3 .管道站场焊接方法及工艺-管道施工焊接的技术现状
傅会伦
[摘 要]在Inconel825管道焊接中，选择合理的焊接工艺和质量控制，有效的防止了焊接气孔、裂纹等缺陷的发生，其焊接工艺及质量控制措施，为同类材质管道的焊接提供参考借鉴。
[关键词]Inconel825管道；焊接工艺；措施
中图分类号：TG457.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）24-0021-02
1 概述
Incoloy 825是钛稳定化处理的全奥氏体镍铁铬合金，并添加了铜和钼，具有良好的耐应力腐蚀开裂性能，抗点蚀和缝隙腐蚀性能，在还原性酸和氧化性酸中具有很好的耐蚀性，在室温和高达550℃的高温时都具有很好的机械性能。
在150万吨/年超临界萃取梯级分离项目加氢装置中使用了φ406.4×40.49、φ323.8×33.32、φ219.1×23.01、φ168.3×18.26、φ88.9×11.13、φ48.3×10.15型号规格的Inconel825管材，本文针对该工程中Inconel825材质的焊接，结合现场施焊经验，提出合理的Inconel825管道焊接施工技术。
2 Inconel 825的化学成分及焊接性能
2.1 化学成分（表1）
2.2 焊接性能
2.2.1 具有较高的热裂纹敏感性，最易在焊道弧坑产生裂纹。
2.2.2 液态金属流动性很差，即使采用大电流也不能够实现好的流动性。
2.2.3 焊縫熔池流动性偏低，在焊接快速冷却凝固结晶条件下，极易产生焊缝气孔。
3 焊接方法
考虑到现场Inconel825管材的型号规格，焊接时采用手工钨极氩弧焊或手工钨极氩弧焊打底、焊条电弧焊填充盖面的焊接方法。本工程DN150及以下的管道采用钨极氩弧焊的方法，DN150以上的管道采用钨极氩弧焊打底、焊条电弧焊填充盖面的方法。
4 焊接材料
4.1 焊材选择及管理
1）焊材选用根据焊件的化学成分、力学性能、使用条件综合考虑。本工程Inconel825管材为攀钢集团生产，为提高焊接质量，焊丝、焊条均采用进口，焊丝选用ERNiCrMo-3，焊条选用ENiCrMo-3。焊接所用的焊材应有出厂质量证明书，其检验项目应符合GB/T13814-2008《镍及镍合金焊条》、GB/T15620-2008《镍及镍合金焊丝》的规定。
2）焊接材料的储存、保管应符合JB/T3223-96《焊接材料质量管理规程》及相关标准的要求。
3）焊条使用前应按焊条说明书的要求进行烘烤，若无规定要求时按350℃～400℃烘干，保温30～60分钟要求进行烘烤。
4）烘烤后的焊条应贮存在150℃的恒温箱内，焊工领用应使用合格保温筒，如领出时间超过4小时，应重新交回焊条烘干室进行烘烤，但重复烧烤次数不得超过2次。
4.2 保护气体
在采用手工氩弧焊时，保护气体氩气应符合GB4842-2006《氩》的规定，纯度不低于99.99%，以保证最大的合金过渡系数，保证根部焊接完后焊缝不产生氧化物。
4.3 钨极
钨极氩弧焊采用的铈钨极，应符合SJ/T10743《惰性气体保护电弧焊和等离子焊接切、割用铈钨电极》的规定。焊接时采用φ2.5mm的铈钨极，用磨光机磨成圆锥角30°～60°，直径约0.4mm，尖端磨平，以保证电弧稳定和足够的熔深，易于控制熔透和窄焊道。
5 施工环境
管道施工时，焊接环境出现如下情况时，必须采用有效保护措施（如篷布，加热等），方可施焊，否则禁止施焊。
5.1 环境温度低于0℃；
5.2 手工焊时，风速大于8m/s；
5.3 钨级氩弧焊时，风速大于2m/s；
5.4 空气相对湿度大于90%；雨、雪天气。
6 施工准备
6.1 焊接工艺评定、焊接工艺卡、焊工
6.1.1 根据设计文件要求及GB50236-2011《现场设备 工业管道焊接工程施工规范》的要求进行焊接工艺评定，焊接工艺评定应覆盖焊接产品。
6.1.2 现场施焊时，必须依据合格的焊接工艺评定制订焊接工艺卡，指导焊接施工。
6.1.3 施焊焊工必须按GB/T679-2012《焊工技术考核规程》考试合格并取得相应的资质，资质应覆盖焊接产品。
6.2 焊缝组对
6.2.1 管道切割及坡口加工
1）管子切割及坡口加工时，采用机械方法进行。
2）因Inconel825低熔透性的特点，一般不宜采用大线能量来增加熔透性，以防止药皮过热，使脱氧元素过多的烧损以及焊接熔池过分搅动所导致的焊缝形状的劣化。为了保证焊接接头的熔透，选择大坡口角度和小钝边为特点的接头型式。
3）坡口加工后应进行外观检查，并进行渗透检测，坡口表面不得有裂纹、分层等缺陷。
6.2.2 组对使用的工装卡具
1）一般不允许焊接在管子上，如果卡具必须焊接在管子上才能组对时，应符合下列规定：卡具与管子、焊接材料的化学成分应相同；焊接时的工艺与正式焊接工艺相同；卡具拆除应用砂轮磨去，不得采用敲打、掰扭等方法。
2）组对和焊接时，焊件应与铁碳材料隔离；同时施工中要用不锈钢锤、不锈钢刷以及专用的砂轮片。
6.2.3 组对错边量要求
管道或焊件组对时，内壁错边量不宜超过0.5mm；外壁错边量不宜超过 1.0mm。
6.2.4 定位焊接尺寸
1）焊件表面严禁电弧擦伤，并严禁在焊件表面引弧、收弧。
2）焊接定位焊缝的焊接材料和焊接工艺应与正式焊接相同，且应由合格焊工施焊。
3）定位焊缝采用钨极氩弧焊时，焊缝背面应进行充氩保护。
4）定位焊缝应均匀分布，不宜少于2～3点。正式焊接时，起焊点应在两焊缝之间。
5）定位焊缝的长度宜为10～15mm，高度宜为2～4mm，且不应超过壁厚的2/3。
6）定位焊缝应保证焊透及熔合良好，且不得有气孔、夹渣等缺陷。
7）定位焊缝应平缓过渡到母材上，且焊缝两端应磨削成缓坡。
8）管子及管件组对定位后应及时焊接
7 Inconel 825焊接工艺
7.1 焊件清理
conel 825焊接时，铅、硫、磷和某些低熔点元素熔入焊缝中，会造成焊件液化裂纹，故焊接前一定要认真清理，使用丙酮溶液对对坡口内外50mm区域进行清洗，以彻底清除油脂等杂质。
7.2 焊接工艺要求
7.2.1 手工钨极氩弧焊打底焊
1）一般情况下Inconel 825不进行焊前预热和焊后热处理。只有当管子或管件温度低于15℃时，才对焊缝两侧各300mm范围内加热至15～100℃，以免湿气冷凝导致焊缝气孔。
2）焊接前焊缝背面必须充氩保护，保护措施可采用管子整体或局部充氩（坡口两内侧贴水溶性）两种方法。管道充氩开始时流量适当加大，待管内空气排干净后方可施焊。焊接时氩气流量逐步降低，避免氩气流量偏大，管内压力偏高而造成焊缝背面在成型时出现内凹或根部未焊透现象。
3）采用直流正接方法，选用Φ2.4mm的钨极，钨极伸出长度3～5mm，焊缝不预热，层间温度≤100℃，喷嘴直径12mm。采用高频引弧，焊接时焊枪要尽量垂直于焊件，方便更好的控制熔池的大小，使喷嘴氩气均匀的保护熔池不被氧化。焊接时采用小电流、摆幅不要过大，两边应稍作停顿，确保两边溶好。
4）焊接时钨极端部离焊接件距离2mm左右，焊丝要顺着坡口沿着管子的切点送到熔池的前端，利用熔池的高温将焊丝融化，两边稍作停顿，焊丝均匀的、连续送进熔池向前施焊。
5）在填丝过程中，焊丝不能与钨极接触或直接深入电弧的弧柱区，否则造成焊缝夹钨和破坏电弧稳定；焊丝的加热端应处于气体保护的状态，不能用来搅动熔池，重新焊接前焊丝端部应剪去。管子对接固定焊缝全位置焊接时，为防止仰焊内部焊缝内凹，打底层采用仰焊位置内填丝，立、平焊部位外填丝方法进行施焊。
6）收尾处打磨成斜坡形，焊至斜坡时，暂停给丝，先用电弧把斜坡出预热并融化成熔孔，迅速加焊丝使焊缝封闭。收弧时要填满弧坑，气体延时保护，避免焊缝在高温下被大气污染。
7.2.2 焊条电弧焊填充、盖面焊接
1）当焊件较厚时，宜采用多道焊。除打底焊外其余焊层宜采用多道焊；层间温度应小于100℃；每一层每一道焊完后均应使用不锈钢钢丝刷，彻底清理氧化皮和药皮等残渣，并进行检查，消除各種表面缺陷，检查合格后方可焊接下一层。同时使层间温度降低至100℃以下。多层焊的层间接头应相互错开，每条焊缝应一次连续焊完。
2）焊接时应采用较小热输入、短弧、小摆动的操作方法以保持电弧电压的稳定，焊接过程中，焊条角度必须保证80°～100°，为防止产生未熔合、气孔等缺陷，采用轻微摆动焊把来搅动熔池，但搅动的幅度不要超过焊条直径的2.5倍。严禁采用大的焊接工艺参数进行焊接。
3）在焊接中确保起弧的质量，收弧时应在弧坑点焊几点，将弧坑填满，使弧坑不要急速冷却，防止弧坑热裂纹，并用砂轮将收弧处修磨平整。
7.2.3 焊接完毕后，应及时将焊缝表面的熔渣及表面飞溅物清理干净。并对焊缝表面做酸洗、钝化处理。
7.2.4 对于小直径的管子，焊接中宜采取在焊缝两侧用湿布擦拭焊缝两侧等措施，以减少焊缝的高温停留时间，加快焊缝的冷却速度。
7.3 焊接工艺参数（表2）
7.4 焊缝返修
7.4.1 当焊缝需要返修时，缺陷消除应采用砂轮打磨，确认缺陷已消除后方可补焊。
7.4.2 返修时宜用钨极氩弧焊。
7.4.3 同一部位的返修次数不宜超过二次。
8 焊接接头质量检查
8.1 外观质量要求应符合GB 50236-2011《现场设备 工业管道焊接工程施工规程》和SH/T 3523-2009《石油化工铬镍不锈钢，铁镍合金和镍合金焊接规程》相关要求。
8.2 按照设计图纸和施工规范的要求，对焊口进行无损检测，合格级别不得低于设计要求。
结语
150万吨/年超临界萃取梯级分离项目加氢装置顺利地完成了Inconel825管道的焊接工作，焊缝射线检测一次合格率达到98.2%，为提高施工进度，装置后续安全运行打下了良好的基础，为今后同类材质的焊接积累了宝贵的经验。
参考文献
[1] GB/T13814-2008《镍及镍合金焊条》.
[2] GB/T15620-2008《镍及镍合金焊丝》.
[3] NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》.
[4] GB50236-2011《现场设备 工业管道焊接工程施工规范》.
[5] SH/T 3523-2009《石油化工铬镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程》.
