化工装置安装用焊材的应用现状及发展趋势

中国核工业华兴建设有限公司 （江苏扬州 211900） 路书永

一、概述

进入21世纪以来，虽然国际政治经济形势风云变幻，但我国经济一直处于较快增长之中。化工行业持续发展，新装置也在不断建造投运。

化工装置的安装，焊接至关重要。我公司在长达三十多年的化工装置的安装实践中，接触到较多金属材质的焊接，常见的有低碳钢、低合金钢、普通不锈钢、双相不锈钢、低温钢、耐热钢、镍基合金、钛合金及铝合金等。常用焊接材料品牌有大西洋、昆山天泰、北京金威、昆山京群、曼彻特、伊萨、现代及伯乐等。常用的焊接方法有焊条电弧焊、钨极氩弧焊、CO2气体保护焊、埋弧焊及等离子弧焊等。

二、安装行业焊接特点

（1）焊接方法 手工焊多，自动焊少。安装工程的焊口全位置多、规格多、空间受限，因此较多地采用手工焊方法，占焊口总量的70%～90%。安装现场的焊口一般采用手工焊，预制焊口逐年加大自动焊的使用。

（2）焊接材料 焊条使用逐步减少，焊丝使用逐步加大。焊口手工焊使用的焊条占30%～50%，使用的焊丝占50%～70%，自动焊全部使用焊丝。普通工程基本使用国产品牌焊材，特殊工程使用国外品牌焊材。

（3）管道焊接 普通管道焊接基本使用焊条电弧焊，重要管道全部使用焊丝氩弧焊。前几年，我公司承接某化工装置安装工程，如图1所示。管道材质主要是低碳钢、低合金钢、不锈钢及镍基合金等，使用的焊材有E4315、E5015、ENiCrMo—4、ER70S—G、ER308L、 ER309L、ER316L、ERNiCrMo—4等，手工焊使用的焊条占30%～40%，使用的焊丝占60%～70%，除镍基合金外全部采用国产品牌焊材。

图1 某化工装置焊接工程

三、国产焊材存在的问题

（1）国产品牌高端焊材的质量有待进一步提高 国产品牌有必要加强科技创新，严把质量关，在高端焊材市场上占有更大份额。

2011年，我公司承接的某化工装置，大口径不锈钢管道占得比例较大，如采用背面充氩保护工艺，气体使用量很大，成本将大幅增加，焊接质量也不易保证。因此需要采用一种自保护药芯焊丝，焊接时，保护熔渣渗透到熔池背面，形成致密保护层，使背面不受氧化。要求焊缝背面熔渣剥离性好，可以进行全位置焊接。焊接工艺评定时，我们采用国产品牌和国外品牌的药芯焊丝打底试验，试验结果表明，两种焊丝的背面保护效果及焊缝质量都能满足要求，但对焊工操作要求不一致，国产品牌焊丝对焊接电流和焊速要求较高，稍有不当，焊缝熔合线位置会有保护不好现象，易氧化；而国外品牌焊丝较易掌控。国产品牌焊丝不宜采用连续加丝，需断续加丝，焊接速度较慢；而国外品牌焊丝可采用连续加丝，焊接速度较快，效率较高。

（2）国产品牌焊材的服务有待进一步提升 与国外品牌相比，国产品牌焊材在推介、售后等服务方面有一定的欠缺。

2012年，我公司进行某双相不锈钢焊接工艺试验，先采用国产品牌焊丝铁素体含量较低，达不到要求，联系供应商也未及时解决，我们和某国外品牌供应商沟通，改用他们的焊丝焊接，问题很快得到解决。

四、安装行业未来对焊接材料的需求和发展趋势

目前，我国产业结构正处于转型期，国家加快发展战略新型产业，抢占新一轮经济和科研发展制高点，采用绿色环保的工艺也是安装行业的必然选择，未来对焊接材料的需求及发展趋势主要有以下几个方面：

（1）逐步扩大管道自动焊的使用，也就是扩大自动焊焊丝的使用 在公司本部附近的工程，主要在本部的管道预制场进行预制工作，采用预制生产线，从切割下料、坡口加工，到组对焊接，根据管道类别不同，采用不同的自动焊方式，如图2所示。

图2 管道预制自动焊接

在公司外部工程，逐步推广管道预制工作站，如图3所示。在某LNG接收站工程，管道预制工作站发挥较大作用。根据不锈钢管道的不同要求，采用氩弧焊打底、埋弧焊或氩弧焊填充盖面，满足了低温钢管道的低温韧性要求。

图3 管道预制自动焊接工作站

针对管线安装的固定焊口，我们采用一种新型焊机，实现钨极惰性气体保护焊的全自动送丝功能，与MIG焊接一样的熔敷效率，却给出和TIG焊接一样的高质量焊缝，焊缝的冶金性能和力学性能表现优良。另外，还实现了焊丝对熔池的搅拌功能，不但能大幅度提高熔敷效率，改善金属的熔敷性能，而且使熔池中产生和裹挟的气体、杂质容易逃逸，从而保证焊缝具有优良的冶金性能和力学性能。焊接的可达性好，操作方便，对坡口加工组对精度要求低，特别适应现场安装需求。

（2）在战略性新型产业上，较多使用高端焊材 根据公司发展战略规划，逐步进入核电安装市场，用于核电安装的不锈钢、镍基合金等各类高端焊材将较多使用。核电焊材在微量元素的控制、各类性能的要求，以及质保体系的运行有较为严格的要求。

在公司的某LNG工程上，由于对低温冲击值、侧向膨胀量有严格要求，所以全部采用国外品牌的高端焊材，保证了工程顺利完成。

高端焊材由于技术含量高、附加值高、优质也优价，因此是国内焊材企业争夺的重要市场。

综上所述，安装企业顺应形势发展而不断转型升级，也需要国内焊材供应商不断提升服务和提高产品质量，不断创新，占领高端市场，为用户提供更多优质环保的产品。