帶磁性的鋼管怎么焊接？

焊接技術weld2021-04-06 15:42:06

需要更換材質為15CrMo鋼管，其輸送介質為高壓蒸汽，管線設計壓力4Mpa，設計溫度為460℃，規格為 325mm×14mm。進行新舊管線連頭時，遇到了強磁力干擾，即在點固焊接時，焊接電弧嚴重偏向一側，金屬或電弧產生爆鳴，無法正常引燃電弧；當采用鎢極氬弧焊時，電弧不在鎢極尖端燃燒，而向氬氣噴嘴一側燃燒。通過對新舊管線磁性進行檢測發現新管局部有磁性，而舊管整體帶有很強的磁性，使焊接無法正常進行。

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制過程中使用磁力切割機，并采用角向磨光機修磨時引起管端處帶磁；舊管線因長期在高溫狀態下運行，周邊電磁環境復雜，磁粉無損檢測產生的剩磁等原因導致管線整體磁性很強。

(2)消磁與導磁

對新管線因長度有限，消磁容易。但對舊管線由于整體磁性很強，現場無法消磁，為了不影響檢修施工進度和焊接質量，我們采用了消磁與導磁相結合的辦法，即在施工現場把預制好的新管線吊裝就位后與舊管線坡口對齊，利用管道磁力切割機在對齊的焊口上空轉運行做試驗消磁。結果證明，管道磁性切割機在焊口處運行幾圈后，管壁口的磁性有所減弱；然后把磁力切割機停留在焊口的上方，再用磁性較強的磁鐵1～4塊，吸到焊縫的仰焊處，使焊縫兩側的磁場分布均勻，減弱了焊接時的磁偏吹。

2.帶磁鋼管的焊接

(1)15CrMo材料的化學成分和力學性能(見表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、高壓條件下長期運行，適當提高Cr、Mo含量，可提高鋼管的高溫蠕變強度。鉻與氧的親和力比鐵大，高溫時能形成結構致密的氧化鉻，從而提高鋼管的高溫抗氧化性。因此焊接時選用H13CrMoA焊絲打底，E5515-B2焊條填充蓋面。其化學成分如表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用，領出后超過4個小時應重新烘烤，且重新烘烤次數不得超過兩次。

氬氣純度要求99.99%，保護氣體流量控制在8-12L/min。

(4)焊前的準備

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

定位焊的焊接工藝應與正式焊接工藝相同，在時鐘的2點、4點、8點和11點鐘位置進行定位焊，定位焊焊縫的長度30～40mm，定位焊縫的預熱溫度取正式焊接時預熱溫度的上限，要在自由狀態下進行，避免產生組裝應力。

(5)焊接參數

焊接工藝參數如表3所示。

(6)焊接

定位焊后，用電加熱法或火焰加熱法進行預熱，預熱應在坡口兩側均勻進行，預熱溫度150～250℃。測溫點應在整個圓周均勻分布，如預熱溫度不夠要繼續加熱，達到預熱溫度后才能進行焊接。

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生凹陷，采用內送絲法，即焊絲通過對口間隙小角度從管內向熔池添加，這樣既保證了根部焊接質量，也解決了仰焊根部凹陷的問題。隨著焊接位置的移動，磁鐵位置也要移動。在磁力的作用下定位焊質量難以保證，當焊接到定位點焊部位時，用磨光機磨掉定位焊點，依次完成打底焊。

打底焊完成后，采用焊條電弧焊進行填充層及面層的焊接，層間溫度應稍微高于預熱溫度范圍的下限值，每層的焊條接頭應錯開，焊口焊完后及時熱處理。

(7)焊后熱處理

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

(8)檢驗

焊后熱處理完畢后，冷卻至24小時后，對焊口進行100%射線探傷，射線探傷結果合格。然后對焊縫進行硬度測定，均符合標準要求。

3.結語

(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，用強磁性的物體作為傳遞導體，使其焊縫兩端的磁性減弱或磁場分布均勻，達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用性，可靠性。

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

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

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