焊接工艺评定范文

导语：如何才能写好一篇焊接工艺评定，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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焊接工艺评定流程：

1、拟定预备焊接工艺指导书；

2、施焊试件和制取试样；

3、检验试件和试样；

4、测定焊接接头是否满足标准所要求的使用性能；

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【关键词】焊接工艺评定；压力容器；研究

所谓的焊接工艺评定，就是指为使焊接接头的力学性能、弯曲性能或堆焊层的化学成分符合规定，对预焊接工艺规程进行验证性试验和结果评价的过程。焊接工艺是保证焊接质量的重要措施，它能确认为各种焊接接头编制的焊接工艺指导书的正确性和合理性。通过焊接工艺评定，检验按拟订的焊接工艺指导书焊制的焊接接头的使用性能是否符合设计要求，并为正式制定焊接工艺指导书或焊接工艺卡提供可靠的依据。本文就压力容器焊接工艺评定进行了研究，以期能为压力容器焊接工艺更好地进行评定提供参考。

1.预焊接工艺规程的审查

预焊接工艺规程的内容包括母材和焊接材料的牌号和规格、焊接接头形式、焊接位置、预热温度、焊接电特性、技术措施、焊后热处理温度和保温时间等方面，监检人员应认真审查上述内容的各参数是否齐全、合理。有些单位焊评项目繁多，焊评覆盖范围相互重叠，监检人员应指导其对焊评进行整合，以减少焊接工艺评定数量。对本文所述的焊接工艺评定而言，选用Q345R板材4mm、8mm、38mm三种厚度规格的试件进行评定，即能覆盖厚度2～200mm的焊件母材，其覆盖范围如表1所示。

表1 三种厚度规格的试件覆盖范

预焊接工艺规程还应对一些重要因素和补加因素进行优化，如选用非低氢型药皮焊条、焊条直径选用大于6mm、焊接位置采用向上立焊、较低的预热温度、较高的层间温度、较大的线能量、较长的热处理保温时间等，以尽量扩大焊接工艺评定的适用范围。

2.施焊试件的现场监督

施焊试件应由本单位操作技能熟练的焊接人员使用本单位设备在本单位焊接。施焊前监检员应对母材和焊材是否符合相应标准以及焊接设备、焊接仪表（电流表、电压表、流量计、表面温度计）的完好状态进行检查。在焊接工艺评定试件焊接过程中，监检人员必须对焊接工艺评定施焊过程中各焊道的所有重要因素和补加因素进行现场检查，核对是否都在拟定的预焊接工艺规程范围内，并对焊接施焊记录的真实性进行确认。

3.热处理记录曲线的审查

监检员应对热处理记录曲线的进出炉温度、升降温速率、保温温度和保温时间是否符合NB/T47015《压力容器焊接规程》进行审查。NB/T47014《承压设备焊接工艺评定》规定：“试件的焊后热处理应与焊件在制造过程中的焊后热处理基本相同，低于下转变温度进行焊后热处理时，试件保温时间不得少于焊件在制造过程中累计保温时间的80%。”试件的最短保温时间与焊后热处理厚度成正比，焊后热处理厚度越小，最短保温时间也越短。对接管等厚度较薄的试件来说，其焊后热处理最短保温时间主要取决于较厚的壳体焊缝，焊接工艺评定应采用较长的保温时间，以避免热处理保温时间覆盖不上。根据经验，厚度较薄的试件保温时间采用2h以上比较合适。

4.无损检测的审查

焊接工艺评定的射线检测不在于焊缝达到几级标准，监检员只需确认试件底片无裂纹即合格，其余气孔、夹渣、未焊透、未熔合等缺陷都允许存在。无损检测的另一个作用在于了解施焊情况，避开焊接缺陷取样。

5.试样力学性能检验的现场监督

试样的力学性能检验是焊接工艺评定的重要环节，监检人员应进行试验过程的现场监督。其内容包括下述几个方面。

5.1 理化检验人员资质和理化检验设备

应核查理化检验人员资质，检查理化检验设备的完好状态。理化检验设备的完好状态对试验结果有很大的影响，检验用设备应检定合格。理化检验人员应进行必要的培训，考核合格后方可持证上岗操作。

5.2 试样的取样和冲击试样的缺口位置

应审查试件上试样的取样位置以及冲击试样的取向和缺口位置。焊接接头的不同位置在焊接过程中受到的热循环不一样，其力学性能也不同，试验试样应在试件上性能最差的位置取样。就冲击试样而言，应在靠近板状对接焊缝试件的收弧端部取样；T≤40mm的冲击试样应在距焊缝背面的材料表面0.5～2mm处取样，其缺口轴线应垂直于母材表面；热影响区试样的缺口轴线应位于最后焊道的焊缝侧，并尽可能多地通过热影响区。

5.3 试样的加工质量和数量

试样加工时，应防止其过热、加工硬化，以避免其力学性能受到影响。

（1）拉伸试样采用紧凑型试样，其受拉伸平行部分比板材复验采用的比例试样要短，等于焊缝宽度加12mm，实质上是焊缝宽度加热影响区宽度。试样设计的目的是强迫其在焊接接头处断裂，以测定焊接接头的抗拉强度。另外，试样本身的形状不对称易在拉伸试验过程中产生附加弯曲应力，从而造成试验结果的偏差。拉伸试样表面的焊缝余高应用机械加工方法去除，使之与母材齐平。若有错边，可加工至与较低一侧的母材齐平。试样的受拉长度内，不应有横向刀痕和划痕。

（2）面弯和背弯试样应从受压面加工去除多余厚度。试样拉伸表面应齐平，不能有与试样宽度方向平行的切痕和刀痕。试样拉伸面棱角应倒圆，圆角半径不大于3mm。

（3）冲击试样的缺口深度、缺口根部曲率半径和缺口角度决定着缺口附近的应力集中程度，从而影响该试样的冲击功，试验前应用光学投影仪检查缺口尺寸。冲击试样的宽度、厚度也对冲击功有较大影响，试验前应用最小分度值不大于0.02mm的量具进行测量。此外，缺口底部应光滑，表面应去除加工硬化层，不应有与缺口轴线平行的加工痕迹和划痕，否则会使冲击功下降。

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关键词 船舶制造业；焊接工艺；评定实施

中图分类号U66 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）56-0049-02

在现代造船业中，焊接技术是一项重要的技术，总工时占到船舶建造工时量的40%左右，焊接质量与船舶的整体质量密切相关，研究数据显示，35%以上的脆断事故与船舶制造中焊接质量不过关具有直接联系，焊接质量问题成为了当前影响船舶生产质量的重要方面。因此，开展焊接工艺评定试验评价正确性与成效性，及时找出缺陷并进行控制与弥补，对于促进船舶制造业良好发展具有重要的作用。

1 船舶制造中焊接工艺认可规定

在船舶制造业生产中，应当开展焊接工艺评定试验，一般是针对既定的母材与焊接材料，采取相关工艺进行焊接以后，以焊缝检验和热影响区性能评定的方式来确定焊接工艺的科学性与实用性。焊接工艺评定对于保证后续焊接工序和工艺质量事关重大，船级社对新焊接工艺采用具有严格规定，都要进行评定，国内船级社《材料与焊接规范（2006）》对此提出了明确要求，规定船舶与海上设施以及船用产品，必须在事先对运用的新材料以及焊接新工艺开展焊接工艺评定实验，确焊接工艺达标。

2 船舶制造中焊接工艺评定实施

1）提出评定实验方案。开展焊接工艺评定之前，船舶制造厂商应当联系船舶焊接工作实际，向船级社提交实验方案，主要应当包括造船母材与焊接材料资料、焊接设备型号参数；

2）船级社开展审查。船级社对于船舶制造企业提交的焊接工艺评定试验方案开展审查，主要包括3个方面的内容：一是审查实验项目与规范规定是否一致；二是审查试验试样的加工与规范是否吻合；三是审查结果的规定值与规范要求是否吻合。在审核结束之后，船级社应当将反馈意见提交企业进行进一步完善，积极筹备开展现场试验；

3）开展评定现场试验。现场试验应当按照审查修订后的方案进行，验船师现场见证，实验前检查母材与焊接材料与方案吻合程度，并且检查待焊试件装配、电源极性等，试验中对每一道工序的数据以及性能情况、外观情况进行详细记载，对于检测不合格工序，除力学性能外，应当重新开展工艺评定试验；

4）签发工艺评定证书。在结束现场工艺评定试验之后，由船舶制造企业依据试验数据编制实验报告，上报船级社审核合格后，由船级社签发焊接工艺认可证书。

经过船级社签发证书的焊接工艺为长期有效，但是企业在对批准的焊接工艺进行改动时，应当出具详细材料上报船级社，由船级社依据实际情况决定是否重新进行评定实验。

3 船舶制造企业在焊接工艺中的常见问题

钢质船体焊接缺陷可以分为外部与内部缺陷，外部缺陷主要为只存不符合规定、咬边、焊瘤、弧坑以及表面有气孔和夹渣等，内部缺陷主要包括气孔、夹渣以及焊接裂纹和未焊透等，影响焊接质量的因素很多，例如钢材与焊条质量、设备与技术、装配精密度和天气状况等，任何一个环节处理不当都会影响焊接质量，要求操作人员针对缺陷原因进行针对性预防，提高焊接质量。船舶制造企业经常出现些列问题，应当引起重视。

一是片面追求速度，加大焊接电流形成气孔。焊接过程中，坡口边缘不净、低氢型焊接电弧太长、速度太快以及埋弧自动焊电压太高，容易导致气孔。应当对坡口边缘进行清理，埋弧焊确定合理工艺参数，降低焊接速度，提高焊接质量；

二是未能有效预热，导致街头根部未能熔透。待焊工件需事先预热不到位，会导致未焊透降低焊接缝强度，应当科学确定坡口尺寸、焊接电流、焊接速度，清理坡口表面，彻底封底焊清根，恰当摆动运条；

三是夹渣清理不力，降低焊接强度和致密性。焊缝出现夹渣会导致焊缝的强度和致密性大大降低，应当仔细观察坡口两侧熔化状态，及时进行清理，并注意埋弧焊不要焊偏；

四是焊接材料不当，影响整体焊接工艺效果。焊接材料功能不到位会降低焊接质量，应当按照工艺规定选取符合规格与参数的材料，并保证气体气流量与纯度达标，为焊接成效提高奠定基础；

五是层温控制不佳，产生船体制造焊接裂纹。不按照评定的工艺控制层间温度，能够导致焊接裂缝，严重的会造成结构破坏。在焊接中要严格遵守工艺规定，合理安排速度，选择科学的焊接工艺，焊接后应当开展检查，及时采取修补措施。

4 有效提高焊接质量的对策建议

一是要科学编制审批受控文件。船舶生产制造企业专门技术人员，要结合企业生产实际，组织焊接工艺评定试验，提请船级社开展焊接工艺评定活动。在通过审核批准之后，依据船级社签发的焊接工艺评定证书以及相关实验报告，进行岗位焊接作业指导书与操作规定等材料的编撰工作。在此基础上，企业相关管理人员对于岗位焊接作业指导书与操作规定开展审批，使其成为船舶制造质量体系的重要受控文件；

二是要严格执行质量控制标准。船舶制造企业的一线装配与焊接工作人员，要严格按照岗位焊接作业指导书与操作规定进行规范性操作，技术人员要求进行技术指导，企业质量主管部门应当组织专门力量开展检查与评估工作，对岗位焊接作业指导书与操作规定执行情况与成效进行督查，梳理执行过程中出现的各种问题并采取针对性措施进行改进。船级社验船师在船舶制造过程中要进行检查，确保焊接工艺按照批准规定执行，重要构件建造中还要进行焊缝产品性能试验，验证焊接工艺执行成效；

三是要及时弥补存在焊接缺陷。对于检测与督查过程中发现的焊接质量问题，一定要及时开展纠正，采取针对性补救措施来提高焊接质量，为船舶的整体质量奠定基础。

焊接是钢质船舶建造的重要工序，焊接质量对于船舶性能至关重要，一定要坚持焊接工艺评定试验制度，并针对当前船舶生产焊接工艺中出现的问题，进行优化与改进，促进船舶制造业良好发展。

参考文献

[1]王冰，李勇.国外船舶焊接技术发展近况[J].舰船科学技术，2009(5).

[2]倪慧锋.船舶焊接技术应用现状[J].现代焊接，2007(11).

[3]方臣富.船舶焊接设备的应用现状及发展[J].现代焊接，2006(10).

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关键词：AWS钢结构焊接规范焊接工艺评定

中图分类号： P755 文献标识码： A 文章编号：

自80年代初我国实行改革开放政策以来，通过引进国外先进制造技术，已逐步将焊接工艺评定作为企业保证焊接质量必不可少的重要环节，对控制产品焊接质量取得了十分显著的效果。但同时也必须看到，生产企业在完成焊接工艺评定工作中也还存在着不少值得重视的问题。由于焊接工艺本身可变参数繁多。对焊接质量的影响因素也十分复杂。因此，在企业中既要使焊接工艺评定工作不流于形式，使其成为控制产品焊接质量的有效手段，又要避免耗资可观的重复评定，使企业能在最经济的条件下完成必要的焊接工艺评定，确实是一项相当困难的任务。加之，我国现行的几种焊接工艺评定标准还不尽完善和合理。并且随着国际项目的不断增多，国际监理公司的介入，对产品的焊接质量提出了更为严格的要求。而外方在工程的技术协议中更多的会提出要依照用户所在国家或国际上知名的焊接标准执行，例如美国焊接协会的《AWS D1.1/1.1M钢结构焊接规范》（以下简称《规范》）等等，又进一步加大了这项工作的难度。下面简要介绍一下AWS D1.1焊接标准中焊接工艺评定的一般流程及注意事项。

焊接工艺评定就是对事前拟订的焊接工艺规程能否焊出合乎质量要求的焊接接头进行评价。基本做法是利用所拟订的焊接工艺规程对试件进行焊接，然后检验所焊接头的质量。凡符合要求的，评为合格，该焊接工艺可用于生产，否则为不合格，须重新拟订焊接工艺规程，再次评定，直至符合要求为止。

焊接工艺评定一般流程为：

1.焊接工艺评定立项。通常由生产单位的设计或工艺技术管理部门跟据新产品材料、接头形式、所采用的焊接方法和钢板厚度范围,以及老产品在生产过程中因材料或焊接工艺的重大改变，需重新编制焊接工艺规程时，提出需要焊接工艺评定的项目。

2.下达焊接工艺评定指导书。所提出的焊接工艺评定项目经过一定审批程序后，根据焊接标准和产品的技术要求编制焊接工艺评定指导书。其内容包括: 标识编号、接头形式、母材焊材金属牌号与规格、对接头性能要求、检验项目和合格标准等。

3.编制焊接工艺规程。由焊接工艺工程师按照焊接工艺评定指导提出的条件和技术要求进行编制。

4.编制焊接工艺评定试验执行计划。计划内容包括为完成所有焊接工艺评定试验的全部工作。从试件备料、坡口加工、试件组焊、焊后热处理、无损检测和理化检验等的计划进度、费用预算、负责单位、协作单位分工及要求等。

5.试件的准备和焊接试验计划经批准后即按焊接工艺规程，领料、加工试件、组装试件、焊材烘干和焊接。试件的焊接应由考试合格的熟练焊工。按焊接工艺规程规定的各种工艺参数焊接。焊接全过程在焊接工程师监督下进行。并记录焊接工艺参数的实测数据。如试件要求焊后热处理，则应记录热处理过程的实际温度和保温时间。

6.试件的检验。试件焊完后先讲行外观检查，然后进行无损探伤，最后进行接头的力学性能试验。如检验不合格，则分析原因，重新编制焊接工艺规程。重焊试件。

7.编写焊接工艺评定报告所要求评定的项目经检验全部合格后，即可编写焊接工艺评定报告。报告内容大体分成两大部分:第一部分是记录焊接工艺评定试验的条件，包括试件材料牌号、接头形式、焊接位置、焊接材料、保护气体、预热温度、焊后热处理制度、焊接能量参数等；第二部分是记录各项检验结果，其中包括拉伸、弯曲、外观检验、冲击、宏观金相、无损检验等。报告由完成该项评定试验的焊接工程师填写并签字，内容必须真实完整。

另外，如若生产企业无国际焊工资格人员，则在进行焊接工艺评定试验之前组织员工进行国际焊工资格认证考试，以符合AWS相关标准后才可进行焊接工艺评定试验。

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关键词：水平固定管 单面焊双面成型机理 焊接工艺

一、低碳钢焊条电弧焊单面焊双面成形

焊条电弧焊单面焊双面成形广泛应用于锅炉、压力容器、管道维修及其他重要焊接结构中，是主要的单面焊双面成形工艺方法。由于焊条电弧焊工艺灵活，适应性强，设备简单，生产成本较低，不受环境、焊接位置等因素的限制，因而尽管工艺较为落后，但在生产和培训中仍被列为首位。

二、单面焊双面成形机理

1.击穿成形机理

在母材选用一定的坡口、间隙、钝边条件下，选择合适的焊条角度，采用锯齿形或月牙形运条方法，焊条均匀向前摆动，使坡口钝边处的母材金属和填充金属共同镕化形成熔池，从而形成背面焊道；或采用断弧焊法打底焊，采用一点或两点击穿使母材坡口根部钝边金属熔化形成熔池，从而形成背面焊道，这种成形机理称为击穿成形机理。

无论是连弧焊法还是断弧焊法，在打底焊时击穿成形机理的关键是熔孔效应。在电弧高温和吹力作用下，坡口根部部分金属被熔化形成金属熔池，在熔池前沿会产生一个略大于坡口装配间隙的孔洞，称为熔孔。液态金属通过熔孔送向焊缝背面，使背面焊缝成形。同时，焊条药皮熔化时所形成的熔渣和气体可以对焊缝背面进行保护，背面焊道的质量是由熔孔尺寸大小、形状、移动均匀程度决定的。在不同的焊接位置观察熔孔有所差别，在平焊时，由于熔渣的超前影响，熔孔不如其他焊接位置容易观察到，但在实际中熔孔也是必须存在的。

2.渗透成形机理

渗透成形机理是：在坡口无间隙或间隙很小、钝边较厚的情况下，焊接时采用较小的焊接电流和较大的焊条倾角，焊接电弧沿焊缝方向在坡口根部做直线运行，熔化的液态金属通过间隙渗透到焊缝背面，与坡口钝边形成紧密结合，使焊件背面形成焊缝。

渗透成形由于坡口间隙小、钝边厚，且焊接速度较快，因而不能形成均匀搅拌的熔池，熔池的快速冷却使根部金属难于良好熔合，易出现“虚焊”现象，焊缝力学性能很差，因此在单面焊双面操作中很少采用。

三、单面焊双面成形方法的应用

按成形方法不同，焊条电弧焊单面焊双面成形可分为断弧焊法和连弧焊法两种。对于薄板、带障碍、间隙较大工艺条件下及使用酸性焊条焊接时，可使用断弧焊法，以有效控制熔池温度。在间隙或坡口角度很大的情况下，也能保证液态熔滴向熔池正常输送，实现单面焊双面成形。对于焊件厚度较大、间隙加减法上及坡口角度较小的工艺条件下及使用碱性焊条焊接时，可采用连弧焊法实现单面焊双面成形。连弧焊法电弧稳定，热量集中，可通过较窄的间隙实现均匀操作，进行各种位置的单面焊双面成形，且焊接缺陷少，特别适用于碱性焊条的焊接。

1.焊前准备

1.1试件加工

选用20#无缝钢管，规格为Φ114Х6mm。将钢管用氧-乙炔切成125mm长的管段，单面坡口角度为30度，如图1-1。

1.2试件的清理

将管子的坡口里外边缘20mm范围内清除铁锈、油质、氧化皮及其它污垢， 使之呈现出金属光泽。如图1-2。

1.3试件的装配与定位焊

试件在装配定位焊时，所使用的焊条和正式焊接时使用的焊条相同。定位焊共两处，每处定位焊缝长约10mm，分布在钢管10点钟和2点钟位置处。

定位焊除在管子坡口内直接进行外，也可用连接板在坡口外进行装配点固。试件装配定位可采用下述三种形式中的任意一种，如图1-3所示。

试件固定好后，将定位焊缝的两端打磨成缓坡形。待正式焊接时，焊至定位焊处，只需将焊条稍向坡口内给送，以较快的速度通过定位焊缝，过渡到前面的坡口处，继续向前施焊。

无论采用哪种定位焊，都不允许在仰焊位置进行点固。

定为焊时，注意平焊部位的间隙要大于仰焊部位的间隙约0.5mm左右，以防止焊接时的收缩，造成平焊部位间隙变小而影响焊接。仰焊部位的间隙为2.0mm，平焊部位的间隙为2.5mm，试件装配尺寸见图1-4和表1-1。

1.4焊接材料和焊接电源

焊条选用E5015Φ2.5mm和Φ3.2mm两种规格的。要求焊条不得受潮变质，焊心无锈，药皮不得开裂和脱落。用前烘至350-400℃，恒温2h。电源采用直流反接。

2.焊接操作工艺

2.1焊接工艺参数

焊接工艺参数见表1-2，焊缝外观尺寸要求表1-3，焊接分为三层三道，见图1-5。

2.2焊接操作

2.2.1根部焊道

要求根部焊透，背面焊缝成形良好。

打底层焊缝的焊接，沿垂直中心线将管件分为两半周，称前半周和后半周，各分别进行焊接，仰焊—立焊—平焊。在焊接前半周焊缝时，在仰焊位置的起焊点和平焊位置的中焊点都必须超过试件的半周（超越中心线约5-10mm），如图1-6所示，焊条角度如图1-7所示。

2.2.1.1前半周从仰焊位置开始，在7点处引燃电弧后将焊条送到坡口根部的一侧预热施焊并形成局部焊缝，然后将焊条向另一侧坡口进行搭焊，待连上后将焊条向上顶送，当坡口根部边缘熔化形成熔孔后，压低电弧作锯齿形向上连续施焊。横向摆动到坡口两侧时稍作停顿，以保证焊缝与母材根部熔合良好。

2.2.1.2焊接仰焊位置时，易产生内凹、未焊透和夹渣等缺陷。因此焊接时焊条应向上顶送至根部，尽量压低电弧，使整个电弧在管内燃烧，熔化坡口根部边缘两侧形成熔孔。焊条横向摆动幅度较小，向上运条速度要均匀，不宜过大，并且要随时调整焊条角度熔孔大时，减小焊条角度，熔孔小时增大焊条角度，以防止熔池金属下坠而造成焊缝背面产生内凹和正面焊缝出现焊瘤。

2.2.1.3焊接立焊位置时，焊条向管件坡口内的给送应比仰焊浅些。电焊弧柱透过内壁约1/2，熔化坡口根部边缘两侧，横向摆动的幅度比仰焊可稍大些。平焊位置焊条向试件坡口内的给送应比立焊更浅些，电焊弧柱透过内壁约1/3，熔化坡口根部边缘两侧，以防止背面焊缝过高和产生焊瘤、气孔等缺陷。

2.2.1.4更换焊条进行焊缝中间接头时，采用热接法和冷接法均可。

热接法更换条时要迅速，在熔池尚没有完全冷却，呈红热状态时，在熔孔前方约10mm处引弧施焊，引燃电弧后，退至原弧坑处焊条稍做横向摆动待添满弧坑焊至熔孔时，将焊条向管件坡口内压，并稍做停顿，当听到击穿声形成新熔孔时，焊条再进行横向摆动向上正常施焊。采用冷接法，在接头施焊前，先将收弧处打磨成缓坡，然后按热接法的引弧位置、操作方法进行施焊。

2.2.1.5后半周焊缝下接头样仰焊位置的施焊：在后半周焊缝起焊处易产生的气孔、未焊透等缺陷清除掉，然后打磨成缓坡。施焊时在前半周焊缝前约10mm处引弧，预热、施焊，焊至缓坡末端时将焊条向上顶送，待听到击穿声根部熔透形成熔孔时，即可正常运条向前施焊。其它位置焊法均同前半周。

2.2.1.6焊缝上接头水平位置的施焊：在后半周焊缝施焊前，应将前半周焊缝在水平位置的收弧处打磨成缓坡形，当后半周焊缝与前半周焊缝接头封闭时，要将电弧稍向坡口内压送，并稍做停顿，待根部熔透超过前半周焊缝约10mm，填满弧坑后在熄弧。

在整周焊缝焊接过程中，经过正式定位焊缝时，只要将电弧稍向坡口内压送，以较快的速度通过定位焊缝，过渡到前方坡口处进行施焊即可。

2.2.2填充焊

要求坡口两侧熔合好，填充焊道表面平整。

2.2.2.1填充层施焊前应将打底层的熔渣，飞溅清理干净，并将焊缝接头处的焊瘤等打磨平整，施焊时的焊条角度与打底层相同，采用锯齿形运条方法，焊条摆动的幅度较打底层宽，电弧要控制短些，两侧稍做停顿稳弧，但焊接时应注意不能损坏坡口边缘的棱边。

2.2.2.2仰焊位运条速度要稍快，形成中间较薄的凹形焊缝。立焊位置运条采用上凸的月牙形摆动，防止焊缝下坠。平焊仍采用锯齿形运条，使填充焊道表面平整或稍凸起。

2.2.2.3填充层焊完后的焊道，应比坡口边缘稍低1～1.5mm，保持坡口边缘的原始状态，以便在盖面层施焊时能看清楚坡口边缘，以保证盖面层焊缝的齐、直。

2.2.2.4填充层焊缝中间接头，更换焊条要迅速，在弧坑上方约10mm处引弧，然后把焊条拉至弧坑处，按弧坑的形状将它添满，然后正常焊接。进行中间焊缝接头时，切不可直接在焊缝接头处直接引弧施焊，这样易使焊条端部的焊心在引弧时，因无药皮的保护而产生的密集气孔留在焊缝中，而影响焊缝的质量。

2.2.3盖面焊

要求保证焊缝尺寸，外形美观、熔合好、无缺陷。

盖面层施焊前应将填充层的熔渣和飞溅清除干净。清除后施焊时的焊条角度与运条方法均同填充焊，但焊条水平横向摆动的幅度应比填充焊更宽，当摆至坡口两侧时，电弧应进一步缩短，并要稍做停顿以避免咬边。从一侧摆至另一侧时应稍快一些，以防止熔池金属下坠而产生焊瘤。

处理好盖面层焊缝中间接头是焊好盖面层焊缝的重要一环。当接头位置偏下时，接头处过高；偏上时，则造成焊缝脱节。焊缝接头方法如填充层。

四、结论

通过大量的焊接施工，证明了该工艺具有可行性，既提高了生产效率，又得到良好的焊接质量。

参考文献

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【关键词】低温管道；焊接；工艺

1.工程概述

某LNG项目天然气低温管道焊接工程，管道为不锈钢材质，而且在管道内部存在易燃、易爆液体，管道设计压力很高、管径粗细规格悬殊、极不利于正常焊接。同时施工区域的天气条件恶劣，常年平均气温约在7.8℃～8.5℃，冬季平均气温很低，约-20℃～-25℃。这就要求现场施工的焊工必须具备在低温环境下，熟练焊接各种低温性能不锈钢管的技能，其焊接的接头是否具备良好的低温韧性，就成为焊接工程质量的关键。本文以该本工程为例，介绍低温管道的焊接施工技术。

2.焊接工艺评定及焊接工艺调整

本工程除大量使用了316L和304L不锈钢管道外，还有304SS/304/316/TP321H/TP347H等不锈钢管道，管道量大、管径和壁厚等规格各不相同，但是这些管道的材质均可划归为相同组织类型的奥氏体不锈钢。为简化焊接工艺评定项目，提高焊评的覆盖率，提高焊接水平和能力，经分析研究，决定选用8mm厚的316L不锈钢板作为焊接试验母材，对不同焊接工艺进行统一的焊接工艺评定。

根据《承压设备焊接工艺评定》（NB/T47014-2011）的规定，板状对接焊缝力学性能评定合格后，板状焊接试件焊接工艺完全可以适用于其所覆盖厚度范围内的各种管道的焊接，因为焊接工艺评定的对象是焊缝，该工艺所完成的焊接接头的各种性能验证合格后，就可以互用在对接、角接、搭接等不同焊接接头和各种焊接位置的焊接中。

在实际施工中，当焊接母材的类别和组别均相同而材质牌号不相同时，如果使用的焊接工艺评定记录PQR相同，那么，就需要依据工程实际，更改提供的预焊接工艺规程PWPS，将其修订为实际施工用焊接工艺规程WPS（或焊接工艺指导书WWI）并下发执行，使实际焊接施工有科学的焊接工艺做指导。

本工程低温管道使用的各种母材的焊接工艺基本相同，可用同一份PQR+PWPS来进行焊接工艺支持，但各低温不锈钢材质有所不同，且使用不同的焊接材料进行焊接。

3.焊接工艺的确定和焊接工艺评定的实施

3.1焊接工艺评定试件及焊接工艺的确定

低温管道工程设计材料，通常采用国外进口的超低碳不锈钢材料（如347H//304L/321H等奥氏体不锈钢）以取代昂贵的低温钢。虽然不锈钢不属于低温钢，但是，其除具有低温钢的低温设计特性外，还兼具耐酸、耐碱、耐腐蚀等优越性能，而且材料本身强度高、韧性好，可以在-196℃甚至是-203℃的超低温恶劣工况中做为低温钢使用，因此越来越受到低温工程设计单位的青睐。但是，在实际施工中，从设计院到建设单位和施工监理，都会对施工单位提出很高的焊接要求，这些要求往往涵盖焊接管理和焊接施工所涉及到的各个施工环节，如焊接施工实施方案、焊接安全管理、现场设备焊材库管理和焊接施工工艺纪律管理等。施工单位要达到这些要求，必须提高焊工对不同焊接位置管口实际焊接的操作技能，因此，现场焊接工艺评定和现场焊接考试必不可少。

3.2低温管道焊接工艺

3.2.1焊接方法

现场不锈钢管道的管径、壁厚不一，根据不锈钢的焊接特点，要尽可能减小热输入量，因此确定采用焊条（手工）电弧焊（SMAW）、钨极氩弧焊（TGAW）两种焊接方法，其中d>Φ159 mm的管道焊接采用氩弧焊打底，焊条（手工）电弧焊盖面；d≤Φ159mm的管道焊接采用氩弧焊。焊机采用电弧焊/氩弧焊两用的WSM-315（直流脉冲）氩弧焊机或者WS7-400逆变（逆变电源式）焊机。

3.2.2焊接材料

奥氏体不锈钢是特殊性能用钢，为满足接头具有相同的性能，应遵循“等成分”原则选择焊接材料，同时为增强接头抗热裂纹和晶间腐蚀能力，使接头中出现2%～3%的少量铁素体（即焊缝形成双相组织：奥氏体γ+2%～3%铁素体δ），选择型号为ER316L的氩弧焊用焊丝，手弧焊用焊条CHSO22（型号为E316L）作为填充材料。

3.2.3焊接工艺参数

因为奥氏体不锈钢对过热敏感，因此采用小电流、快速焊。多层焊时要严格控制层间温度≤60℃。

3.2.4坡口形式及装配定位焊

采用V形坡口形式时，由于采用了较小的焊接电流，熔深小，因而坡口的钝边比碳钢小，约为0～0.5mm，坡口角度比碳钢大，约为65°～70°。

由于不锈钢热膨胀系数较大，焊接时会产生较大的焊接应力，因此要求采用严格的定位焊。一般d≤Φ89mm的管道采用两点定位，Φ89～Φ219mm的管道采用3点定位，d≥219mm的管道采用4点定位；定位焊缝长度为6～8mm。

3.3焊接工艺评定和焊接操作技术要求

（1）焊条（手工）电弧焊时焊机采用直流反接，手工钨极氩弧焊时采用直流正接。

（2）焊前用不锈钢丝刷刷掉焊丝表面的氧化皮，并用丙酮清洗；焊条应在200℃～250℃温度下烘干1h，随取随用。

（3）焊前将工件坡口两侧25mm范围内的油污等清理干净，并用丙酮清洗。

（4）氩弧焊时，喷嘴直径为Φ2mm，钨极为钵钨极，规格为Φ2.5mm。

（5）氩弧焊焊接不锈钢时，背面必须充氩气保护，才能保证背面成形。采用在管道内局部充氩的方法，流量为5～14L/min，正面氩气流量为12～13L/min。

（6）打底焊时焊缝厚度应尽量薄，与根部熔合良好，收弧时要成缓坡形，如有收弧缩孔，应用磨光机磨掉。必须在坡口内引弧、熄弧。熄弧时应填满弧坑，防止弧坑裂纹。

（7）由于316L等不锈钢均为奥氏体不锈钢，为防止碳化物析出敏化及晶间腐蚀，造成严重贫铬（刃蚀），焊接实施过程中应严格控制层间温度和焊后冷却速度，要求焊接时层间温度必须控制在≤60℃，即低于60℃以下。

（8）因为焊接接头总是处于管口局部高温状态，为保证层间温度合理，焊后必须立即水冷，同时采用分段焊接。这种对称分散的焊接顺序，既可增大接头的冷却速度，又可减小焊接应力。

4.低温管道工程焊接实际焊接效果

上述焊接工艺经榆林靖边某LNG项目天然气调峰工程中的低温管道工程实际应用，焊接效果如下：

（1）外观检查无气孔、焊瘤、凹陷及咬边等缺陷，成形良好。目视检验100%合格。

（2）无损检测，RT和UT，焊口合格率达到98%。

（3）对焊接工艺试件和焊接考试试件分别进行拉伸、弯曲试验，各项力学性能指标均满足要求，未发现未熔合和裂纹等缺陷。

（4）宏观金相检验，发现焊道根部以及整个接头均熔合良好，熔深为1～1.5mm。微观金相检验，其母材及热影响区都是全奥氏体组织，焊缝金属为奥氏体γ十铁素体α（2%～3%≤4%）组织，完全满足抗晶间腐蚀和抗脆化的要求，保证了焊接工程质量。

（5）采用光谱分析母材和焊缝成分，均符合标准规定。

（6）经焊缝应力腐蚀试验，腐蚀速率符合规定；腐蚀后弯曲试样合格，均符合规定。

5.结束语

通过榆林靖边某LNG天然气调峰工程中低温管道的焊接实践，证明了该焊接工艺科学性强，同时兼顾了野外施工的特殊性和经济性，合理而可行，可以在类似工程中大力推广并应用。

参考文献

[1] NB/T47014-2011承压设备焊接工艺评定. 2011

[2] TSG Z6002-2010特种设备焊接操作人员考核细则.

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【关键词】 矿山机械 焊接 管理

矿山机械——是重型机械制造业中一个大的门类。一个国家要想快速的发展，必定消耗大量的钢铁和能源，就需要加大矿山资源的开采力度，因而矿山机械的质量会对能源的产量起到较大的影响。由于焊接技术得到了较大幅度的提升，在矿山机械中得到广泛的应用，其中焊接的比例能达到整个机械的40%～60%。一些矿山机械产品的生产企业对焊接工作疏于管理，致使产品质量不能得到保证，存在安全隐患。焊接工作是保证生产矿山机械产品质量的重要环节，各矿山机械制造企业的领导必须高度重视焊接管理工作。因此从产品的设计——焊接的工艺评定——生产工艺的制定——原材料的采购及检验——焊接生产——焊接产品的检验，根据ISO9000的要求，产品的整个生产流程过程都必须加以验证和确认。根据我国矿山制造业的焊接管理水平和多年来的焊接经验，针对焊接管理中焊接结构设计、焊接工艺评定、生产工艺、原材料的采购与评定、焊接生产、焊接产品检验等几个方面提出了较为规范的管理方法。

1 焊接结构设计

（1）在矿山机械设计的过程中，应采用较为合理并符合规范的焊接结构。在较好符合规范的前提下，要尽量使结构简化，从而减少焊缝的数量，提高构件的强度。（2）主要受力焊缝尽量使用对接焊缝，避免使用十字交叉焊缝，在材料需对接时尽量使用斜口对接方式。在进行焊接时要遵守《机械设计手册》中的相关规定，而且在产品进行设计时也要遵守有关规定。在技术允许的情况下，可以使用型材和型件，以减轻焊件的重量，减少应力。（3）使用中间块避免产生十字交叉件结构。（4）矿山机械产品主要采用低合金钢和碳素结构钢进行生产，焊接性能好。当需要使用铸钢件时，要注意焊接材料的选用，对焊件可焊性的评价一般使用碳当量法。以下为国际焊接学会建议的可焊性评价方程：

根据过往经验，当CE小于0.3%时，钢材的淬硬性能表现不明显，焊接性能较好，当CE大于0.4%小于0.55%时，钢材的淬硬性能较为明显，应该对钢材进行一定的预热。当CE大于0.55%时，钢材的淬硬性能较强，焊接性能较差，需要对钢材进行较高温度的预热。

2 焊接工艺的评定

焊接工艺的评定主要是指为验证所拟定的焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价。焊缝是由焊接构件和焊缝构成，其中焊缝的焊接质量与产品最终的使用性能密切相关。焊缝的主要影响因素有焊接工艺、焊接材料以及焊接方法等几种，为了提高产品的质量，在对构件进行焊接前要严格按照规定对焊接工艺进行评定。对普通钢构件的评定，国家制定了JB/T6963标准。

（1）焊接工艺的评定过程。对焊接工艺的评定工作主要是参照《焊接工艺指导书》以及有关标准的规定制取检验试样，检验接头是否符合规定的使用要求。在评定完成后要给出相应的《焊接工艺评定报告》，指出焊接的优缺点，制定出合适的《焊接工艺规程》，为以后的焊接提供依据。（2）评定焊接工艺在整个焊接过程中起着举足轻重的地位，评定人员要详细了解评定的过程和相关知识，保证评定的正确性和科学性。（3）评定焊接工艺要在企业内部进行，编制的焊接规程也只在企业内部有效。（4）根据国家标准和本企业的自身情况确定焊接工艺评定项目。

3 焊接工艺

（1）根据本企业的自身情况，如具备的焊接设备和技术人员等条件选择适合的焊接工艺。（2）采用较为先进的焊接工艺进行焊接。譬如埋弧自动焊、CO2气体保护焊。这些焊接方法可以大大提高焊接工作的效率，并且焊接出来的焊缝美观，焊接质量可靠。（3）进行焊接工作时应采用先进的辅助工装，确保焊缝的位置处于对接平焊缝和船形角焊缝的位置，有助于提高焊缝的焊接效率，同时保证质量要求。

4 原材料的采购及检验

（1）原材料的采购应按照符合国家标准，选择焊接性能优良的原材料。（2）企业在选择供应商的时候，应该对供应商提供的原材料和供应商的企业信誉进行考察和评定，再确定与哪家供应商合作。（3）原材料入厂时，都要进行检验，检查其是否符合国家的有关标准。首先检查原材料的《质量保证书》是否齐全、合格。如果有需要还要对原材料进行化学元素含量的检测和力学性能试验，验证原材料的可靠性，确保原材料质量合格。（4）焊接材料的贮藏、保管和使用应由企业制定相应的规章制度并严格执行。焊条应按照国家的有关规定进行保管。焊条库应干燥通风，不能存在有害气体和腐蚀性介质，同时保持一定的温度和相对空气湿度。焊条使用前应按规定烘干，并达到规定的烘干温度。焊条的发放则应由专人负责，发放的情况应作好记录。

5 焊接产品的检验

检验矿山机械产品的焊接情况需要从两方面入手一是焊缝的外观质量，二是焊缝的内在质量。内在质量的检测方法可以采用磁粉探伤、渗透探伤、超声波探伤和射线探伤等。

（1）对焊缝的外观质量进行检验之前需要清理附着在焊缝周围的熔渣或是其他杂质，以免影响到检查结果。（2）焊缝的外观检验包括以下内容：①焊缝的余高及余高差；焊缝比坡口每侧增宽及宽度差；角焊缝的焊脚高；焊缝的凹凸度；②表面的焊接缺陷。如有无裂纹、夹渣、气孔、焊瘤、咬边、及内凹等。（3）进行外观检验的时候需要用到的检验工具有钢板尺，焊接检验尺，游标卡尺，放大镜，量规，样板等。

6 结语

为了保障矿山机械企业的矿山机械产品的质量必须加强焊接管理工作，而焊接工作贯穿于焊接结构设计、焊接工艺评定、生产工艺、原始材料的采购与评定、焊接工作的进行、焊接产品检验等整个生产过程。同时还要各级领导应予以充分的重视，焊接人员应严谨操作，检验人员应认真负责，以保证矿山机械产品的质量可靠，为企业带来更好的经济效益。

参考文献：

[1]GB/T19000-2000质量管理体系标准.

[2]JB/T6963-93钢制件熔化焊工艺评定.

[3]JB3223-83焊条质量管理规程.

[4]许文清，任与飞.工程机械结构件的焊接工艺现状与发展趋势.工程机械，2005（1）.

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【关键词】1.4362双相不锈钢；焊接；工艺原理

双相不锈钢是微观组织是由铁素体相和奥氏体相二组成的材料，其金相组织为铁素体（F，α相）+奥氏体（A，γ相，）是一类集优良的耐腐蚀性、高强度和易于加工制造等诸多优异性能于一身的钢种，具有优异的抗应力腐蚀性能（SCC），很高的耐酸腐蚀性能；某国外纸浆厂连蒸器筒体材料为1.4362双相不锈钢（METRO美卓公司按EN10028-7供货），厚度下封头为24mm，其余为17、16、15mm，裙座材料为SA516-70，厚度为25mm，在现场需要进行1.4362双相不锈钢焊接和1.4362双相不锈钢与SA516-70低合金钢异种金属焊接，设备属压力容器，按欧标（EN13445）制造和验收。

1.焊接主要施工难点

（1）1.4362双相不锈钢应用比例不超过双相不锈钢总用量的7%，可供的焊接方法和焊接工艺参考的文献少。

（2）焊接过程控制难，必须保证焊接接头在焊接热循环结束后，焊缝金属和热影响区均保持有适量的铁素体和奥氏体组织（α/γ相的比例），避免焊接热影响区耐腐蚀性降低、韧性损失或焊后开裂。

（3）1.4362双相不锈钢热膨胀系数比用SA516-70低合金钢大，焊接时热变形大，焊接变形控制难。

2.施工现场的相应措施

（1）根据当地市场实际，考虑国外施工的实际困难和成本，选择焊条手工电弧焊，在现场完成焊接工艺评定试验，加强焊工培训、考核和焊接过程控制，保证焊接质量。

（2）考虑焊接时1.4362双相不锈钢和SA516-70低合金钢热变形差别、高温天气和日照对塔体焊接变形的影响等因素，制定并实施筒体测量和焊接变形控制措施，及时调整焊接顺序，实时监控焊接变形，保证筒体的几何尺寸。

3.焊接工艺原理

根据1.4362双相不锈钢的化学成分，计算其铬、镍当量，按照舍夫勒图（图3.1）可确定1.4362双相不锈钢金相组织为40%的铁素体（F）+60%的奥氏体（A）。

3.1 1.4362双相不锈钢的焊接

（图中a：1.4362，b：E2209-17，c：SA516-70，d：E309L-15）

图3.1 舍夫勒图

3.1.1通过控制焊接工艺参数（焊接线能量）和层间温度，保证焊接热影响区（红热区）在固态相变以上的温度总停留时间最短，实现以下目的

①减少焊接热影响区中从熔合区到发生固态相变的区域的晶粒长大区域，控制该区域的铁素体量，降低该区域的腐蚀倾向和氢致裂纹（脆化）的敏感性。

②减少焊接热影响区中700～950℃区域，抑制σ相析出，防止因σ相析出形成脆性区造成双相不锈钢焊接热影响区严重脆化和局部耐腐蚀性能下降。

③防止焊接热影响区中铁素体在300-525℃之间产生475℃脆化。

④控制焊接接头冷却速度，保证在焊接热循环结束后，焊缝金属和热影响区均保持有适量的铁素体和奥氏体组织（α/γ相的比例），避免焊缝和焊接热影响区耐腐蚀性降低、韧性损失或焊后开裂。

3.1.2通过合理选择填充材料和焊接坡口形式，控制焊缝金属中铁素体和奥氏体的比例

①按照舍夫勒图选择γ相形成元素Ni、N含量较高的焊条E2209-17（符合WSA5.9-93）作为填充金属，以提高γ相的比例。E2209-17在按照舍夫勒图中的位置在b点，由图可看出焊缝铁素体含量18%-40%（ab连线上由熔合比确定的具体点，通过改变坡口角度可调节熔合比从而改变焊缝的焊缝铁素体含量，坡口角度增加，熔合比增加，焊缝的铁素体含量减少）。

②坡口形式。

坡口角度以 60°-70°为宜，以保证焊缝有较高的填充金属熔合比，减少焊接过程中发生的合金元素烧损的影响，保证焊缝的铁素体含量。x型坡口，间隙1.5-3，钝边1-3mm，坡口形式将根据焊缝具置，考虑方便组装焊接操作，既保证焊缝的熔合比、焊缝焊透，又能够减少变形的原则进行。

3.1.3严格控制氢的来源，焊接前把坡口及其边缘清理干净，焊条烘干，防止因双相不锈钢金相组织中40%的铁素体的存在可能导致焊缝和热影响区产生氢致冷裂纹

3.1.4焊接工艺参数、焊接工艺工艺试验、焊接工艺评定报告和焊接接头的焊接工艺指导书

①焊接前不预热，层间温度低于150℃，因天气原因焊接前加热除湿，温度不超过层间温度。

②按照焊接线能量在0.5-2.0KJ/mm范围选择焊接电流、电压和焊接速度，编制焊接工艺指导书，进行焊接工艺试验并评定合格，按照评定合格的焊接工艺评定报告编制具体焊接接头的焊接工艺指导书。

3.2 1.4362双相不锈钢和SA516-70异种钢焊接

3.2.1 1.4362双相不锈钢和SA516-70异种钢焊接时易产生冷裂纹

①SA516-70钢在舍夫勒图中位于C点，组织为铁素体+珠光体（A+P），焊接控制不当SA516-70钢焊接热影响区可能会出现铁素体+马氏体（A+M）组织，在焊接应力的作用下产生冷裂纹。

②SA516-70钢含碳量高，不含Cr、Mo、Ni；1.4362双相不锈钢含碳量低，含Cr、Mo、Ni。1.4362双相不锈钢和SA516-70异种钢焊接时，焊接熔池中SA516-70钢一侧焊碳高，1.4362双相不锈钢一侧含Cr、Mo、Ni等合金元素含量高，由于焊接接头冷却快，焊缝金属来不及均匀，冷却后焊缝金属极易出现马氏体（M）组织，在焊接应力的作用下产生冷裂纹。

③SA516-70钢焊接热影响区靠近焊接熔池的部分区域碳元素会向焊接熔池扩散造成该区域脱碳形成软化区，1.4362双相不锈钢焊接热影响区靠近焊接熔池的部分区域会增加碳，在该区域形成硬化区，产生马氏体（M）组织，在焊接应力的作用下产生冷裂纹。

④1.4362双相不锈钢的热膨胀系数比用SA516-70低合金钢大，焊接接头冷却后会产生较大的拉应力造成马氏体（M）组织的开裂。

3.2.2通过选择合理的焊条和焊接工艺防止焊接接头产生冷裂纹

①根据舍夫勒图（图3.1）， 选用国产E309L-15焊条（牌号奥062，符合 EN1600 E2312L），使焊缝全部组织为奥氏体（A），或奥氏体+铁素体 （A+F），可避免接头产生冷裂纹。

根据有关资料，国产E309L-15焊条（牌号奥062，符合 EN1600 2312L），在舍夫勒图该材料位于c点（图3.1）。焊接后焊缝组织在图3.1线段cd上，de段的组织符合焊缝全部组织为奥氏体（A），或奥氏体+铁素体 （A+F）的目标。

②SA516-70钢处在角焊缝的水平侧，不开坡口，焊接时通过控制焊条的倾角（水平角40°-45°，尽可能减少SA516-70钢的熔化来保证焊缝的组织。

③焊接时不预热，？准3.2焊条，多层多道焊，层间温度150℃，按照焊接电流110～120A，焊接电压26～32V，焊接速度20～30cm/min， 把焊接线能量控制在0.647-1.05KJ/mm，进行焊接工艺试验并评定合格，按照评定合格的焊接工艺评定报告编制具体焊接接头的焊接工艺指导书。

④严格控制氢的来源，焊接前把坡口及其边缘清理干净，焊条烘干，防止焊缝和热影响区产生氢致冷裂纹。

⑤检查组坡口角度和几何尺寸、挡风和通风措施，焊接变形的控制措施、安全措施等，用角向磨光机将坡口表面打磨干净，打磨时坡口表面不得出现发蓝现象，角向磨光机使用不锈钢专用砂轮片。层间和背面采用向磨光机进行清根，用不锈钢专用砂轮片打磨。

⑥每条焊缝焊接前，根据现场对筒体的测量结果确定的焊工位置分布（对称施焊）和焊接方向、焊接顺序、开始焊接的位置，在对焊工进行交底后监督实施。

4.总结

对1.4362双相不锈钢焊接的难点作分析，对焊接技术原理进行研究、剖析；通过现场做焊接工艺评定及焊工实作考试，焊接中采取相应可行措施，形成了一套行之有效？具有一定技术含量的1.4362双相不锈钢焊接施工技术，保证了安装工程的顺利进行。本技术可在双相不锈钢非标设备和管道焊接工程的施工中推广借鉴。

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[关键词]18MnMoNbR+ S30403 复合钢板 焊接 工艺评定

中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）25-0002-03

引言

18MnMoNbR+S30403不锈钢复合钢板是一种新型材料， 其基层为18MnMoNbR， 复层为S30403奥氏体不锈钢。不锈钢复合钢板兼有两种钢材的优点， 复合钢板是一种制造成本低、具有良好综合性能的金属材料，具有很高的经济价值。复合钢板制造及焊接工艺较复杂，特别是对过渡层及复层的焊接质量要求很高，有关不锈钢复合钢板工艺的文献较多，但关于18MnMoNbR+S30403不锈钢复合钢板焊接工艺的研究目前较少。

某公司承接气压包容器，容器类别Ⅲ类，设计压力26.5MPa，设计温度450摄氏度，容器规格Ф800mm*13000mm，介质为脱盐水/饱和水蒸汽，主要受压材料为18MnMoNbR+S30403复合钢板。不锈钢复合钢板的焊接是防腐蚀的关键环节之一， 因此， 研究其焊接工艺不仅具有重要意义， 而且可为同种材料的焊接提供参考。

1、产品分析

1.1 焊接性分析

为保证复合钢板不因焊接而失去原有优良的综合性能，把复合板接头分为基层的焊接、复层的焊接及复层交界处过渡区的焊接三个部分。基层18MnMoNbR属于Fe-3-3类，属于系晶粒、用Nb强化的中温压力容器用钢，低合金高强度用钢（化学成分见表1），综合机械性能较高（见表2）。该类钢的平均碳当量为0.55%，存在淬硬性和延迟裂纹敏感性。碳及合金元素的含量都较高，淬硬倾向及冷裂倾向较大，对焊缝应采取预热及焊后热处理。复层S30403属于超低碳不锈钢（化学成分见表3），发生晶间腐蚀的概率很小，力学性能较好（见表4），可采用常用的焊接进行焊接。过渡层的焊接与异种钢焊接类似，要保证过渡层的成为为奥氏体和少量铁素体，原则上不能出现马氏体，避免产生裂纹。基层和复层的含碳量和所含的合金成分也存在较大的差异，焊接时易产生合金元素稀释和渗碳等问题。焊接时过渡层焊缝必须防止产生脆硬马氏体，保证其力学性能；复层焊缝必须保证焊缝的合金成分，以确保其耐腐性能。这是不锈钢复合板焊接时的两个关键问题。化学成分的选择要依据它对钢板综合机械性能的作用为基准。复层S30403焊接过程中应适当控制焊接线能量.手工电弧焊的焊接线能量应控制在20KJ/CM以下。埋弧焊的焊接线能量应控制在35KJ/CM以下.但焊接线能量不能过小，否则焊接接头易出现淬硬组织而降低韧性.层间温度控制在200℃和300℃之间，焊后应进行消除焊接残余应力的高温回火处理。

1.2 焊接工艺制定

（1）焊接方法的选择

1）基层焊接方法

产品直径为Ф800mm，根据焊接设备的能力和具体板厚，将50mm+8mm18MnMoNbR+ S30403的复合钢板对接，18MnMoNbR基层较厚，焊接性良好，采用埋弧焊，提高生产效率。

2）过渡层的焊接方法

复合钢板基层和复层交界处的焊接属于异种钢焊接，其焊接性主要由复层和基层的物理性能、化学成分、接头形式及填充金属等因素决定。焊接此类碳钢与不锈钢的复合钢板时，容易产生的缺陷为高温结晶裂纹、液化裂纹和脆化等，因此只有选择合理的焊接工艺，才能保证焊接质量，提高焊接效率。不锈钢复合板过渡层的焊接是整个复合钢板焊接的难点，为防止基层金属对过渡层焊缝金属的稀释，因此焊接时要尽量减少熔合比，以减低对焊缝金属对的稀释作用。母材的熔合比与许多因素有关，其中焊接方法是最重要的影响因素。使用奥氏体钢或镍基合金填充材料焊接或堆焊时，各种焊接方法得到熔合比范围如表5所示。

从表5可以看出，使用焊条电弧焊的熔合比较低，变化范围小，因此焊缝成分比较稳定，这也是目前不锈钢钢板过度层焊接最常用的焊接方法。

3）复层的焊接方法

复层为S30403奥氏体不锈钢，且厚度比较薄，为减少热输入量及熔合比综合考虑采用焊条电弧焊。

（2）焊接材料

根据NB/T47015-2011《压力容器焊接规程》、图样设计温度和图样技术要求，基层18MnMoNbR焊接时，定位焊选用E6015-D1（J607）Ф3.2焊条，埋弧焊选用H08Mn2MoAФ4.0焊丝+SJ101焊剂；过渡层为保证抗裂性能和力学性能，选用E309（A302）Ф3.2焊条；复层为保证化学成分，采用E308L-16（A002）Ф4.0焊条。

1.3 焊接接头设计

气压包图样给出的是50mm+8mm18MnMoNbR+S30403对接接头，接头形式如图1并参照NB/T47015-2011有关规定，对坡口形式进行加工。

2、 焊接工艺评定

为验证拟定的焊接方法是否合理，焊接接头的性能是否满足产品设计要求，进行焊接工艺评定。根据NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》，考虑到焊接工艺评定的覆盖率，以及耐腐蚀层不参加强度计算，综合考虑进行了40mm18MnMoNbR焊条电弧焊平板对接、40mm18MnMoNbR埋弧焊平板对接及10mm18MnMoNbR表面堆焊。

2.1 焊接工艺评定一

40mm18MnMoNbR焊条电弧焊平板对接焊接接头如图2所示，焊接参数见表6，焊接工艺评定结果见表7

2.2 焊接工艺评定二

40mm18MnMoNbR埋弧焊平板对接焊接接头如图3所示，焊接参数见表8，焊接工艺评定见表9

2.3 焊接工艺评定三

10mm18MnMoNbR堆焊焊接接头如图4所示，焊接参数见表10，焊接工艺评定见表11

3、焊接工艺确定及生产应用

根据焊接工艺评定结果，参照NB/T47015和其他有关内容，确定了实际施焊工艺。

3.1 焊前准备

（1）对焊工进行培训，是其了解复合钢板的基本知识和焊接要点。按TSGZ6002-2010《特种设备焊接操作人员考核细则》基层焊工必须持有相应基材或相应类别的焊工合格证，焊接不锈钢复层之间焊缝及过渡焊缝的焊工，应当取得耐腐蚀堆焊资格。

（2）按照工艺流转卡上的程序领料、下料、机械加工坡口、坡口探伤、圈圆、点固、热处理、装引弧板等。用剪床切割不锈钢复合板时，复层朝上。用等离子弧切割和加工坡口时，复层朝上，从复层侧开始切割，一面放切割余量，避免将切割的熔渣溅落在复层表面上。组装前检查待焊区坡口的正确性。组装前母材两侧25mm范围内彻底清污并打磨出金属光泽，并做好覆层防护。焊前坡口表面按要求进行检测，合格后施焊。在基层上定位焊点固均匀。

（3）对焊接材料进行烘干和保温。

3.2 基层预热

对基层18MnMoNbR进行焊前预热，预热温度≥100℃，预热范围为焊缝两侧不小于100mm。预热焊件的温度在整个焊接过程中不低于预热温度。

3.3 焊接参数及注意事项

（1）根据焊接工艺评定，确定产品焊接接点图（图5）及焊接参数（表12）。

（2）定位焊缝只允许焊在基层母材上，不得有裂纹，否则应清除重焊；如存在气孔、夹渣应除去。熔入永久焊缝内的定位焊缝两端应便于接弧，否则应予修整。

（3）焊缝基层焊接后焊后磨平，并及时消氢处理，清根后焊接过渡层，焊接24小时后先进行100%衍射时差法超声检测（TOFD）探伤，达NB/T47013.10-2010的Ⅱ级合格。

（4）清理过渡层基层焊缝及坡口，为了控制稀释率，采用小电流、快速焊、不摆动的焊接工艺，焊至高于复合界面0.5～1.5mm。焊接过渡层和复层时应确保小线能量。去除引弧板回圆后，对基层100%衍射时差法超声检测（TOFD）探伤，达NB/T47013.10-2012的Ⅱ级合格。过渡层100%PT探伤，按NB/T47013.5-2012的Ⅰ级合格。

（5）焊接时要严格执行焊接工艺规程。

4、结论

采用此焊接工艺施焊的产品经无损检测及力学性能试验结果均符合要求，证明该焊接工艺可行。该设备检验合格，目前已投入使用。

参考文献

[1] 王国璋.压力容器焊接实用手册[M].北京：中国石化出版社，2013.

[2] 邹增大.焊接材料、工艺及设备手册[M].北京：化学工业出版社，2010.

篇10

关键词：铝合金；焊接工艺；计算机辅助；系统设计

铝合金焊接工艺设计是铝合金焊接工作中必不可少的环节，它是通过现有的铝合金材料、铝合金技术、铝合金设备以及工艺知识和人员等，按照铝合金产品的结构、功能和质量等需求来对相关的焊接接头形式进行设计，对铝合金的焊接方法进行合理的选择，并对铝合金的焊接工艺参数、焊接工艺规程进行制定[1，2]，从而让焊接出来的铝合金产品可以达到相关质量、功能和效益等标准要求的设计活动。铝合金焊接工艺的设计过程比较繁杂，而利用铝合金焊接工艺计算机辅助系统可以很好帮助铝合金焊接工艺设计人员减少工艺设计周期[3-5]，有利于铝合金焊接工艺设计工作效率的提高。

1铝合金焊接工艺计算机辅助系统设计

1.1铝合金焊接工艺计算机辅助系统设计功能模块

本文所设计的系统模块主要有铝合金产品焊接工艺设计，铝合金产品信息与结构管理、铝合金焊接工艺评定，铝合金焊接质量管理，铝合金焊接材料和焊接设备管理，铝合金焊接质量管理、用户管理与应用工具几部分组成。此模块安装在Client/Server上。功能模块如图1所示。铝合金焊接产品结构与技术文档管理。此模块的功能是对于铝合金焊接产品的结构和信息进行系统化的管理。铝合金焊接产品的装配结构、铝合金产品不同应用角度所展示的视图都通过铝合金焊接产品管理来完成，其中包括铝合金焊接工艺信息和铝合金焊接结构各个层次的铝合金焊接接头。铝合金焊接产品信息子模块主要由与铝合金焊接产品有关的所有类别的技术性文件、铝合金焊接工艺标准、铝合金产品图纸、铝合金焊接工艺文件以及铝合金焊接质量检验报告等内容组成。其中铝合金焊接工艺文件通常以Word文档形式显示。随着铝合金焊接产品的增多，铝合金焊接工艺文件也会随之增加。铝合金焊接工艺文件对于企业来说非常重要，它可以说是铝合金焊接技术的重要档案资料，在以后的铝合金新品设计和生产中可以随时借鉴和参考，因此必须谨慎存储。此模块具有对不同的人员进行不同的查询方法设置的功能，并对工艺信息的各种查询方法进行了设置，以便于设计人员对工艺文档进行复制、删除等操作。铝合金焊接工艺设计。此模块是本系统的核心部分，铝合金焊接工艺设计由此模块完成。铝合金焊接工艺设计主要由铝合金焊接方法、铝合金焊接接头设计、铝合金焊接工艺过程规划、铝合金焊接质量检验要求和铝合金焊接工艺参数等子模块组成。铝合金焊接工艺设计中的重要技术工作就是铝合金焊接接头的设计。铝合金焊接接头设计是通过铝合金焊接工艺特点和铝金产品条件按照铝合金产品的零部件图纸或者铝合金产品的整体规划图对铝合金焊接产品的各种接头类型和尺寸参数进行选择。本系统利用了OLE技术在该模块中嵌入计算机辅助设计软件，通过计算机辅助设计软件来标识铝合金焊接结构部件图中的不同的焊接接。此模块对所有铝合金接头进行种类的划分，通过计算机辅助设计软件来对铝合金焊接接头进行参数化的设计。通过此种方法使铝合金焊接接头设计工作的效率得到了有效的提高。在铝合金焊接工艺设计中还需要对焊接参数进行冗余检查，包括铝合金焊接热输入和铝合金焊接耗材的自动统计和计算等，此模块就可以很很的实现上述功能操作。此模块中还设置了对于不同工作内容的技术人员进行导航的功能，使他们都可以利用此系统进行需要的操作。铝合金焊接工艺测评。此模块功能主要用于对铝合金焊接工艺进行测评。铝合金焊接工艺测评模块由铝合金焊接工艺测评任务书、焊接工艺评定报告、化学和力学测试管理以及不同类别的铝合金焊接接头机械组成。铝合金焊接工艺质量管理。此部分的功能由铝合金焊接工艺的质量检验要求、铝合金焊接工艺检验方法、铝合金焊接工艺检验结果、铝合金焊接工艺焊缝返修等内容组成。铝合金焊接工艺用户管理与软件应用。此部分主要实现对铝合金焊接工艺系统进行参数设置，对系统内的所有用户信息进行管理以及对系统内的信息进行安全管理的功能操作。此系统可以根据使用者的使用权限给所有用户设置不同权限的登录帐户。此模块对于信息的安全管理体现在，系统对于使用者信息能够进行有效认证，对于使用者的访问权限进行不同的控制操作，并能够确保传输信息与存储信息的完整性和保密性。软件应用是指通过嵌入性技术将各种应用软件嵌入到系统中，使系统具有更多的实用性，例如计算机辅助设计软件AutoCAD，文档应用软件Word都是本系统所使用的嵌入性软件。

1.2铝合金焊接工艺计算机辅助系统设计关键技术

铝合金焊接工艺中的焊接接头的参数设计中使用了计算机辅助设计软件AutoCAD技术。本系统模块中的铝合金焊接接头的参数设计就是对AutoCAD的参数设计进行了利用与模仿。此参数设置一次之后可以在以后的设计中重复使用。本系统还使用了进行了网页设计，使此系统可以在web环境下运行，并且程序可以在服务器端口运行，以此降低对于客户端的要求。

2结语

铝合金焊接工艺计算机辅助系统可以有效的提升铝合金焊接工艺设计人员的工作质量与工作效率。网络化与信息化的工作方式也可以帮助生产企业不断提高铝合金焊接产品的生产质量。

［1］刘仕伟.计算机辅助铝合金焊接工艺设计系统[D].重庆大学,2004.

［2］徐明珠,范守文,杨蓉.汽车铝合金薄板零件电子束焊装过程及其计算机辅助工艺设计[J].机械设计与制造,2006(2):49-50.

［3］黄永生.计算机辅助焊接工艺设计系统[J].机械设计与制造,2011(1):100-101.

［4］孔建寿,吴玲珑,张勇.面向Intranet的焊接工艺计算机辅助设计系统开发[J].焊接学报,2005,26(5):36-40.