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不銹鋼管厚度和介質流量對焊接質量的影響

不銹鋼管道焊接中的燒穿和氫致裂紋是國內外研究的熱點。影響這些問題的因素很多,包括不銹鋼管體、焊前處理、焊接工藝和焊后處理。

(1)不銹鋼管體

(1)壁厚

一般認為,超過6.4毫米不銹鋼焊管廠家的不銹鋼管壁厚是防止燒穿的最小厚度。美國機械工程師學會對天然氣管道的最小壁厚進行了研究。考慮到燒穿的因素,研究表明不銹鋼管道的最小壁厚與氣體流量和管道內壓有關。在一定內壓下,不銹鋼管的最小壁厚隨著氣體流量的增加而減小。當氣體流量不變時,管道的最小壁厚隨著管道內壓的增加而304不銹鋼焊管減小。具體壁厚數據見表1.1:

布魯斯等人的研究表明,當熱量輸入有限時,壁厚超過3.2毫米的管道不容易在[燃燒。威廉賈維斯(William  Jarvis)等人認為,熱孔在線焊接的最小可接受壁厚為4.8毫米。當不銹鋼管的壁厚小于4毫米時,合理的焊接工藝可確保焊接成功[17]。

SY/T  6554-2003明確規定,大多數焊接推薦的母材厚度的下限值為4.8毫米。考慮燒穿系數,實際的母材最小壁厚是強度設計壁厚加上安全裕度(通常為2.4毫米)。

(2)介質速度

介質速度過快會帶走焊接過程中產生的更多熱量,增強不銹鋼管壁的散熱,增加焊接接頭的硬化傾向,并容易誘發氫致裂紋。介質流速太慢,這會導致熱量集中和燒穿。因此,介質流速應合理,以避免在線焊接問題的發生。

在國外,沒有關于標準水平的介質流速的規定。文獻表明:1)介質流速越高,帶走熱量越快,燒穿的可能性越小;2)合理的介質流量可以降低燒穿和氫致開裂的可能性。在中國,有企業標準規定,焊接前管道中液體介質的流速不得超過2米/秒,氣體介質的流速不得超過7米/秒。經孫華[18]研究,認為附件安裝焊接時,液體介質流速不應超過5m/s。氣體介質的流速不超過10米/秒。經過研究,楊景順[19]認為在不銹鋼管道上帶壓焊接管件時,管道中介質的流速應有一定的限制。介質的流速必須保證焊接過程能滿足相關工藝規程的要求。可以看出,國內已經對介質的速度進行了研究,但是沒有統一的說法。


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