不锈钢管的厚度及介质流速对焊接质量的影响

不锈钢管焊接中出现的烧穿和氢致开裂是国内外研究的热点，这些问题的影响因素很多，主要包括不锈钢管本体、焊前处理、焊接工艺和焊后处理。

（1）不锈钢管本体

①壁厚

一般认为不锈钢管壁厚超过6.4mm是预防烧穿的最小厚度。ASME对气体管道最小壁厚开展过研究，考虑烧穿因素，研究得出不锈钢管最小壁厚与气体流速和管内压有关。在一定管内压下，不锈钢管最小壁厚随气体流速的增加而减少；在气体流速一定的情况下，管道最小壁厚随管内压的增加而减少。具体壁厚数据如表1.1所示：

W. A. Bruce等人研究表明当限制热输入时，壁厚超过3.2mm的管道不易发生烧穿[16]。William Jarvis等人研究后认为热开孔在线焊接可接受的最小壁厚为4.8mm，当不锈钢管壁厚小于4mm时，合理的焊接工艺可以确保焊接成功[17]。

SY/T 6554-2003标准中明确规定大多数焊接所推荐的母材厚度下限值为4.8mm。考虑烧穿因素，实际母材最小壁厚为强度设计壁厚加上安全余量（通常是2.4mm）。

②介质流速

介质流速过快会带走更多焊接时产生的热量，增强了不锈钢管管壁散热，使焊接接头淬硬倾向增加，容易诱发氢致开裂；介质流速过慢会造成热量集中，从而引起烧穿。因此介质流速要合理才能避免在线焊接问题的发生。

国外方面，国外没有在标准层面上规定介质流速，文献说明：1）介质流速较高会更快地带走热量，减少烧穿发生的可能性；2）合理的介质流速能减少烧穿与氢致开裂发生的可能性。国内方面，有企标规定管内液体介质流速不超过2m/s或气体介质流速不超过7m/s方可进行焊接，孙华[18]研究后认为附件安装焊接时，液体介质流速不大于5m/s；气体介质流速不大于10m/s。杨景顺[19]研究后认为在不锈钢管上带压焊接管件时，应对管道内的介质流速有一定的限制，介质流速必须保证焊接过程能够满足相关工艺规程的要求。可见国内方面对介质流速有过研究但没有统一说法。