厚壁不锈钢管的水平固定焊及热变形介绍

 厚壁不锈钢管的水平固定焊：
　　不锈钢管是一种中空的长条钢材，大量用作输送流体的管道，如石油、天燃气、水、煤气、蒸气等。不锈钢管在抗弯、抗扭强度相同时，重量较轻，广泛用于制造机械零件和工程结构，也常用作生产各种常规武器、枪管、炮弹等。对于承受流体压力的钢管需要较厚的管壁，都要进行液压试验来检验其耐压能力和，在规定的压力下不发生泄漏、浸湿或膨胀。不锈钢管分为无缝和有缝，无缝不锈钢管也称不锈钢无缝管，是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管的规格用外径×壁厚毫米数表示。常用的有1Cr18Ni9Ti不锈钢管，下面以直径Ф159mm×12mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢管为例介绍其水平固定焊接方法。
　　一、焊接分析：1、Cr18Ni9Ti不锈钢Ф159mm×12mm大管水平固定对接接头主要用于核电设备及某些化工设备中需要耐热耐酸的管道中，焊接难度较高，对焊接接头要求很高，内表面要求成形，凸起适中，不内凹，焊后要求PT、RT检验。以往均采用TIG焊或手工电弧焊，前者效率低、成本高，后者难以且效率低。为了既又提率，采用TIG内、外填丝法焊底层，MAG焊填充及盖面层，使和效率都。2、1Cr18Ni9Ti不锈钢热膨胀率、导电率均与碳钢及低合金钢的差别较大，且熔池流动性差，成形较差，特别在全位置焊接时突出。以往对MAG（Ar+1%～2%O2）焊不锈钢，一般只用于平焊及平角焊。在MAG焊过程中，焊丝伸出长度   小于10mm，焊枪摆动幅度、频率、速度及边缘停留时间配合适当，动作协调一致，随时调整焊枪角度，使焊缝表面边缘熔合整齐、成形美观，以填充及盖面层。
　　二、焊接方法：材质为1Cr18Ni9Ti，管件规格为Ф159mm×12mm，采用手工钨极氩弧焊打底，混合气体（CO2+Ar）保护焊填充及盖面焊，立向上的水平固定全位置焊接。
　　三、焊前准备：1、清理油、污物，将坡口面及周围10mm内修磨出金属光泽。2、检查水、电、气路是否，设备及附件应状态。3、按尺寸进行装配，定位焊采用肋板固定（2点、7点、11点为肋板固定），也可采用坡口内定位焊，但   注意定位焊。
　　厚壁焊管的热变形及组织演变：
　　厚壁焊管是一种难变形的沉淀镍基高温合金，与前苏联的ЭИ929合金成分相近，其合金元素的固溶和γ'相的沉淀水平很高。在高温下具有的、抗热腐蚀性能和的屈服强度、抗张强度、蠕变强度。它主要应用在具有高温、复杂应力和腐蚀介质环境中，例如制作航空发动机涡轮工作叶片。由于该合金热加工参数范围比较窄，在用作涡轮工作叶片热锻成形时，锻件容易出现组织不稳定和裂纹等缺陷，导致废品率较高。因此，研究该合金在不同热变形条件下的热变形行为，对于获得合格的锻件具有重要意义。研究人员通过厚壁焊管的高温压缩实验所得数据分析该合金的流变行为特征，建立热变形参数范围内厚壁焊管的本构方程，并研究变形温度和应变速率对合金微观组织的影响。
　　实验所用原材料为厚壁焊管热轧棒材，原始组织主要由晶粒尺寸为10～30μｍ的等轴晶粒组成。棒材加工成Φ8mm×12mm的圆柱体试样，试样两端加工有贮存高温润滑剂的浅槽，在Gleeble-1500试验机上进行等温压缩实验。变形温度为1090、1120、1150、1180℃，应变速率为0.1、1、10、50s-1，大变形程度约为60%。实验过程中，试验机自动采集和计算行程、载荷、应力和应变数据。变形结束后水冷，然后将试样沿纵向切开，经研磨、抛光，再经CuSO4（20g）+H2SO4（5ml)+HCl（50ml）+H20（100ml）溶液腐蚀后，在金相显微镜下观察合金微观组织。试验结果表明：
　　1、厚壁焊管在不同条件下变形时，随着应变增加，发生了流变软化现象，流变软化的原因是合金在热变形过程中发生了动态再结晶。随着应变速率减小，流动应力达到峰值时的应变及峰值应力均减小。
　　2、建立了厚壁焊管高温变形本构方程，方程的计算值与实验值吻合度较好，相对误差均在8%以下，说明该方程准确地描述了合金热变形时的流变行为。
　　3、变形温度对厚壁焊管微观组织影响显著。随着温度升高，动态再结晶加充分，晶粒尺寸变大，晶粒组织均匀程度提高；随着应变速率的增加，晶粒尺寸先变小后增大。当应变速率为1s-1时晶粒组织较为细小。