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        管端內襯不銹鋼焊管環焊縫缺陷分析張錦剛

        來源:http://www.xddwd.com/article/2020319268.html

            近年來,涂塑鋼管是水利水電工程中應用最多的管材之一,其內壁防腐主要采用熔結環氧樹脂粉末(FBE)熱噴涂,施工過程中,管道對接焊產生的高熱量會燒損涂塑層,造成接口處防腐層脫落等問題。為了避免涂塑鋼管在焊接施工中破壞涂覆層,可采用雙密封焊接涂塑鋼管克服以上問題,即在鋼管管端內襯寬度超出焊接熱影響范圍的不銹鋼鋼圈,并通過管端封焊使碳鋼和不銹鋼有效結合在一起。該設計的主要目的是在環焊時保護FBE涂覆層,同時減少接口位置的防腐層修補工序[<<-o。管口焊接類似于機械復合管的對接焊,因此,對焊接工藝的控制提出了更為嚴格的要求。
            對低碳鋼管管端貼合不銹鋼鋼圈進行焊接時,兩種不同的金屬材料具有不同的物理性能,從而會產生不同的物理及冶金變化,另外,由于工藝和技術的限制,碳鋼管與不銹鋼鋼圈通過封焊完全貼合在一起,將會增加金屬熱變形及裂紋等缺陷產生的概率。本研究就國內某供水工程用管端內襯不銹鋼鋼管在施工過程中出現的缺陷進行分析,為預防焊縫裂紋的產生提供技術支撐。


        1、內襯不銹鋼鋼管管端設計及焊接工藝

        管端設計
            試驗所用鋼管材質為Q345C,管端設計采用壁厚1.5  mm的OCr18Ni9 (S304)不銹鋼鋼帶作為內襯層,根據管道內徑下料,插入鋼管端口內120 mm,用不銹鋼焊條點焊固定,再用309不銹鋼焊條對內邊環向焊縫、縱向焊縫和端口環向焊縫進行滿焊,使不銹鋼套筒與鋼管內壁緊密復合,并形成與管口過渡的300坡口,如圖1所示。

        焊接工藝
            試驗模擬國內某工程輸水管道的施工工藝,采用氫弧焊(單面焊雙面成型)焊接復合層(不銹鋼板),使用免充氫的藥芯自保護不銹鋼焊絲(mGH'309L),填充及蓋面層選用低氫型焊條(1507)進行多層多道焊。環焊縫焊接工藝參數見表1。


        2、焊接缺陷描述
            焊接過程中出現的焊縫裂紋缺陷如圖2所示。從圖2(a)可以看出,裂紋出現在焊縫中心位置,并且在碳鋼層底部。對試樣環焊縫進行超聲波探傷,確定缺陷位置后,采用線切割切取金相試樣進行顯微分析,從圖2(b)可以看出,碳鋼層焊縫底部存在明顯裂紋缺陷,長度為1.19 mm,并且裂紋出現在焊縫中心,沿縱向開裂,可以判斷該缺陷屬于焊接熱裂紋。


            一般認為,焊縫在結晶過程中,固相線附近由于凝固金屬的收縮,殘余液體金屬不足,不能及時添充,從而形成“液態薄膜”,在拉伸應力和收縮應力的共同作用下可能在該薄弱區域造成開裂而形成熱裂紋在焊縫金屬的凝固末期固液共存階段,由于凝固金屬收縮時殘存液相不足,致使沿晶開裂,故也稱為結晶裂紋。這種裂紋是在焊縫金屬凝固過程中產生的,所以有時也稱為凝固裂紋。結晶裂紋主要在焊縫上,也有少量在熱影響區,最常見的是沿焊縫中心長度方向上開裂,即縱向裂,斷口有較明顯的氧化色,表面無光澤,也是結晶裂紋在高溫下形成的一個特征。
         

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