文档介绍：长输管线用全焊接球阀焊接工艺2009-11-21合肥通用机械研究院
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备。
在长输管线阀门中,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
、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等杂质在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还能改善硫化物的性能、形态及其分布等。因此,,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值多大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及杂质的过多存在也会增加S的有害影响。严格控制阀体材料采购时的化学成分,制定相关的材料采购标准,是有效避免阀体焊接时产生结晶裂纹的有效途径之一。
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)等。同时,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比。
对于全焊接球阀阀体常采用埋弧自动焊,其焊丝直径一般为2~6mm。
(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率等。这就要求焊剂必须具有良好的冶金性能和工艺性能,颗粒度符合要求:
~,%,%。
~,%,%。
含水量W(H2O) ≤0110%。
含机械夹杂物量不得大于W(杂质)%。
含硫磷量W(S)≤% ,W(P)≤%。
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