摘 要：本文通过分析316L的焊接性及薄壁管的具体特点，提出了相应的焊接工艺和施工方案；防止了焊接过程中裂纹、变形和焊缝氧化等缺陷的发生，保证了316L薄壁不锈钢管的焊接质量。

关键词：不锈钢；焊接性；薄壁管；焊接工艺

316L类不锈钢由于具有耐腐蚀性和耐热性，在石油化工行业中应用的比较广泛。兰州石化公司的工艺管线施工中，使用了大量的Φ168mm×3.5mm的316L薄壁不锈钢管，采用TIG焊打底、手工电弧焊填充的焊接方案，在焊接过程中出现了裂纹、变形和焊缝氧化等缺陷。通过对原有焊接工艺的分析，制定出一套新的焊接施工方案，防止了缺陷的发生.

1 材料的性能及焊接性

1.1 材料的化学成分与力学性能

316L不锈钢是美国AISI(美国钢铁协会)标准的不锈钢钢号，相当于我国的00Crl7Nil4Mo2，其主要的化学成分和力学性能见表1和表2

1.2 焊接性

316L是超低碳纯奥氏体不锈钢，焊接性较好，不易产生晶间腐蚀，但由于不锈钢的导热系数小，线膨胀系数大，接头在冷却过程中形成较大的拉应力。焊接热输入较大时易产生热裂纹，壁厚3.5mm管子刚性小，更容易产生较大的焊接变形，并且当管线中工作介质含有一定的硫化物时，易产生应力腐蚀开裂。

2 焊接施工方案

2.1 焊接方法的选择

通过焊接性分析，发现材料在焊接过程中出现的问题与焊接方法中热量的输入量关系最为密切，当热输人量大，冷却较慢时，易产生热裂纹、腐蚀开裂和变形。在常用的焊接方法中，TIG焊的热输人较小，且氩气流除了保护高温金属外，还具有一定的冷却作用，提高焊缝的抗裂能力，减少焊接变形。因此，316L薄壁管宜采用钨极氩弧焊(TIG焊)焊接，选用ER316L焊丝，氩气纯度不应低于99.96%。

2.2 坡口形式的选择

本着保证焊透，减少母材的稀释作用，同时有利于保护气体覆盖和减少热输人量的原则，宜采用带钝边的V形坡口，见图l

2.3 焊接参数

采用Φ2.5mm 的Wce一20钨极，喷嘴直径20mm，喷嘴至工件距离4～6mm，焊缝厚度3.5mm，焊接位置为45o固定，其它工艺参数见表3

2.4 焊接技术

(1)管子组对前应打磨坡口及两侧，采用有机溶剂如丙酮或乙醇清洗坡口内外各20mm范围内油污、铁锈等，对于表面质量要求高的工件应在坡口两侧涂上专用的防飞溅剂。

(2)薄壁不锈钢管焊接过程中，第一层及以后各层都需背面充氩保护引弧前，管子应先充氩吹扫至少2分钟，将管子内部空气完全置换。在背面充氩保护时，管口两端应妥善封堵，焊口处用医用胶布密封，敞口长度不得大于八分之一周长；当管线长度较长、整体充氩困难时，可在组对焊口前内部放置易溶纸，易溶纸与焊口距离在不被损坏的情况下尽可能近，然后在坡口处采用局部充氩的方法进行保护。

(3)定位焊长度应适宜，并在氩气的充分保护下完成，点焊方式采用过桥方式，焊点厚度为7O%壁厚。为了避免打底焊道与定位焊道的联结处出现裂纹，焊工可在打底焊焊到定位焊点时，先将定位焊点打磨掉再继续焊。

(4)由过6.5mm处引弧，无论什么位置的的焊接，钨极都要垂直于管子的轴心，以控制熔池大小、保护熔池不被氧化。为了防止打底焊焊缝内凹，打底焊时仰焊位置采用内填丝，立焊、平焊位置采用外填丝法进行施焊。

(5)在填丝过程中切勿扰乱氩气气流，否则氩气保护层破坏，焊缝氧化。焊丝不能与钨极接触或直接深入电弧的弧拄区，防止破坏电弧稳定和产生夹钨缺陷，焊丝端部不得抽离保护区，防止焊丝氧化。

(6)在焊接过程中，为了减少热输入，焊丝不许摆动，采用窄焊道焊接 每道焊缝焊完后应仔细检查焊缝表面，每层焊缝间的接头应错开50mm左右，层间温度不得超过6O℃。

(7)焊缝收尾处打磨成斜坡状，焊至斜坡时暂停送丝，用电弧把斜坡处熔化成熔孔，最后收口，收弧时应填满弧坑。焊接快结束时，应减少氩气流量，防止气压过大使焊缝凹陷。

3 结论

316L薄壁不锈钢管采用TIG焊方法，并且在焊接过程中采用窄焊道焊接，减少材料的热输入，有效的防止了裂纹和变形。焊后x射线检测一次合格率达97.8%，管线经过一年多的运行，焊缝经超声波抽样检测，未见缺陷超标，说明该方案能够保证材料的焊接质量.