鋯合金管道焊接工藝評定

鋯合金管道焊接工藝評定摘要：各種產(chǎn)品的焊接過程中，產(chǎn)品焊接工藝是否合理直接影響產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，本文通過對鋯合金管道的焊接工藝評定的制定與實(shí)施，獲得了滿足規(guī)范要求的焊接接頭性能及耐腐蝕性能，從而為工程實(shí)施提供技術(shù)保障。關(guān)鍵詞：鋯合金焊接方法焊接工藝評定力學(xué)性能0．引言鋯合金屬于高合金，具有較強(qiáng)的高溫化學(xué)性能，極易吸附空氣中的氧、氮等雜質(zhì)，從而改變焊縫及熱影響區(qū)的化學(xué)成分，造成焊接接頭的脆性增大、塑性和韌性及抗腐蝕性能降低、因此必須采用能量集中的焊接熱源，良好的焊接保護(hù)條件，以提高焊接接頭的加熱及冷卻速度，縮短過熱區(qū)金屬在高溫下的停留時間，從而獲得具有良好質(zhì)量的焊接接頭。焊接設(shè)備與材料：1.1設(shè)備：瑞典ESAB焊機(jī)LTN-255材料：母材：Zirconium702焊絲：ERZr-2焊接前準(zhǔn)備焊前仔細(xì)清理鋯管表面的氧化物、灰塵和其他雜質(zhì)，防止焊縫遭受污染及引起氣孔等缺陷。焊件坡口及其邊緣表面的清理可先用不銹鋼絲刷清理然后進(jìn)行脫脂處理，與焊件坡口相接觸的焊接夾具表面用丙酮擦洗。焊件裝配時不允許用手觸摸坡口，否則焊縫表面會發(fā)生不同程度氧化傾向。2.4焊件或焊絲在氫氟酸2?4%、硝酸30?40%混合酸溶液（溫度600C）中清洗，時間一分鐘，在用冷水沖洗，并放置到150?2000C的烘干箱內(nèi)保溫，做到隨用隨取，這樣可以有效的防止酸洗過程中發(fā)生吸氫現(xiàn)象，在取用焊絲時要佩戴清潔的白手套。工業(yè)技術(shù)論文發(fā)表，濟(jì)南天之信。3.氣體保護(hù)措施3.1焊接用氬氣的純度要〉99.995%，氬氣中各種雜質(zhì)含量必須在規(guī)定范圍內(nèi)。3.2焊縫的內(nèi)外表面采用局部充氬保護(hù)的方法，最大限度的使焊縫及熱影響區(qū)處于氬氣保護(hù)之下。焊縫正面的保護(hù)焊縫正面的保護(hù)氬氣要使用具有一定挺度的層流保護(hù)氣流的焊炬。焊縫正面后端的保護(hù)對于已脫離噴嘴保護(hù)區(qū)，但仍處于4000C以上的焊縫和熱影響區(qū)表面，必須繼續(xù)給以氬氣保護(hù)，并采用局部環(huán)形拖罩跟蹤保護(hù)，拖罩寬度30?40mm，高度35?45mm，拖罩長度應(yīng)足以使焊縫及熱影響區(qū)金屬得到充分的保護(hù)，拖罩外殼四角應(yīng)圓滑過渡，盡量減少死角。拖罩與焊炬相連，并與焊炬同時移動，如下圖所示。1管道對接焊縫氬氣保護(hù)拖罩示意圖?—焊炬2-環(huán)形拖罩3-管道4-金屬擋板焊縫背面的保護(hù)管子內(nèi)部充氬時氬氣流量不宜太大，否則焊縫根部層焊接時，管子內(nèi)側(cè)焊縫容易引起內(nèi)凹缺陷?？刹捎孟聢D的夾具，管子外側(cè)坡口兩端裝有兩個可拆卸的銅環(huán)（厚度在5mm左右），以增強(qiáng)鋯管的冷卻減少焊縫的寬度，提高焊縫金屬的冷卻速率，從而縮短焊縫及熱影響區(qū)處于高溫下的停留時間，降低焊縫金屬晶粒長大的傾向、改善焊縫表面的色澤。IIIIII氬氣IIIIIIIIIIIIIIIIII管道IIIIII氬氣IIIIIIIIIIIIIIIIII管道夾具（每隔120度裝一個）鋯管焊接用夾具和冷卻銅環(huán)3.3為保證鋯管焊接的質(zhì)量，要求氬氣的低含水量，氬氣的“露點(diǎn)”才一4O0C。4．焊接工藝4.1焊接規(guī)范的選擇應(yīng)采用下表1的工藝參數(shù)，要求焊接接頭的冷卻速度＞6O0C/秒，防止熱影響區(qū)金屬過熱、脆化傾向。焊接工藝參數(shù)表1焊接層數(shù)鎢絲直徑mm焊絲直徑mm噴嘴孔徑mm焊接電流A焊接電壓V氬氣流量備注主噴嘴l/min拖罩l/min管內(nèi)l/min12.52.01670~9018~2010~1212~1610~12第一層22.52.016110T2018~2012~1414~1812~14均不添其余3.02.016130T4018~2014~1614~1812~14加焊絲4.2焊縫采用鎢極氬弧焊（TIG）焊接成形。鎢極應(yīng)選用EWTh-2型釷鎢極，在焊接過程中焊炬不宜進(jìn)行橫向擺動。4.4管道焊口在點(diǎn)固焊時，一般焊點(diǎn)間距100?150mm,長度10?15mm。點(diǎn)固焊所用的填充焊絲、焊接規(guī)范及氣體保護(hù)條件等與正式焊接時相同，在每一點(diǎn)固焊點(diǎn)?；r，應(yīng)延時關(guān)閉氬氣。待每層焊接完畢焊縫溫度冷卻到2000C以下時方可移去保護(hù)罩，焊道冷卻到600C以下時方可進(jìn)行下一層的焊接，避免焊縫反復(fù)加熱析出金屬間化合物，注意焊道間的熔合情況，防止層間夾渣、夾鎢。焊接時，焊絲與焊件應(yīng)盡量保持最小的夾角（100?150）。向焊接熔池添加焊絲時應(yīng)注意防止破壞噴嘴出口孔處的層流層，焊絲的送進(jìn)要平穩(wěn)、均勻，不得將焊絲端部移出氬氣保護(hù)區(qū)外。偶然斷弧及焊縫收尾處要繼續(xù)通氬氣保護(hù)，直至焊縫及熱影響區(qū)金屬冷卻到4000C以下方可移開焊炬，氬氣延時閉合時間正比與焊接電流，并采用焊機(jī)電流衰減的方法逐漸填補(bǔ)滿弧坑。若焊縫呈現(xiàn)除金黃色以外的顏色，說明焊縫氧化較嚴(yán)重，可將該焊縫氧化層徹底清除后重熔一次，達(dá)到銀白色，從而確保焊接接頭的質(zhì)量。向熔池填充焊絲時，焊絲加熱端應(yīng)保持在噴嘴氣流保護(hù)層內(nèi)，不得外移，若焊絲端部偶然受到污染，必須立即進(jìn)行切除。4.10鎢極端部應(yīng)磨成30。?60。圓錐形，鎢極伸出長度10?12mm,電弧長度1.5?2.0mm。接頭搭接時，重新起弧處要與原接頭收弧處搭接至少2毫米的長度，以保證焊透。焊道始端應(yīng)采用后退引弧法，終端將弧坑填滿，多層焊的層間接頭要錯開。6.13手工氬弧焊時第一層不添加焊絲、第二層及以后各層選用①2.0mm直徑的焊絲。層間清理要仔細(xì)，發(fā)現(xiàn)有可疑缺陷必須進(jìn)行清除后方能進(jìn)入下一層焊接。每層焊縫應(yīng)連續(xù)焊接完，因故中斷再焊接時，檢查無裂紋后方可施焊。5．焊接檢驗(yàn)外觀檢查：焊接后用肉眼和數(shù)倍放大鏡檢查焊接接頭表面未發(fā)現(xiàn)未融合、氣孔、焊瘤等可見缺陷。無損檢測：X射線按照J(rèn)B/T4708-2005探傷標(biāo)準(zhǔn)和ASME-IX卷QW-191拍片全部合格。機(jī)械性能：根據(jù)ASME-IX焊接工藝評定要求，分別進(jìn)行拉伸、彎曲、硬度、金相等力學(xué)性能試驗(yàn)全部合格。6.結(jié)論檢驗(yàn)結(jié)果表明，鋯合金管道焊接按照既定的焊接工藝采用手工鎢極氬弧焊（TIG）評定出的焊接接頭各項(xiàng)性能指標(biāo)符合技術(shù)規(guī)范要求。因此該鋯合金焊接工藝評定報(bào)告（PQR）和焊接工藝指導(dǎo)書（WPS）是合格的，能夠滿足在焊接施工生產(chǎn)中的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)石油化工鉻鎳奧