不锈钢管道焊接变形控制技术

不锈钢管道焊接变形控制技术

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。

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。