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摘要：通过对管道Alloy 20的成份及焊接性分析，选用相应的焊接材料，制定科学焊接工艺参数及管理措施，确保焊接质量满足要求，为以后施工提供宝贵经验。
关键词：Alloy20;焊接工艺;焊接管理
0.前言
我单位在某工程施工中，管道输送为硫酸介质，根据设计要求管道材料采用Alloy20合金，管道焊接DN15-DN150共240寸径。Alloy 20（NS1403/N08020）又称20合金，是一种进口奥氏体铁镍基耐腐蚀合金，该材质具有优异的抗应力腐蚀开裂能力，良好的耐局部腐蚀能力，对氧化性和中等还原性腐蚀有很好的抵抗能力。
1焊接性分析
Alloy20（NS143/N08020）的焊接具有与奥氏体不锈钢相类似的问题，即具有较高的热敏感性，气孔生成率较高，容易产生未融合、未焊透等缺陷。由于镍含量高，而镍的焊接性能较差，在焊接过程中易出现焊接热裂纹，一般不会产生冷裂纹。因为镍和硫、磷等都能形成低熔点共晶，镍合金凝固时常形成粗大的树枝状奥氏体结晶，低熔点杂质更容易集中于晶界，未完全凝固的晶界低熔点物很容易被拉裂形成热裂纹[1]，所以应严格控制焊接材料中的硫、磷含量。
管材20合金材料及化学成份见表1，主要力学性能见表2。添加铬主要是为了提供耐腐蚀性，对于氧化性的环境特别有效;镍的主要作用是促使形成奥氏体相，也有一些证据表明在铁素体合金中镍增进一般耐腐蚀能力，特别是还原性气氛中如含有硫酸的情况;添加钼对于超级不锈钢加入量可以更高，这样是为了改进耐腐蚀性，特别是改进耐点蚀和耐缝隙腐蚀能力。
2焊接工艺
2.1焊接方法及焊材选用
本工程最大管材规格为Φ168×3.4，根据焊接工艺评定选用全手工氩弧焊焊接。为防止焊接热裂纹产生，控制焊接材料中的硫、磷含量，本次焊接时采用Lincoln ER320LR焊丝，详细化学成份见表3。
2.2焊接坡口形式
Alloy20表面的此類杂质附着性比不锈钢更强，坡口加工及修整进行打磨。坡口及内外两侧 20mm 范围内的母材表面应采用无水酒精、 丙酮有机溶剂清洗，带溶剂挥发后方可进行组对和定位焊。由于镍合金的液态金属流动性、湿润性比较差，焊接时容易产生未熔合等缺陷。为保证融合及熔深良好，坡口角度和根部间隙稍大，焊接坡口形式如图1所示。
2.3焊接工艺参数
为保证获得较好质量的焊接焊缝，根部氧化采用焊缝背面充氩，实行内保护防止根部氧化。为防止焊接接头过热，采用多道焊较小的热输入，短弧小线能量，层间温度控制在100℃以下，防止焊缝韧性下降，工艺参数参见表3。
3管道焊接
3.1焊前清理
组对前用角向磨光机和棒式砂轮机将坡口及内外两侧 20mm 范围内的母材表面清理干净，直到露出金属光泽。必须使用专用的刚玉砂轮片打磨坡口，所用的钢丝刷及其它工具全部由不锈钢制成[2]。
坡口及内外两侧 20mm 范围内的母材表面应采用无水酒精、 丙酮有机溶剂清洗，带溶剂挥发后方可进行组对和定位焊。
3.2定位焊接
定位焊应与根部焊道的正式焊接工艺相同，定位焊缝每道焊口不少于 2 处，长度宜为 10～15mm，厚度不超过壁厚的 2/3，沿焊缝均布。焊缝不得有裂纹及其他缺陷，定位焊焊缝两端宜磨成缓坡形，且管道组对时不允许焊接组对卡具。
3.3管道焊接
为保证获得良好的焊缝质量，焊接时充氩氩气保护好焊缝背面，并用“左焊法”快速摇把施焊。焊缝要饱满，过渡要圆滑，起弧与收弧要填满，防止咬边、气孔、弧坑裂纹的出现。接头应相互错开，接头打磨后应重新清理干净后在继续施焊，焊缝尽量一次性连续焊接完。
焊接完毕后，应及时将焊缝表面的熔渣及附近的飞溅物清理干净。焊接接头焊后应在检测合格后及时进行酸洗与钝化处理。
4焊接现场管理
由于Alloy20焊接特殊性，为保证焊接质量对焊接现场制定相应规定。
4.1焊材验收
焊接使用前除进行对质量证明文件、外观等检查外，还对焊材进行熔敷金属光谱分析，各项符合要求方入场验使用。
4.2焊机选用
现场选用林肯手工焊焊机保证焊接各项参数稳定，焊接时不得使用划擦发引弧，采用高频引弧方法。
4.3焊工管理
焊接作业人员必须具有相应的焊工资格证书，并且按项目管理规定现场焊接该类别试件，试件经外观检查及无损检测合格，对其焊接资格确认后方可允许本项目焊接;进场选择熟练的焊工，焊接水平的高低直接影响着焊缝的施工质量。
4.4渗透检查
为防止Alloy20焊接时产生裂纹、未熔合等表面开口缺陷，在焊接每层并经冷却后对每层进行渗透检测，合格后方可进行下一层焊接。
5结束语
通过以上焊接工艺和现场管理，本工程20合金管道焊接施工，按设计要求对焊缝进行100%检测，一次性合格率100%，并且运行正常多年，从而证明该焊接工艺及现场管理方法切实可行，为以后Alloy20焊接工艺及管理积累了宝贵经验。
参考文献
[1]张汝松，李志国，刘昌峰.哈氏合金的选用[J].石油化工腐蚀与防护，2012，（1）：33-35.
[2]SH/T3523-2009，石油化工铬镍不锈钢、铁镍合金和镍合金焊接规程[S]
关键词：Alloy20;焊接工艺;焊接管理
0.前言
我单位在某工程施工中，管道输送为硫酸介质，根据设计要求管道材料采用Alloy20合金，管道焊接DN15-DN150共240寸径。Alloy 20（NS1403/N08020）又称20合金，是一种进口奥氏体铁镍基耐腐蚀合金，该材质具有优异的抗应力腐蚀开裂能力，良好的耐局部腐蚀能力，对氧化性和中等还原性腐蚀有很好的抵抗能力。
1焊接性分析
Alloy20（NS143/N08020）的焊接具有与奥氏体不锈钢相类似的问题，即具有较高的热敏感性，气孔生成率较高，容易产生未融合、未焊透等缺陷。由于镍含量高，而镍的焊接性能较差，在焊接过程中易出现焊接热裂纹，一般不会产生冷裂纹。因为镍和硫、磷等都能形成低熔点共晶，镍合金凝固时常形成粗大的树枝状奥氏体结晶，低熔点杂质更容易集中于晶界，未完全凝固的晶界低熔点物很容易被拉裂形成热裂纹[1]，所以应严格控制焊接材料中的硫、磷含量。
管材20合金材料及化学成份见表1，主要力学性能见表2。添加铬主要是为了提供耐腐蚀性，对于氧化性的环境特别有效;镍的主要作用是促使形成奥氏体相，也有一些证据表明在铁素体合金中镍增进一般耐腐蚀能力，特别是还原性气氛中如含有硫酸的情况;添加钼对于超级不锈钢加入量可以更高，这样是为了改进耐腐蚀性，特别是改进耐点蚀和耐缝隙腐蚀能力。
2焊接工艺
2.1焊接方法及焊材选用
本工程最大管材规格为Φ168×3.4，根据焊接工艺评定选用全手工氩弧焊焊接。为防止焊接热裂纹产生，控制焊接材料中的硫、磷含量，本次焊接时采用Lincoln ER320LR焊丝，详细化学成份见表3。
2.2焊接坡口形式
Alloy20表面的此類杂质附着性比不锈钢更强，坡口加工及修整进行打磨。坡口及内外两侧 20mm 范围内的母材表面应采用无水酒精、 丙酮有机溶剂清洗，带溶剂挥发后方可进行组对和定位焊。由于镍合金的液态金属流动性、湿润性比较差，焊接时容易产生未熔合等缺陷。为保证融合及熔深良好，坡口角度和根部间隙稍大，焊接坡口形式如图1所示。
2.3焊接工艺参数
为保证获得较好质量的焊接焊缝，根部氧化采用焊缝背面充氩，实行内保护防止根部氧化。为防止焊接接头过热，采用多道焊较小的热输入，短弧小线能量，层间温度控制在100℃以下，防止焊缝韧性下降，工艺参数参见表3。
3管道焊接
3.1焊前清理
组对前用角向磨光机和棒式砂轮机将坡口及内外两侧 20mm 范围内的母材表面清理干净，直到露出金属光泽。必须使用专用的刚玉砂轮片打磨坡口，所用的钢丝刷及其它工具全部由不锈钢制成[2]。
坡口及内外两侧 20mm 范围内的母材表面应采用无水酒精、 丙酮有机溶剂清洗，带溶剂挥发后方可进行组对和定位焊。
3.2定位焊接
定位焊应与根部焊道的正式焊接工艺相同，定位焊缝每道焊口不少于 2 处，长度宜为 10～15mm，厚度不超过壁厚的 2/3，沿焊缝均布。焊缝不得有裂纹及其他缺陷，定位焊焊缝两端宜磨成缓坡形，且管道组对时不允许焊接组对卡具。
3.3管道焊接
为保证获得良好的焊缝质量，焊接时充氩氩气保护好焊缝背面，并用“左焊法”快速摇把施焊。焊缝要饱满，过渡要圆滑，起弧与收弧要填满，防止咬边、气孔、弧坑裂纹的出现。接头应相互错开，接头打磨后应重新清理干净后在继续施焊，焊缝尽量一次性连续焊接完。
焊接完毕后，应及时将焊缝表面的熔渣及附近的飞溅物清理干净。焊接接头焊后应在检测合格后及时进行酸洗与钝化处理。
4焊接现场管理
由于Alloy20焊接特殊性，为保证焊接质量对焊接现场制定相应规定。
4.1焊材验收
焊接使用前除进行对质量证明文件、外观等检查外，还对焊材进行熔敷金属光谱分析，各项符合要求方入场验使用。
4.2焊机选用
现场选用林肯手工焊焊机保证焊接各项参数稳定，焊接时不得使用划擦发引弧，采用高频引弧方法。
4.3焊工管理
焊接作业人员必须具有相应的焊工资格证书，并且按项目管理规定现场焊接该类别试件，试件经外观检查及无损检测合格，对其焊接资格确认后方可允许本项目焊接;进场选择熟练的焊工，焊接水平的高低直接影响着焊缝的施工质量。
4.4渗透检查
为防止Alloy20焊接时产生裂纹、未熔合等表面开口缺陷，在焊接每层并经冷却后对每层进行渗透检测，合格后方可进行下一层焊接。
5结束语
通过以上焊接工艺和现场管理，本工程20合金管道焊接施工，按设计要求对焊缝进行100%检测，一次性合格率100%，并且运行正常多年，从而证明该焊接工艺及现场管理方法切实可行，为以后Alloy20焊接工艺及管理积累了宝贵经验。
参考文献
[1]张汝松，李志国，刘昌峰.哈氏合金的选用[J].石油化工腐蚀与防护，2012，（1）：33-35.
[2]SH/T3523-2009，石油化工铬镍不锈钢、铁镍合金和镍合金焊接规程[S]