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鉻鎳鋼縱向焊管的連續生產用的激光束焊接,鉻鎳鋼縱向焊管的連續生產用的激光束焊接

更新时间:2019-11-30 23:37人气:8182

1 前言

在鉻鎳鋼縱向焊接管生產中,激光束焊接工藝和混合焊接(激光+MIG一般用於超馬氏體不鏽鋼管的焊接)工藝用得愈來愈多。由於要求嚴格,當用不鏽鋼材料生產縱向焊管時,原材料的質量必須要滿足很多先決條件,如,切邊的幾何尺寸 、焊縫的控製、焊接噴濺 、熱處理、無損檢測和質量保證。要滿足這些先決條件,經驗是必不可少的。但是,一旦精確把握了生產工藝,激光焊接和混合焊接工藝無論從技術還是從經濟方麵來說,是適用於產業生產的。
2縱向焊接管的生產
高合金不鏽鋼管有兩種,一是無縫管,二是縱向焊接管 。從技術和經濟方麵考慮,這兩種管都有其典型的尺寸範圍。對於焊接管來說,既可以用卷材來進行生產,也可用板材來進行生產。縱向焊接管的尺寸範圍大。在外徑尺寸為20.0~600mm、壁厚為0.5~12.0mm的縱向焊接管的連續生產中,原材料一般采用帶卷。 出於經濟方麵的啟事,在連續生產中,縱向焊管焊縫的焊接是采用全主動焊接工藝(TIG焊接、等離子焊接 、等離子-TIG焊接、激光束焊接 、激光+MIG混合焊接)。近年來,人們愈來愈多地用激光束焊接來代替保護氣體焊接工藝。BUTTING公司自從1991年采用激光束焊接後,通過大量的研究開發,在生產高合金鋼縱向焊接管方麵取得了豐富經驗。是以,優化了壁厚最大為4mm焊管的連續生產工藝。表1為當前所用的高合金不鏽鋼。 表1 當前所用不鏽鋼化學成分/%
鋼種
牌號
首要合金元素
奧氏體鋼
1.4301/1.4306/1.4307/1.4541
18Cr ,10Ni
1.4401/1.4404/1.4571
17Cr,12Ni,3Mo
1.4435
18Cr,14Ni,3Mo
1.4539
20Cr,25Ni,5Mo
 
#NAME?
鐵素體鋼
1.4512
12Cr
1.4510/1.4016
17Cr
鐵素體-奧氏體鋼
1.4462
22Cr,5Ni,3Mo+N
超級馬氏體鋼
13Cr鋼
13Cr,4.5Ni,1.5Mo
 
13Cr,6.5Ni,2.5Mo
由於在焊管生產過程中,激光焊接的焊接速度較快(5~10m/min),這就對原材料、全部的焊接工藝參數和終究成品的測試的精度提出了嚴格的要求。
對原料切邊幾何尺寸的精度要求
所訂購的原材料要適用於“激光束焊接”,也就是說,焊接切邊必須是不需任何處理就可焊接的。假如切割邊不符合這些要求,就需要進行機加工。對質量有影響的焊根咬邊通常就是由於邊部預整加工不好釀成的。
減少焊接噴濺
在激光焊接過程中,不可避免地產生焊接噴濺。通過對管道的外表麵進行修磨,可往除這些噴濺。但是,從管道的內表麵往除焊接飛濺既費時本錢又高。通過采用適當的吹洗氣體,可減少飛濺的數目。
降低硬度和強度的感應加熱退火
在焊接完成後 ,焊管要在線進行熱處理(感應加熱退火處理)。在BUTTING公司,除了幾個鋼牌號外,所有效於生產焊管的鉻鎳不鏽鋼材料都要在水中淬火後,在1020~1100℃的溫度範圍內進行固溶退火處理。鐵素體鉻鋼要在溫度700-900℃的溫度範圍內進行熱處理。對於超級馬氏體鋼來說,熱處理溫度在620-640℃之間。由於該材料在退火過程中損失強度,所以,在一定的溫度下,在不發生大變形的情況下,無法永久保持焊管不變。研究表明,較短的保溫時間就足可以達到所要求的退火結果,通常焊接後的硬度有相當程度的降低。
假如所用材料的熱處理溫度高於再結晶溫度,就可在焊接後的焊縫區域的軋製過程中通過選擇變形來達到焊縫結構的再結晶。就機械技術性能和耐腐蝕性能來說,焊縫的結構非常類似於焊管本體。
無損檢測保證質量
在退火後,焊管要進行定徑和檢測。由於焊接速度較快,所以就要求無損檢測設備能非常快地檢測有缺陷並對缺陷做出評估。通過采用主動測試工藝和適當的分類係統就可保證快速進行缺陷的檢測和評估。就無線無損檢測來說,BUTTING公司采用的是渦流測試工藝。通過控製焊邊間隙的扇形圓筒,能記錄缺陷(間隙,咬邊,未熔合)的開始和結束,並在管體上用漆標有缺陷。使用圍繞全部管體四周的圓筒對管體的測試可檢測管體內部的所有缺陷。根據SEP l925,它代替了水靜壓測試。利用扇形圓筒對焊縫的檢測來檢查氣孔、裂紋、未熔合等缺陷。該測試還對焊縫兩邊最多10mm的母體材料進行檢查。
與生產和測試有關的所稀有據均存儲在計算機數據庫內。這些數據既可用於質量評估 ,也可在用戶要求時為其主動打印出具工廠檢查證書。
3激光束焊接的冶金優點
由於焊接速度較快,激光束焊接和混合焊接工藝不僅使用經濟,同時,還可提供一些冶金優點。1.4435鋼製焊管有兩種焊縫,一種是TIG焊縫,另一種是激光焊縫(C02+激光)。焊縫的斷麵清楚地說明了兩種焊接工藝的區別。激光焊接的焊縫的深度/寬度比為3:l,而TIG焊接的焊縫的深度/寬度比為1:2 。 與焊縫的斷麵類似,焊縫四周的熱影響區的斷麵也很窄。該區對焊接接頭的質量有相當大的影響。由於熱影響區很窄,激光束焊接的焊縫優於傳統焊接工藝焊接的焊縫。
激光束焊接不僅在技術方麵,而且在經濟方麵均優於傳統的保護氣體焊接工藝。所以我們計劃在不遠的將來把它用於鎳合金焊管的生產。然而,根據鋼種,需要使用填充金屬。我們已利用激光冷焊絲工藝成功地進行了試焊。現在,正在焊管焊接生產線上安裝焊絲送進機構 。通過使用填充金屬,可改善焊縫的耐腐蝕性能,還可防止某些鉻鎳合金和鎳合金產生熱裂紋。

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