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长输管线用全焊接球阀焊接工艺 - 开维喜阀门(武汉)有限公司
 
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长输管线用全焊接球阀焊接工艺
 
发布时间:2009.12.06 新闻来源:斯派莎克阀门网站 浏?#26469;?#25968;:
 

1、概述

  阀门是长输油气管道为实现集输、分输和调节输量,以及为实现站内循环、设备连通、倒罐、越站和清管器收发等作业所使用的控制部件。阀门既是保证管道运行安全的设备,又是进行管道输送自动控制和运行调度的主要工艺设?#28014;?#22312;长输管线阀门中,球阀使用较多。在国家重点管道工程中,主干线截断阀全部采用进口大口径全焊接球阀,要求使用寿命必需达到30年及以上。本文主要从全焊接球阀阀体的焊接材料、焊接方法、焊接结构、焊接工艺及相关试验等方面进行总结。

2、阀体与焊接材料

2.1、阀体材料

  阀体通常采用碳素钢或低合金钢, 如ASTMA105、A694、A350和A516等,其化学成分对焊接时结晶裂纹的形成有着重要影响。焊接时,焊缝中的S和P等?#21448;?#22312;结晶过程中形成低熔点共晶。其中S对形成结晶裂纹影响最大,但其影响又与钢中其他元素含量有关,如Mn与S结合成MnS而除硫,从而对S的有害影响起抑制作用。Mn还能?#32435;?#30827;化物的性能、形态及其分布?#21462;?#22240;此,为了防止产生结晶裂纹, 对焊缝金属中的Mn/S 值有一定要求。

  Mn/S?#20992;?#22823;才有利于防止结晶裂纹,还与含碳量有关。含C量愈高,要求Mn /S值也愈高。Si、Ni及?#21448;?#30340;过多存在?#19981;?#22686;加S的有害影响。严格控?#21697;?#20307;材?#21916;?#36141;时的化学成分,制定相关的材?#21916;?#36141;标准,是有效避免阀体焊接时产生结晶裂纹的有效途径之一。

2.2 焊丝与焊剂

(1)焊丝

  焊丝主要作为填充金属向焊缝添加合金元素,其化学成分和物理性能不仅影响焊接过程中的稳定性、焊接接头性能和质量,同时还影响着焊接生产率。焊丝材料主要根据阀体材料选择。对常用阀体材料,通常所选用的焊丝材料有碳素钢焊丝(如H08MnA)和低合金钢焊丝(如H10Mn2)?#21462;?#21516;时,焊丝直径的选择对焊缝形状也有着较大影响,在焊接电流、电弧电压和焊接速度一定时,焊缝熔深与焊丝直径成反比,熔宽与焊丝直径成正?#21462;?#23545;于全焊接球阀阀体常采用埋弧自动焊,其焊丝直径一般为215~6mm。

(2)焊剂

  焊剂在焊接过程中起隔离空气、保护焊缝金属不受空气侵害和参与熔池金属冶金反应的作用。当焊丝确定后,配套用的焊剂直接影响焊缝金属的力学性能(特别是塑性及低温韧性) 、抗裂性能、焊接缺陷发生率及焊接生产?#23454;取?#36825;就要求焊剂必须具有良好的冶金性能和工?#25307;?#33021;,颗粒度符合要求(普通焊?#37327;?#31890;度为0.45 ~2.50mm,0.45mm以下的细粒不得大于5% , 2.50mm以?#31995;?#31895;粒不得大于2%。细颗粒度焊剂粒度为0.28 ~1.425mm, 0.28mm 以下的细粒不得大于5%,1.425mm以?#31995;?#31895;粒不得大于2% ) , 含水量W(H2O) ≤0110%,机械夹杂物的含量不得大于W(?#21448;? 0.30% ,含硫磷量W(S)≤0.060% ,W(P)≤0.080%。根据所选用焊丝材料及阀体材料,焊剂多选用高硅型熔炼焊剂或高碱度烧结型焊剂。

3、焊接坡口

  阀体采用埋弧自动焊,配合以空冷或风冷方进行焊接。锻钢阀体壁厚通常为40 ~50mm,宜采用窄间隙坡口埋弧焊,坡口底层间隙为8 ~35mm,坡口角度为1°~7°,每层焊缝为1~3道,常采用工艺垫板打底焊。为使焊丝送达窄坡口底层,需设计能插入坡口内的专用窄焊嘴,焊丝向下伸长度常取45~75mm,以获得较高熔敷速率。焊接时采用专用焊剂,其颗粒度一般较细,并要求?#35328;?#24615;好,满足高强韧性焊缝金属性能。为保证焊丝和电弧在深而窄的坡口内位置正确,必要时须采用自动跟踪控制。

4、焊接工艺

4.1、工艺参数

(1)焊接电流

  当其他条件不变时,熔深与焊接电流变化成正?#21462;?#30005;流小,熔深浅,余高和宽?#28820;?#36275;。电流过大,熔深大,余高过大,易产生高温裂纹。

(2)电弧电压

  电弧电压与电弧长度成正?#21462;?#22312;相同的电弧电压和焊接电流时,如果选用的焊剂不同,电弧空间电场强?#28820;?#21516;,则电弧长?#28820;?#21516;。当其他条件不变时,电弧电压低,熔深大,焊缝宽?#26085;?易产生热裂纹。电弧电压高时,焊缝宽度增加,余高不?#24359;?#22475;弧焊的电弧电压是依据焊接电流调整的,即一定焊接电流要保持一定的弧长才可能保证焊接电弧的稳定燃烧,所以电弧电压的变化范围是有限的。

(3)焊接速度

  焊接速度对熔深和熔宽都有影响,通常情况熔深和熔宽与焊接速度成反?#21462;?#28938;接速度对焊缝断面形状也有影响,一般焊接速度过小,熔化金属量多,焊缝成形差。焊接速度较大时,熔化金属量不足,容易产生咬边。?#23548;?#28938;接时,为了提高生产率,在增加焊接速度的同时必须加大电弧功率,才能保证焊缝质量。

(4)焊丝直径

  焊接电流、电弧电压和焊接速度一定时,熔深与焊丝直径成反比关系,但这种反比关系随电流密度的增加而减弱。

4.2、工艺条件

  (1)焊缝坡口形状和间隙 在其他条件相同时,增加坡口深度和宽度,焊缝熔深增加,熔宽略有减小,余高显著减小。

  (2)焊剂堆高

  焊剂堆高应保证在丝极周围埋住电弧,一般在25~40mm。当使用粘结焊剂或烧结焊剂时,由于密度小,焊剂堆高?#28909;?#28860;焊剂高出20%~50%。焊剂堆高越大,焊缝余高越大,熔深?#35282;场?

  (3)焊接角度

  焊丝、焊嘴与工件倾角对焊缝成?#25105;?#26377;较大的影响。在阀体焊接过程中,应尽量保证焊嘴、焊丝垂直于工件表面。

 

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