詳細介紹材質(zhì)為X6CrNiMoTi17-12-2的不銹鋼厚壁管道焊接方法，重點敘述在焊接過程中需特別注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以及焊接實際操作要點。

1概述

馬鋼2250mm熱軋薄板生產(chǎn)線是馬鋼“十一五”技術(shù)改造和結(jié)構(gòu)調(diào)整工程項目中的關(guān)鍵生產(chǎn)線，其設(shè)計年產(chǎn)550萬t熱軋帶鋼，其中供冷軋原料225萬t，供平整分卷機組原料80萬t，供橫切機組原料50萬t，直發(fā)商品卷195萬t。工廠設(shè)計由是SMS-DEMAG總負責，馬鋼設(shè)計院負責轉(zhuǎn)化設(shè)計，關(guān)鍵設(shè)備從德國進口，國內(nèi)配套加工。主軋線共有10個液壓系統(tǒng)，最大工作壓力Pmax＝29MPa，由SMS-DEMAG提供厚壁管道材料，材質(zhì)全部采用德國DIN2462標準中X6CrNiMoTi17-12-2（1.4571下同）的不銹鋼管道，液壓管道施工過程中要求最高、焊接難度最大的是覫114.3×20厚壁管的焊接，數(shù)量多達40t，一方面材料數(shù)量是限定的，另一方面管道安裝后返工難度更大。

2焊接性分析

X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管主要用于軋機區(qū)和卷取機區(qū)的液壓管道，要求對焊接頭內(nèi)表面成形良好，不內(nèi)凹，焊瘤較小，確保液壓系統(tǒng)要求的清潔度和焊縫經(jīng)X射線探傷不低于Ⅱ級標準。從表1中的化學成份可知：X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼屬于鉻鎳18-8型奧氏體不銹鋼，只是其化學成分與其他的鉻鎳18-8型奧氏體鋼略有不同，主要是Mo的含量較高，但其可焊性較好。

（1）鉻鎳奧氏體鋼，導熱系數(shù)約為碳鋼的1/3，線膨脹系數(shù)比低碳鋼約大50%，在自由狀態(tài)焊接時易產(chǎn)生較大的焊接變形。（2）焊縫晶間腐蝕：在焊態(tài)（焊后未經(jīng)熱處理的狀態(tài)）已有鉻的碳化物的沉淀，因而形成貧鉻層，最易于出現(xiàn)在焊接線能量過大或多層焊的條件下。（3）焊縫金屬中存在一定量的穩(wěn)定化元素（Ti、Nb等），焊縫中穩(wěn)定化元素和碳的數(shù)量比，要比母材規(guī)定值大一些較好。（4）刀蝕：在焊接工藝上，首先要減少近縫區(qū)過熱。（5）熱裂傾向；采用的焊接工藝應(yīng)盡可能減少熔池過熱和接頭的應(yīng)力，減少焊接電流，盡可能采用小的線能量和小截面的焊道。

3焊接材料的選用

X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼雖然可焊接性好，但對于含Ni量小于10%~15%的18-8系列的奧氏體鋼（見表2），最為有效的提高焊縫抗裂性的手段，就是使焊縫成為γ+δ雙相組織，特別是在多層焊的根部封底焊道或熔合比較大的情況下，焊縫成分被母材所稀釋而得不到足夠數(shù)量的δ相，這時應(yīng)采用獲得更多一些δ相（4%~12%）的焊絲或焊條，提高奧氏體化元素Mn、C、N的含量。

根據(jù)母材實際的化學成分（見表2）和焊接性分析，選用的焊絲型號為H0Cr20Ni14Mo3，直徑為覫2.5mm，焊條型號為A022，直徑為覫2.5mm，其化學成分參見表3、表4。

4焊接過程

4.1焊接方法

針對壁厚δ=20mm，直徑φ=114的厚壁不銹鋼管和系統(tǒng)要求，采用前三層用氬弧焊（TIG）焊接，后四層用手工電弧焊蓋面的焊接方法，可以降低焊接成本，提高工作效率。4.2管道切割根據(jù)已往工程施工經(jīng)驗，不銹鋼管的切割和坡口加工一般用等離子切割機進行，存在切口不整齊，而且針對大量覫114×20的X6CrNiMoTi17-12-2鋼管若依然用此方法切割和加工坡口，將對管材的材質(zhì)和性能造成一定的影響，而且效率極低，尤其是等離子切割時的熔渣處理也較困難。在實際操作中選用帶式鋸床鋸切速度快，且切口整齊。

4.3坡口形式與坡口加工

4.3.1坡口形式，在焊接過程中按照《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接施工及驗收規(guī)范》（GB50236-98）的坡口形式（見圖1）加工坡口，此種形式加工坡口，一般都留有0.5~1mm的鈍邊，但在焊接覫114×20的X6CrNiMoTi17-12-2鋼管操作過程中發(fā)現(xiàn)：留鈍邊的坡口在焊縫根部成形較差或融合不良現(xiàn)象，在X射線底片上反映出來就是未焊透，直接影響評片效果，為此在試件焊接時將坡口形式改為圖2所示尺寸，就解決了上述問題。

4.3.2坡口加工

在實際操作中用機械坡口機進行加工，并用角向磨光機對毛刺進行處理，保證焊接質(zhì)量。

4.4焊條、焊絲處理

焊條在使用前需在150℃的溫度烘干1~2h，焊絲在使用前應(yīng)將其表面的油污、雜物清理干凈。

4.5管道內(nèi)壁充氣保護

對于X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管道，在焊接時背面充氮氣（N2）或氬氣（Ar）都能起到較好保護作用，但氮氣較氬氣價格低，在要求不高的場合充N2較為經(jīng)濟。對介質(zhì)清潔度要求高的系統(tǒng)，如液壓伺服系統(tǒng)對油的清潔度要求很高，需對不銹鋼管道進行酸洗、沖洗，管內(nèi)充N2時，根部焊縫的兩側(cè)發(fā)黑，在酸洗過程中難以清除，影響酸洗外觀效果，若充Ar時就會減少此現(xiàn)象，經(jīng)過酸洗后焊縫就顯得光亮、美觀。

5焊接工藝參數(shù)

根據(jù)X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管道的焊接要求，制定覫114×20管道的焊接工藝，鎢極為釷鎢極，噴嘴直徑為覫12mm，熔滴過渡形式為噴射過渡，焊絲送進速度為20cm/min。其他工藝參數(shù)詳見表5。

6焊接操作要點

（1）不允許在焊件上隨便引弧，接地連接板宜用不銹鋼并使之與焊件緊密接觸。（2）盡量采用小電流，比碳鋼小10%~15%的電流。（3）宜窄焊道，運條要穩(wěn)，電弧要短，角度正確，收弧時弧坑要填滿。（4）多層焊時應(yīng)仔細清除前一道熔渣，并檢查有無缺陷，尤其是在對口定位的焊縫在正式施焊時必須清除干凈。（5）立焊時，宜采用滅弧焊，間斷時間要短，立焊和仰焊時需選用比平焊小一些的焊條。（6）為了防止過熱，采取速冷卻原則，可以用浸濕的棉布平鋪焊縫加速冷卻,等焊縫冷卻到60℃以下，再進行下一道焊接。（7）焊后表面處與檢驗，清除殘留物、飛濺物和表面氧化層，其目的是提高抗腐蝕性。

7焊接檢驗

焊接后首先進行焊縫外觀檢查，然后進行X射線探傷和機械性能檢驗。根據(jù)德國DIN標準中X6CrNiMoTi17-12-2不銹鋼管的抗拉強度要求為490~690N/mm2，焊接后通過試件力學實驗實際抗拉強度為570~580N/mm2；經(jīng)過X射線探傷檢測，焊縫均達Ⅱ以上標準。

8結(jié)論

通過解決德國DIN標準中X6CrNi-MoTi17-12-2不銹鋼管的焊接過程中的焊接材料選用、管道切割、焊接坡口加工和焊接工藝參數(shù)確定等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，滿足外方設(shè)計和施工規(guī)范標準要求，為實現(xiàn)液壓系統(tǒng)管道材料國產(chǎn)化進行了實踐。