铬镍钢纵向焊管的连续生产用的激光束焊接

    在铬镍钢纵向焊接管生产中，激光束焊接工艺和混合焊接(激光+MIG一般用于超马氏体不锈钢管的焊接)工艺用得越来越多。由于要求严格，当用不锈钢材料生产纵向焊管时，原材料的质量必须要满足许多先决条件，如，切边的几何尺寸、焊缝的控制、焊接喷溅、热处理、无损检测和质量保证。要满足这些先决条件，经验是必不可少的。但是，一旦正确掌握了生产工艺，激光焊接和混合焊接工艺无论从技术还是从经济方面来说，是适用于工业生产的。

    2纵向焊接管的生产

    高合金不锈钢管有两种，一是无缝管，二是纵向焊接管。从技术和经济方面考虑，这两种管都有其典型的尺寸范围。对于焊接管来说，既可以用卷材来进行生产，也可用板材来进行生产。纵向焊接管的尺寸范围大。在外径尺寸为20.0～600mm、壁厚为0.5～12.0mm的纵向焊接管的连续生产中，原材料一般采用带卷。
 
    出于经济方面的原因，在连续生产中，纵向焊管焊缝的焊接是采用全自动焊接工艺(TIG焊接、等离子焊接、等离子-TIG焊接、激光束焊接、激光+MIG混合焊接)。近年来，人们越来越多地用激光束焊接来代替保护气体焊接工艺。BUTTING公司自从1991年采用激光束焊接后，通过大量的研究开发，在生产高合金钢纵向焊接管方面取得了丰富经验。因此，优化了壁厚最大为4mm焊管的连续生产工艺。表1为当前所用的高合金不锈钢。

    表1 当前所用不锈钢化学成分/%
 

    由于在焊管生产过程中，激光焊接的焊接速度较快(5～10m／min)，这就对原材料、全部的焊接工艺参数和最终成品的测试的精度提出了严格的要求。

    对原料切边几何尺寸的精度要求

    所订购的原材料要适用于“激光束焊接”，也就是说，焊接切边必须是不需任何处理就可焊接的。如果切割边不符合这些要求，就需要进行机加工。对质量有影响的焊根咬边通常就是由于边部预整加工不好造成的。

    减少焊接喷溅

    在激光焊接过程中，不可避免地产生焊接喷溅。通过对管道的外表面进行修磨，可去除这些喷溅。但是，从管道的内表面去除焊接飞溅既费时成本又高。通过采用适当的吹洗气体，可减少飞溅的数量。

    降低硬度和强度的感应加热退火

    在焊接完成后，焊管要在线进行热处理(感应加热退火处理)。在BUTTING公司，除了几个钢牌号外，所有用于生产焊管的铬镍不锈钢材料都要在水中淬火后，在1020～1100℃的温度范围内进行固溶退火处理。铁素体铬钢要在温度700-900℃的温度范围内进行热处理。对于超级马氏体钢来说，热处理温度在620-640℃之间。由于该材料在退火过程中损失强度，所以，在一定的温度下，在不发生大变形的情况下，无法永远保持焊管不变。研究表明，较短的保温时间就足可以达到所要求的退火结果，通常焊接后的硬度有相当程度的降低。

    如果所用材料的热处理温度高于再结晶温度，就可在焊接后的焊缝区域的轧制过程中通过选择变形来达到焊缝结构的再结晶。就机械技术性能和耐腐蚀性能来说，焊缝的结构非常类似于焊管本体。

    无损检测保证质量

    在退火后，焊管要进行定径和检测。由于焊接速度较快，所以就要求无损检测设备能非常快地检测出缺陷并对缺陷做出评估。通过采用自动测试工艺和适当的分类系统就可保证快速进行缺陷的检测和评估。就无线无损检测来说，BUTTING公司采用的是涡流测试工艺。通过控制焊边间隙的扇形圆筒，能记录缺陷(间隙，咬边，未熔合)的开始和结束，并在管体上用漆标出缺陷。使用围绕整个管体四周的圆筒对管体的测试可检测管体内部的所有缺陷。根据SEP l925，它代替了水静压测试。利用扇形圆筒对焊缝的检测来检查气孔、裂纹、未熔合等缺陷。该测试还对焊缝两边最多10mm的母体材料进行检查。

    与生产和测试有关的所有数据均存储在计算机数据库内。这些数据既可用于质量评估，也可在用户要求时为其自动打印出具工厂检查证书。

    3激光束焊接的冶金优点

   由于焊接速度较快，激光束焊接和混合焊接工艺不仅使用经济，同时，还可提供一些冶金优点。1.4435钢制焊管有两种焊缝，一种是TIG焊缝，另一种是激光焊缝(C02+激光)。焊缝的断面清楚地说明了两种焊接工艺的区别。激光焊接的焊缝的深度／宽度比为3：l，而TIG焊接的焊缝的深度／宽度比为1：2。
 
    与焊缝的断面类似，焊缝附近的热影响区的断面也很窄。该区对焊接接头的质量有相当大的影响。由于热影响区很窄，激光束焊接的焊缝优于传统焊接工艺焊接的焊缝。

    激光束焊接不仅在技术方面，而且在经济方面均优于传统的保护气体焊接工艺。所以我们计划在不远的将来把它用于镍合金焊管的生产。然而，根据钢种，需要使用填充金属。我们已利用激光冷焊丝工艺成功地进行了试焊。现在，正在焊管焊接生产线上安装焊丝送进机构。通过使用填充金属，可改善焊缝的耐腐蚀性能，还可防止某些铬镍合金和镍合金产生热裂纹。

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