帶磁性的鋼管怎么焊接？

焊接技術(shù)weld2021-04-06 15:42:06

需要更換材質(zhì)為15CrMo鋼管，其輸送介質(zhì)為高壓蒸汽，管線設(shè)計(jì)壓力4Mpa，設(shè)計(jì)溫度為460℃，規(guī)格為 325mm×14mm。進(jìn)行新舊管線連頭時(shí)，遇到了強(qiáng)磁力干擾，即在點(diǎn)固焊接時(shí)，焊接電弧嚴(yán)重偏向一側(cè)，金屬或電弧產(chǎn)生爆鳴，無(wú)法正常引燃電??；當(dāng)采用鎢極氬弧焊時(shí)，電弧不在鎢極尖端燃燒，而向氬氣噴嘴一側(cè)燃燒。通過(guò)對(duì)新舊管線磁性進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)新管局部有磁性，而舊管整體帶有很強(qiáng)的磁性，使焊接無(wú)法正常進(jìn)行。

1.管線的磁源分析與消磁

(1)磁源分析

新管道的局部剩磁是由于焊接坡口在預(yù)制過(guò)程中使用磁力切割機(jī)，并采用角向磨光機(jī)修磨時(shí)引起管端處帶磁；舊管線因長(zhǎng)期在高溫狀態(tài)下運(yùn)行，周邊電磁環(huán)境復(fù)雜，磁粉無(wú)損檢測(cè)產(chǎn)生的剩磁等原因?qū)е鹿芫€整體磁性很強(qiáng)。

(2)消磁與導(dǎo)磁

對(duì)新管線因長(zhǎng)度有限，消磁容易。但對(duì)舊管線由于整體磁性很強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法消磁，為了不影響檢修施工進(jìn)度和焊接質(zhì)量，我們采用了消磁與導(dǎo)磁相結(jié)合的辦法，即在施工現(xiàn)場(chǎng)把預(yù)制好的新管線吊裝就位后與舊管線坡口對(duì)齊，利用管道磁力切割機(jī)在對(duì)齊的焊口上空轉(zhuǎn)運(yùn)行做試驗(yàn)消磁。結(jié)果證明，管道磁性切割機(jī)在焊口處運(yùn)行幾圈后，管壁口的磁性有所減弱；然后把磁力切割機(jī)停留在焊口的上方，再用磁性較強(qiáng)的磁鐵1～4塊，吸到焊縫的仰焊處，使焊縫兩側(cè)的磁場(chǎng)分布均勻，減弱了焊接時(shí)的磁偏吹。

2.帶磁鋼管的焊接

(1)15CrMo材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能(見(jiàn)表1)

(2)焊接方法選擇

采用手工鎢極氬弧焊打底，焊條電弧焊填充蓋面。

(3)焊接材料的選擇

為了保證15CrMo鋼管在高溫、高壓條件下長(zhǎng)期運(yùn)行，適當(dāng)提高Cr、Mo含量，可提高鋼管的高溫蠕變強(qiáng)度。鉻與氧的親和力比鐵大，高溫時(shí)能形成結(jié)構(gòu)致密的氧化鉻，從而提高鋼管的高溫抗氧化性。因此焊接時(shí)選用H13CrMoA焊絲打底，E5515-B2焊條填充蓋面。其化學(xué)成分如表2所示。

使用前焊絲表面的油銹清理干凈，焊條烘干溫度350～380℃，恒溫1～1.5h，烘干的焊條用焊條保溫筒領(lǐng)用，領(lǐng)出后超過(guò)4個(gè)小時(shí)應(yīng)重新烘烤，且重新烘烤次數(shù)不得超過(guò)兩次。

氬氣純度要求99.99%，保護(hù)氣體流量控制在8-12L/min。

(4)焊前的準(zhǔn)備

采用火焰磁力切割機(jī)加工出30°V形坡口，用角向磨光機(jī)磨除淬硬層。坡口加工完成后進(jìn)行外觀檢查，表面不得有裂紋等缺陷。同時(shí)，將坡口兩邊20mm范圍內(nèi)的油、漆、污、銹等清理干凈，打磨出金屬光澤。

定位焊的焊接工藝應(yīng)與正式焊接工藝相同，在時(shí)鐘的2點(diǎn)、4點(diǎn)、8點(diǎn)和11點(diǎn)鐘位置進(jìn)行定位焊，定位焊焊縫的長(zhǎng)度30～40mm，定位焊縫的預(yù)熱溫度取正式焊接時(shí)預(yù)熱溫度的上限，要在自由狀態(tài)下進(jìn)行，避免產(chǎn)生組裝應(yīng)力。

(5)焊接參數(shù)

焊接工藝參數(shù)如表3所示。

(6)焊接

定位焊后，用電加熱法或火焰加熱法進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱應(yīng)在坡口兩側(cè)均勻進(jìn)行，預(yù)熱溫度150～250℃。測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)在整個(gè)圓周均勻分布，如預(yù)熱溫度不夠要繼續(xù)加熱，達(dá)到預(yù)熱溫度后才能進(jìn)行焊接。

采用手工鎢極氬弧焊打底，從仰焊位置起焊，為避免仰焊根部焊縫背面產(chǎn)生凹陷，采用內(nèi)送絲法，即焊絲通過(guò)對(duì)口間隙小角度從管內(nèi)向熔池添加，這樣既保證了根部焊接質(zhì)量，也解決了仰焊根部凹陷的問(wèn)題。隨著焊接位置的移動(dòng)，磁鐵位置也要移動(dòng)。在磁力的作用下定位焊質(zhì)量難以保證，當(dāng)焊接到定位點(diǎn)焊部位時(shí)，用磨光機(jī)磨掉定位焊點(diǎn)，依次完成打底焊。

打底焊完成后，采用焊條電弧焊進(jìn)行填充層及面層的焊接，層間溫度應(yīng)稍微高于預(yù)熱溫度范圍的下限值，每層的焊條接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，焊口焊完后及時(shí)熱處理。

(7)焊后熱處理

焊接完畢后立即進(jìn)行熱處理，加熱溫度650～670℃，保溫1h。其目的是為了減少焊接殘余應(yīng)力，消除擴(kuò)散氫含量，保證15CrMo管線質(zhì)量和性能。

(8)檢驗(yàn)

焊后熱處理完畢后，冷卻至24小時(shí)后，對(duì)焊口進(jìn)行100%射線探傷，射線探傷結(jié)果合格。然后對(duì)焊縫進(jìn)行硬度測(cè)定，均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.結(jié)語(yǔ)

(1)在舊裝置維修中，舊管線要做到完全消磁或減磁是很困難的，用強(qiáng)磁性的物體作為傳遞導(dǎo)體，使其焊縫兩端的磁性減弱或磁場(chǎng)分布均勻，達(dá)到減輕磁偏吹的目的，取得了很好效果，這種焊接方法具有實(shí)用性，可靠性。

(2)15CrMo新舊管線焊接完畢后，先進(jìn)行焊后熱處理，再進(jìn)行射線探傷，比焊接完就進(jìn)行射線探傷，再進(jìn)行焊后熱處理的效果要好。

綜上所述，采取以上方法進(jìn)行帶磁性15CrMo管線的焊接，效果較好，這為今后檢修中遇到類似的問(wèn)題，提供了一種簡(jiǎn)單易行的解決方法。

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