊接上游管口坡口与焊接下游管口坡口对齐。检查仰焊位置是否无错皮，无间隙，其他位置是否无错漏。
组对过程中严格控制组对间隙和错边。组对间隙为0mm，最大错边量为0.2mm。
组对完成后再次检查仰焊区域是否无错皮、无间隙，确保6点起弧位置间隙和错边量控制到最小。整圈无错漏，检查测量坡口开口宽度在规定范围内。
管道组对、焊接过程使用的工装，与管子表面接触的材料应采用与管子相同材料或其它奥氏体不锈钢。组对过程中采用的工具应防止在焊缝附近产生铜、铁离子以及其它低熔点金属的污染。
2.6充氩、含量检测
打开背部保护气体氩气瓶压力阀，打开送气阀，调节并确认背部保护气体流量15L/min左右。保护气体采用含量不低于99.99%的氩气。
打开PPM 测试仪泵开关，检测对口器中保护气氛中氧含量，当氧含量小于500PPM时可以开始焊接。
2.7焊接
先根据坡口的深度调节钨针的干伸长度，调节方法为焊枪垂直放置于坡口内，钨针瓷嘴顶到坡口边沿后确保钨针伸到坡口底部，拧紧焊枪帽。钨针长度调节好后依据钨针调节焊丝的位置，焊丝距离钨针尖控制到约2mm为宜，并确保焊丝通过钨针中心线。
打底根焊起弧时从6点中心位置起弧，小摆动快速度焊接，弧尽量压低，上半部焊接时速度稍微慢点，焊枪角度要随着位置的变化而及时变换。
焊接过程中钨针烧损严重或者焊缝中出现夹钨缺陷时，必须立即停弧，更换钨针，并将坡口内的夹钨缺陷用砂轮机打磨干净后才可继续焊接。
焊接过程中焊道不平整、侧壁未充分熔合，或者焊道表面有夹杂、浮渣时需要及时打磨处理。
盖面完成后，关闭对口器气源，撤出对口器。
焊接结束后，盘好焊枪，关闭焊机、送丝机、采集盒电源，气源，清理作业现场卫生。
双相不锈钢一般情况下不需要预热，但如果施焊环境温度低于10℃，应将焊接部位两侧各100mm 范围预热到50 至80℃。
2.8外观检验
焊缝外观成型均匀一致，焊缝及其附近表面上不得有裂纹、未熔合、气孔、飞溅、夹具焊点等缺陷。
焊缝表面不得低于母材表面，焊缝余高不得超过1+0.10b(b 为焊缝宽度)，且最大值为3mm。余高超过规定时应进行打磨，打磨后应与母材圆滑过渡，不得明显伤及母材。
焊后错边量应为：不得大于1.6mm。
焊缝宽度比外表面坡口宽度每侧增加0.5～2.0mm。
焊缝同一部位的返修最多只允许进行两次。
咬边深度不得超过0.5mm；咬边深度小于0.3mm 的任何长度均为合格；咬边深度在0.3～0.5mm 之间，单个长度不得超过10mm，在焊缝任何连续长度中，累计长度不得大于30mm 或焊缝全长的10%，取二者中的较小值。
2.9铁素体含量检测
用铁素体仪对每道焊口的焊缝及热影响区的铁素体含量进行测定，检测要求如下：
用便携式磁性仪对焊缝及热影响区的铁素体含量进行检测，测量仪器的精度应满足测量值的±12%；
测量时测量部位应用砂轮打磨平滑，同一部位测量五次，去掉最大值和最小值后取平均值作为测量结果；
要求焊缝金属的铁素体含量为30～60%，热影响区铁素体含量为30－70％。
2.10 无损检测及返修
焊缝经外观检查合格后，按照设计及规范要求进行无损检测。检测合格进行防腐补口施工，若检测不合格，则需对焊缝进行返修处理。
返修应由具有返修资格的电焊工实施，易采用小线能量、低热输入的方法。
对需要返修的焊缝，应分析缺陷产生原因，编制焊接返修工艺文件。
补焊部位的坡口形状和尺寸应防止产生焊接缺陷和便于焊接操作。
参考文献
[1] 陈永刚.双相不锈钢S31803管道的氩电联焊工艺应用[J]. 焊接.2019(09)
论文作者:张继民
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
标签：焊枪论文; 口器论文; 不锈钢论文; 熔池论文; 奥氏体论文; 间隙论文; 气体论文; 《基层建设》2019年第26期论文;