不锈钢管道焊接工艺(完整版)

不锈钢管道焊接工艺
1.焊接准备
1.1焊接方法:根据不锈钢的焊接特点，应尽可能减小热输入量，一般采用手工电弧焊、钨极氩弧焊两种方法，Φ＞100 mm的采用氩弧焊打底加电弧焊填充盖面。

Φ≦100 mm且壁厚小于5mm的管道采用全用氩弧焊，壁厚大于等于5mm的管道采用氩弧打底，电弧焊填充盖面。

1.2电焊机:由于不锈钢焊接易产生引弧夹钨和收缩气孔需要配备高频引弧和电流衰减特性的专用氩弧焊机。

1.3焊材:焊丝采用Φ
2.5/PP-TIG316L，焊条采用:Φ2.5-
3.2/A022，使用前焊丝表面去除氧化层和油污使用丙酮或酒精揩干净；焊条应200-250 ℃烘干1h，存放保温筒内随取随用。

1.4焊接电流:不锈钢导热效率低，约为碳钢的1/3，电阻率约为碳钢的5倍，线膨胀系数比碳钢约大50%，密度大于碳钢，因此焊接电流应小于碳钢焊接电流。

手工电弧焊时焊机采用直流反接，氩弧焊时采用直流正接。

在焊接打底层应尽量采用小直径焊材，小电流，降低焊接线能量，提高熔敷金属的流动性。

因不锈钢导热性能差，故此应选用小电流避免焊条焊接过程中焊芯发红，药皮中气体保护成分过热挥发，造成焊条熔渣保护效果下降。

组对间隙较大的焊缝采用单侧连续送丝焊枪连续摆动，靠液态金属的流动性与另一侧母材熔化结合,防止单侧咬边。

手工电弧焊推荐电流（仅做参考）
管对接一层氩弧焊TIG316L φ2.5 75-80 10-11 6-8
二层氩弧焊TIG316L φ2.5 75-80 10-11 6-8
φ2.5 80-85 25-26 9-12
手工电弧焊Ａ022
φ3.2 90-105 25-26 10-15
1.5氩气：氩气瓶上应贴有出厂合格标签，使用纯氩≥99.99%或高纯氩≥99.999%，氩弧焊焊接不锈钢时，背面必须充氩气保护，保证背面成形圆滑，防止焊缝根部氧化降低焊缝耐腐蚀性。

气瓶中的氩气不能用尽，瓶内余压不得低于0.5MPa。

大管道采用在管道内局部充氩的方法，跟随焊接进度保护，流量为5-14L/min，正面氩气流量为12-13L/min。

氩气保护不锈钢内壁熔化金属与空气隔离，防止不锈钢在高温情况下发生焊缝根部氧化。

小径管氩弧焊时应做焊接管段可溶纸封堵，焊缝背面应提前送气，流量适当加大空气排出后，流量逐渐减小，焊接过程中应不间断地向管内充氩，停焊时滞后停气，使焊缝得到充分的保护，另外应特别注意的是，空气排净后才能进行焊接，否则影响充氩的保护效果。

氩气流量应适当，流量过小保护不好，焊缝背面容易氧化；流量过大，焊接时产生涡流带入空气，保护效果也会变坏，同时会引起焊缝根部内凹等缺陷，影响焊接质量。

充氩口应置于封闭段尽可能低的位置，空气排出孔应置于封闭段最高位置，因为氩气比空气重，从较低位置充人氩气容易保证获得更高的浓度，充氩保护效果也就更好。

为了减少管内氩气从对口间隙处流失，影响保护效果，增加成本，焊接前可沿焊口间隙贴上水溶胶带，仅留出焊工一次连续焊接的长度，边焊边揭去胶带。

右图为自制管线充氩装置供参考
1.6焊接参数：因不锈钢热膨胀系数较大，焊接时产生较大的焊接应力，要求采用严格的
定位焊。

对于大管道应控制焊接温度，降低焊接热应力，大管道焊接建议采取对称分段花焊的焊接方法。

焊接不锈钢不易摆动，应采取小电流快速焊。

对于d≦Φ89 mm 的管采用两点定位，d=Φ89-Φ219 mm采用三点定位，d≧219 mm 的采用四点定位；定位焊缝长度6-8 mm。

1.7坡口及焊道布置：
相对于碳钢，不锈钢在熔化后粘度大，流动性差，易形成层间未熔合等缺陷，坡口形式常采用V 形坡口，采用较小的焊接电流，因不锈钢焊接熔深小，因此坡口的钝边比碳钢小，约为0-0.5mm，坡口角度比碳钢大，约为65°-70°,因不锈钢比碳钢穿透力小，对口间隙应比碳钢适当增大，装配前做好焊缝区的清洁工作，使用角磨机打磨破口内氧化层毛刺铁锈等，融合区及母材不准使用角磨机打磨，接头两侧各50mm范围的内、外表面用丙酮或酒精清洗干净不得沾污。

不锈钢焊接时应采取防飞溅措施（如刷白灰等方法）保护母材免受飞溅烫伤污染。

焊后用不锈钢扁铲（不得采用碳钢）彻底清理熔渣和飞溅。

不锈钢应与碳钢区分放置，严禁不锈钢和碳钢混放，不锈钢表面不应有损伤，损伤后表面钝化层破坏，钝化层主要是四氧化三铁和三氧化二铬，他们是致密的氧化层，对氧化剂有较强的抵抗作用。

处于钝态的金属仍有一定的反应能力，即钝化膜的溶解和修复（再钝化）
处于动平衡状态。

破坏后使不锈钢保护能力降低，钝化层破坏后，表面粗糙度增加，增加了局部附着物，可能造成局部腐蚀的几率。

易与化学介质发生反应，产生化学腐蚀而生锈。

当介质中含有活性阴离子（常见的如氯离子）时，平衡便受到破坏，溶解占优势。

海水中的氯离子（Cl-）半径小，穿透能力强，容易穿透氧化膜内极小的孔隙，到达金属表面，并与金属相互作用形成了可溶性的化合物，使氧化膜的结构发生变化。

造成腐蚀裂纹，因此划伤、飞溅、割渣等对于不锈钢钝化层是一种破坏，必须加以杜绝和克服。

1.8层间温度：奥氏体不锈钢的导热性差，线膨胀系数大的特点对过热敏感性强，
多层焊时要严格控制层间温度小于60 ℃。

对奥氏体不锈钢焊接有线能量和层间温度的限制，如夏天较热时，温度难以下降，可采用层间水冷（注意:不是层间向焊缝加水，常用湿毛巾擦拭坡口两侧母材或使用冷却水毛刷用冷却水冷却已经凝固的焊缝。

水冷的目的：1.用水急冷可以有效防止450-850摄氏度内铬的敏化，即避免生成Cr23C6;2.减少奥氏体在450摄氏度左右形成脆性相，在金相组织中生成应力薄弱区，水冷可以避免此现象。

3.水冷可以促进过冷度，增强奥氏体组织的形核，并避免长大成粗晶。

水冷的缺点：焊缝区应力来不及向母材及热影响区传导，而在焊缝区残留较高，易产生应力裂纹，但由于大部分奥氏体不锈钢本身具有较高的弯曲塑性及延展性，该缺点常被忽略。

通常前一层冷却后再进行下一层焊接，采用小电流、快速薄层焊，为控制焊接温度不宜摆动焊接。

焊缝宽度严格控制不大于直径的4倍，焊接厚度不宜大于焊条直径。

奥氏体焊接温度过高，钢中的碳会向奥氏体晶界扩散，并在晶界处与铬化合析出Cr23C6，晶界处出现贫铬区，贫铬区无法抵御氯离子的化学置换产生晶间腐蚀或点腐蚀，出现腐蚀裂纹，泄露。

2.焊接质量控制
2.1焊接316L海水管道应由持有FeⅥ焊接项目资质，经相应试件考试合格后，方可上岗
位焊接。

2.2严禁在被焊件表面随意引燃电弧、试验电流或焊接临时支撑物等。

2.3焊工所用的氩弧焊把、氩气减压流量计，应经常检查无泄漏计量准确，确保在氩弧焊焊接质量。

2.4接口间隙要匀直，禁止强力对口，错口值应小于壁厚的10%，且不大于1mm接口局部间隙过大时，应进行修整，严禁在间隙内添加塞物。

2.5焊接区应注意防风，以防吹散氩气，影响氩气保护效果和焊接质量。

打底完成后，应认真检查打底焊缝质量，确认合格后再进行氩弧焊盖面焊接。

2.6引弧、收弧必须在坡口内进行，收弧要填满熔池，将电弧引向坡口熄弧。

2.7焊接过程中发现缺陷应立即处理，分析原因磨除，多层多道焊接，每层每道均应进行检查，自检合格后方可再继续施焊，不得用重复熔化方法消除缺陷。

2.8应注意接头和收弧质量，注意接头熔合应良好，收弧时填满熔池。

2.9盖面完毕应及时清理焊缝表面熔渣、飞溅。

3.不锈钢外观质量
3.1对接接头余高控制：焊缝宽度等于10mm余高≤2mm，焊缝宽度等于20mm，余高≤3mm，焊缝与母材不能有尖锐夹角。

3.2焊缝宽度：不大于坡口宽度加5mm。

在任意50mm内最大宽度与最小宽度差值≤2，整条焊缝≤3要求接头无痕过渡。

3.3在任意300mm连续焊缝长度内，焊缝的直线度小于2mm。

3.4在焊缝任意25mm长度范围内，焊缝高低度小于1.5mm。

3.5整条焊缝不允许出现：裂纹、烧穿、条状夹渣、咬边、气孔、未熔合、未焊透、未焊满、内凹、焊瘤、电弧擦伤。

3.6不锈钢焊缝表面的颜色能说明焊缝表面被氧化的程度，焊接熔池温度的控制，保护气体浓度、流量，焊接操作等。

一般情况银亮色最好，金黄和微蓝可接受，深蓝和黑色说明焊缝表面过氧化，不能接受，钝化层已经破坏应进行处理，一般常采用机械抛光后化学处理，先用砂轮磨平，再用布轮依次抛光，使用不锈钢专用钝化膏涂抹处理，个别情况还可化学酸洗处理。

3.7奥氏体不锈钢316L的焊接性能较好，温度10℃以上一般免预热，焊接控制好层间温度，色泽银亮奥氏体焊缝一般免做热处理。

4.焊后检测
4.1焊后可使用5倍放大镜检验，标明的缺陷必须返工，缺陷返工后应重新对缺陷位置进行检验。

4.2对于承压部件焊缝自检合格后一般应进行射线探伤，一般性耐腐蚀管道一般进行着色探伤检验。

不锈钢属于裂纹敏感性材料，探伤应着重以查找裂纹及表面缺陷为为主。