浅析超级奥氏体不锈钢UNS N08367现场焊接施工管理

齐永平

（中国电建集团核电工程有限公司）

【摘要】中国电建集团核电工程有限公司某项目施工的厂用水系统采用了超级奥氏体不锈钢UNS N08367代替常用的316L、304L不锈钢管道,由于此种材质属于高镍高钼且含有铜、氮的奥氏体不锈钢，焊接质量的好坏关系着系统能否安全稳定运行，本文通过在超级奥氏体不锈钢UNS N08367焊接性分析、焊材选用、焊工资格、现场组对焊接等方面进行阐述，确保了焊缝质量，对今后同类材质焊接有着较好的参考和借鉴作用。

【关键词】超级奥氏体不锈钢 焊接工艺 充氩保护

1引言

我公司某项目施工的厂用水系统，是为设备冷却水系统热交换器提供冷却，并将热量带至循环水系统排水渠，最终排入大海。其介质为去除了大块有机物质、其他漂浮物与悬浮物以及大部分泥沙和小颗粒的海水，由于海水具有较强腐蚀性，因此厂用水系统采用了超级奥氏体不锈钢UNS N08367代替常用的316L、304L不锈钢管道，达到了防腐蚀效果佳、工程经济性好的目标。

2 焊接性分析

此钢是一种稳定的奥氏体金相组织，其焊接与普通奥氏体不锈钢一样。但由于合金元素的增加，使得熔池内金属的流动性变差，熔池不清晰，焊接性比普通奥氏体不锈钢稍差。同时由于其硬度较高，在现场切削性能较差，为避免焊缝返修，应严格按照工艺规程施工。

设计文件要求厂用水管道的设计、制造、安装和试验遵守ASME B31.1的要求，这就在焊接工艺评定、焊工资质认证方面同样需要执行ASME标准。施工之前根据ASME IX卷对该材质进行焊接工艺评定。

对于超级奥氏不锈钢的焊接材料应为含有超合金化元素Mo的镍基合金，高Mo含量用以补偿结晶过程中Mo的偏析。焊接中不需固溶处理，含超合金化元素Mo的合金应为NiCrMo-3、NiCrMo-10、NiCrMo-12。从经济性和焊接材料使用的广泛性考虑，NiCrMo-3型焊接材料可以满足N03867超级奥氏体不锈钢管道的焊接。

根据ASME ⅡA卷材质和填充金属说明，N08367对应焊材选择A5.11 ENiCrMo-3和A5.14 ERNiCrMo-3，由于选择GTAW焊接方法，故焊材选用A5.14 ERNiCrMo-3，计算可得出焊缝金属ERNiCrMo-3的PREn值约为46.4-56，焊材复验后的PREn值约51.11满足母材耐点蚀当量数PREn≥40要求。

3 焊工资格认定

施工前准备ASME标准的焊接工艺评定，对焊工进行ASME焊工资格认证，焊工在试件焊接完毕后及时通知公司ASME体系认证人员进行审核确认报上游单位批准，避免在认证过程中因文件传递、试件检验、资质审核等因素对焊工资质批复造成影响。

根据ASME IX规定，焊接工艺评定和焊工技能评定可以同时进行，工艺评定合格则焊工取得相应焊接资格。采用此种方法时评定用的试件需满足QW-200的要求，其评定的焊接位置范围按QW-303确认。

4 现场施工

4.1管道组对

由于供货的DN600管道为焊接不锈钢管，椭圆度较大，给组对带来较大难度，焊口错边值较大，标准要求控制错边量不大于1.0mm，因此采用专用管道组对器施工，内部使用千斤顶、对管壁进行顶升（见下图），待管壁齐平后进行点焊固定。焊缝点焊要求每隔500mm间距焊40mm，焊缝厚度4mm。

         

图1 管道组对器                  图2 管道组对矫正错口

4.2焊口充氩

UNS N08367管道焊接时应对焊缝背面充氩气保护，并保持在焊缝厚度不小于5mm时方可停止保护气体。为保证背部充氩效果，确保焊缝根部打底质量，制作了专门的对接及管座焊口充氩保护装置，其结构如下所示：

对接焊口充氩保护装置，用薄不锈钢板裁成和管道内径相当的圆形板4块，两块一组中间夹硬质海绵，用胶布进行固定；圆心处留φ16的孔，作为穿进气管用，两堵板之间形成气室，进气管在气室内钻4个气体释放孔以便充氩。

管座焊口充氩保护装置，根据管座内径大小利用薄不锈钢板制作两圆形板，中间留孔作为进气管用，上部不锈钢圆形板和管座内径相当，下部不锈钢圆形板和母管开孔一致，形成充氩气室。气室上部用纸胶带粘贴密封，确保气室密封性。

                      

图3 对接焊口充氩保护装置                  图4管座焊口充氩保护装置

4.3 焊接工艺

根据现场管道规格，为确保根部焊接质量，选用GTAW焊接方法。

焊接时应按照焊接工艺规程的规定控制焊接热输入，起弧收弧时注意焊接质量，对所有的起弧和收弧点进行打磨。焊缝分层分道焊接，每焊完一道经自检合格后方可进行次道焊接，施焊过程中要随时检查焊缝质量，发现问题及时处理。道间温度要控制在120℃以下，待温度自然冷却到规定温度以下后再进行焊接。

4.4 存在的问题

现场施焊过程中，由于氩气纯度、焊工手法、施工环境影响在焊缝可能出现缩孔问题，焊接时注意延长收弧时间，使电流逐渐的衰减，将电弧引到坡口的一边，如产生缩孔打磨干净后方可施焊。

5 总结

（1）根据超级奥氏体不锈钢UNS N08367的化学成分及力学性能分析，选择Mo含量高的用以补偿结晶过程中Mo的偏析的焊接材料ERNiCrMo-3焊丝，焊前严格控制对口质量，选择合理的焊接工艺，熟练的焊接技艺，避免焊接过程中产生缺陷；

（2）由于管道焊接时执行ASME标准，因此在施工之前对焊工、工艺、材料、检验等方面提前准备，进行ASME体系文件认证授权，保证现场顺利施工；

（3）为确保焊接质量，焊前做好充氩保护措施，焊接过程中尽量采用小焊接参数，道间温度不高于120℃，以控制焊接热输入。

参考文献：

[1]NB/T25085-2018《核电厂常规岛焊接技术规程》

[2]《超级奥氏体不锈钢管道UNS N08367焊接工艺研究》贺诚 《金属加工 热加工》2018年第12期（35-38）

作者简介：

齐永平，男，本科，工程师，焊接技术管理，现任中电建核电公司高级主管。