金属材料焊接及热处理工艺

金属材料焊接及热处理工艺

16.1 总则

1）本工艺适用于汽机范围内管道、容器、承重构架及结构部件的焊接及热处理工作。

2）本工艺适用于低碳钢，普通低合金钢，耐热钢、不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金、铸铁等材料的手工电弧焊，手工钨氩弧焊和O2 C 2H2气焊。

3）有关安全方面，应遵守安全防火等规程的有关规定。

4）焊缝检查和焊工考核及质量验收应遵照有关射线超声检验等规定及焊工考试的规则执行。5）对焊工及热处理工的要求，见电力建设施工及验收技术规范（火力发电厂焊接篇）。

16.2 焊接工艺

16.2.1焊接材料

16.2.1.1焊条、电丝的选择，具体按工程一览表选择

1）对同种类钢，机械性能及化学性能，化学成分与母材相近，焊条的合金元素的含量应略高于母材，Ar弧焊焊则要求与母材相同，化学类有钢要求抗蚀性同母材相同。

2）对焊接质量要求高，裂纹倾向大的材料和结构，应选用低氢型焊条。

3）对于异种钢，两非“A”体钢同类组织异种钢应选择靠近低合金侧或选其中间合金含量的焊条和焊丝；两非“A”体一同组织异种钢应选择能获得综合性能好的组织的焊条，焊丝，两材料其中之一为“A”体不锈钢时应选用高Ni不透钢焊条，对各异种钢结构，可参考附表16-1选择。

4）对低碳钢，普通碳素结构钢，选用相应强度等级的结构焊丝，焊条。

5）焊条的直径选择，必须是在保证操作工艺性良好，成型美观，保证焊接质量的前提下尽可能选择较大直径的焊条，对于承压管道的多层焊，底层采用Ø2.5mm焊条，第2-3层选用Ø3.2mm 焊条，以后各层选用Ø4.0mm焊条，对应力大，裂纹倾向大的高合金钢，高碳钢，应选用较小的焊条直径。

16.2.1.2钨极的选择：目前市场上有纯钨极，钍钨极和铈钨极三种，纯钨极及钍钨极已趋于淘汰不再被采用。最好选用铈钨极。其直径据所用的电流进行选择，各种规格的钨极所适应的电流范围如表16.1.

16.2.1.3对焊接材料的要求

1）焊丝、焊条应保持清洁，无锈、无油污。应有生产厂的出厂产品合格证及技术说明书。其质量应符合国家标准。

2）有良好的工艺性能。应引弧容易，燃烧稳定，飞溅小。其使用性能和工艺性能应符合工程的需要。

3）焊丝、焊条在使用前及使用中应保持干燥，药皮不能出现变质的现象。

4）氩气的纯度应大于99.5％

16.2.2焊接电源种类及极性的选择

1）碱性低氢型焊条，除铝及其合金以外的常用材料的钨氩弧焊（TiG）,必须采用直流焊接电源。碱性低H型焊条采用反极连接。钨极氩弧焊采用正极性连接。

2）非重要部件采有和酸性焊条焊接时，可选用交流弧焊电源。

3）铝及铝合金的TiG焊，采用专用的交流TiG焊机。

4）焊接电源的额定容易满足焊接要求，交流弧焊的空载电压为55~75V，直流弧焊电源的空载电压为60~90V，但不能过高，交流弧焊电源U0≤80V，直流弧焊电源U0≤90V（整流器）和U0≤100V（弧焊发电机）。要有较好的动特性和良好的徒降特性（对于手式焊），以便有良好的引弧和稳弧性能。几种弧焊电源的技术参数见附表16-2.外特性见附图16-1.

16.2.3焊前准备

16.2.3.1焊缝位置的确定。焊缝应避开力集中区，便于施焊及热处理工作的进行，具体有以下要求：

1）管道对接焊缝中心线距管子弯曲起点应不小于管了的外径，并且不小于100mm（成品弯头除外），与支架边缘距离不小于50 mm，对于需要预热及焊后处理的管件，焊缝中心线与弯曲起点及支架的距离应满足热处理时保温层及炉具设置的要求，应大于保温层宽度的三分之二。2）管接头和仪表插座应尽可能避开管道上的焊缝及热影响区。

3）筒体的对焊接焊口，其中心线距离封头弯曲起点应不小于壁厚加15mm。

4）纵向焊缝的筒体和封头，其两纵向焊缝距离应大于三倍壁厚，且>10mm。

5）焊接管的管孔要避开焊缝及热影响区，否则必须：

（1）管孔两侧60mm（若d>60mm则取d值），的范围的焊缝要经射线探伤检查合格。

（2）孔边缘不在焊缝缺陷上。

（3）接头需经焊后去应力处理。

6）搭接焊缝的搭接长度大于五倍母材厚度，并且>30mm.

16.2.3.2坡口选用，要本着保证焊接质量高，金属充填量少，便于操作，改善劳动条件，减少焊接应力与变形，利于质量检查等原则进行，对于厚度δ<3mm的一般非重要结构及管子无需要坡口。对于δ<16mm的板，管结构，采用“∨”型坡口。对于δ<16mm限于单面焊的板，管结构采用双“∨”型坡口，对于δ<16mm可双面施焊的板管结构采用“x”坡口，对于要求焊件的变形及应力极小，且只允许单面施焊的板，管结构采用“∨”，“∨/U”坡口。各种坡口及尺寸见附图12-2，根部采用氩弧焊时钝边厚度可大于手工电弧焊时钝边厚度。

16.3.2.3母材下料与对口。

1）焊件下料以机械方法为宜，淬硬倾向较大的合金钢用热加工方法下料时，切口部位必须进行退火处理，或用机械方法除去热影响区，一般非淬硬性材料的气割坡口，应除去表面氧化皮和污物并修整平齐，高合金钢不得进行气割加工坡口。

2）剪床切割的钢材边缘不应有裂纹，毛刺和缺棱等缺陷。

16.2.3.4对接焊口的端面斜度<1％d≯2mm，（d-管外径）

16.2.3.5坡口以外两侧10-15mm范围内，焊前进行清理油、锈、污物，并检查应无裂纹，夹层等缺陷。

16.2.3.6焊件组装时应垫置牢固，以免在焊接和热处理过程中变形。

16.2.3.7对口要求内外壁平齐，对于内径不等的板件和管件，应按附图16-4进行加工处理，对接单面焊的局部错口值不应超过壁厚的10％，且<1mm。对口间隙应符合表16.2的要求。焊口处母材应无缺陷。

表16.2 坡口间隙尺寸表单位：mm

16.2.3.8除原设计冷拉口外，禁止强力对口。

16.2.3.9严禁在坡口间隙内填塞它物。

16.2.3.10焊接场所应高防风、雨、雪设施及防寒设施。

16.2.3.11焊条使用前应进行烘干，各类焊条的烘干温度与时间见表16.3

16.2.3.12焊丝使用前应进行除污除锈，直到呈现金属光泽为止。

16.2.4焊前预热及补偿加热

16.2.4.1焊接时允许的最低环境温度。