鋼鐵材料焊接施工概覽

第一篇鋼材概述

第一章碳素結(jié)構(gòu)鋼

第二章低合金及微合金高強度鋼

第一節(jié)低合金高強度鋼008

第二節(jié)低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼016

第三節(jié)微合金控軋高強度鋼022

第三章低合金及微合金專業(yè)用鋼

第一節(jié)船舶及海洋工程用鋼033

第二節(jié)橋梁用結(jié)構(gòu)鋼037

第三節(jié)鍋爐和壓力容器用鋼041

第四章低溫鋼及超低溫鋼、耐候鋼及耐海水腐蝕鋼

第一節(jié)低溫鋼及超低溫鋼045

第二節(jié)耐候鋼及耐海水腐蝕鋼048

第五章鉻鉬耐熱鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼

第一節(jié)鉻鉬耐熱鋼051

第二節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼057

第六章不銹鋼、鎳基耐蝕合金

第一節(jié)不銹鋼059

第二節(jié)鎳基耐蝕合金071

第二篇焊接材料的成分與性能

第七章電焊條

第一節(jié)非合金鋼和細晶粒鋼焊條076

第二節(jié)高強鋼焊條082

第三節(jié)熱強鋼焊條086

第四節(jié)不銹鋼焊條088

第五節(jié)鎳及鎳合金焊條093

第八章氣體保護焊焊絲

第一節(jié)非合金鋼及細晶粒鋼氣體保護焊焊絲100

第二節(jié)非合金鋼及細晶粒鋼TIG焊焊絲和填充絲104

第三節(jié)高強鋼氣體保護焊焊絲和填充絲107

第四節(jié)熱強鋼氣體保護焊焊絲和填充絲109

第五節(jié)不銹鋼氣體保護焊焊絲115

第六節(jié)鎳及鎳合金氣體保護焊焊絲118

第九章藥芯焊絲

第一節(jié)非合金鋼及細晶粒鋼氣體保護焊和自保護焊藥芯焊絲120

第二節(jié)高強鋼氣體保護焊和自保護焊藥芯焊絲122

第三節(jié)熱強鋼氣體保護焊藥芯焊絲123

第四節(jié)不銹鋼氣體保護焊和自保護焊藥芯焊絲124

第十章埋弧焊焊材

第一節(jié)非合金鋼及細晶粒鋼埋弧焊實心焊絲、藥芯焊絲及配套焊劑129

第二節(jié)高強鋼埋弧焊實心焊絲、藥芯焊絲及配套焊劑134

第三節(jié)熱強鋼埋弧焊實心焊絲、藥芯焊絲及配套焊劑137

第四節(jié)不銹鋼埋弧焊焊絲及配套焊劑140

第十一章焊接用盤條

第三篇鋼鐵材料的焊接施工

第十二章碳素結(jié)構(gòu)鋼的焊接施工

第一節(jié)低碳鋼的焊接150

第二節(jié)中碳鋼的焊接152

第三節(jié)高碳鋼的焊接153

第十三章低合金及微合金高強度鋼的焊接施工

第一節(jié)低合金高強度鋼的焊接154

第二節(jié)低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的焊接159

第三節(jié)微合金控軋高強度鋼的焊接162

第十四章船舶及承壓設(shè)備用鋼的焊接施工

第一節(jié)中國船級社對焊接材料的要求166

第二節(jié)國家能源局對承壓設(shè)備用焊接材料的質(zhì)量控制168

第十五章低溫鋼及超低溫鋼的焊接施工

第一節(jié)低溫鋼的焊接174

第二節(jié)9%Ni鋼的焊接175

第十六章耐候鋼及耐海水腐蝕鋼、鉻鉬耐熱鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接施工

第一節(jié)耐候鋼及耐海水腐蝕鋼的焊接施工180

第二節(jié)鉻鉬耐熱鋼的焊接施工183

第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接施工192

第十七章各類不銹鋼的焊接施工

第一節(jié)馬氏體不銹鋼的焊接196

第二節(jié)鐵素體不銹鋼的焊接198

第三節(jié)奧氏體不銹鋼的焊接201

第四節(jié)雙相不銹鋼的焊接204

第五節(jié)析出硬化不銹鋼的焊接206

第十八章鎳基耐蝕合金、異種鋼、復(fù)合鋼板的焊接施工

第一節(jié)鎳基耐蝕合金的焊接施工209

第二節(jié)異種鋼的焊接施工214

第三節(jié)復(fù)合鋼板的焊接施工217

第十九章修復(fù)焊接施工、鑄鐵焊接與焊補

第一節(jié)修復(fù)焊接施工223

第二節(jié)鑄鐵焊接與焊補230

附錄

附錄一我國主要焊接材料相關(guān)標準與ISO標準對照表233

附錄二焊接煙塵及其危害234

參考文獻243 2100433B

本書屬于工具書，把工程中經(jīng)常使用的各類鋼材的成分性能、鋼材的焊接性、焊接施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題及其采取的應(yīng)對措施等，逐一加以說明，又把各類鋼材配套用焊接材料的成分性能、焊接方法及規(guī)范參數(shù)等也分別加以介紹，為工程施工提供盡可能全面的數(shù)據(jù)及背景資料，供用戶參考和借鑒。

本書共選擇了七個類別的鋼材，包括碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金及微合金鋼、低溫鋼及超低溫鋼、耐候及耐海水腐蝕鋼、鉻鉬耐熱鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼等，還有一類不屬于鋼鐵材料的鎳基耐蝕合金，是廣泛使用的耐腐蝕類材料。

在焊接方面，根據(jù)焊接方法的不同，所采用的焊接材料可分為焊條、實心焊絲、藥芯焊絲和焊劑等；不同焊接材料所對應(yīng)的焊接規(guī)范參數(shù)及施工措施等也各有不同，這在書中按照焊接方法的不同分別進行說明。

本書的內(nèi)容集中在鋼鐵焊接施工上，首先介紹了施工用的鋼材、焊接材料，進而介紹施工參數(shù)及其要點等。在材料方面，重點列入了新頒布的材料標準，包括鋼材及焊接材料的標準；而在施工參數(shù)及其要點上，以提供實用的數(shù)據(jù)或資料為目標。本書編寫盡量簡明扼要，數(shù)據(jù)或資料的引用盡可能全面詳細，以方便讀者查閱。

本書適于從事焊接施工或質(zhì)量管理的廣大生產(chǎn)一線的工程技術(shù)人員使用，可供學校師生作為參考用書，也可供焊接工人等在焊接實踐中參考。

《鋼鐵生產(chǎn)概覽》是由冶金工業(yè)出版社出版的。

《鋼鐵生產(chǎn)概覽》是由德國鋼鐵學會組織專冢編寫而成的一本關(guān)于鋼鐵生產(chǎn)的科晉讀物，從科技角度通俗闡述了鋼鐵生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，內(nèi)容包括鋼鐵材料的基本概念、鋼鐵生產(chǎn)的原燃料和輔助材料、煉鐵、煉鋼、鑄造、鋼材加工、材料檢測、質(zhì)量和工廠管理、節(jié)能環(huán)保以及鋼材的應(yīng)用等?！朵撹F生產(chǎn)概覽》不僅可以使讀者深入淺出地了解有關(guān)鋼鐵生產(chǎn)和技術(shù)方面的現(xiàn)狀及發(fā)展情況，而且為我國鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域撰寫科普書籍提供了有益的借鑒。

《鋼鐵生產(chǎn)概覽》可供希望多方面了解鋼鐵各專業(yè)相關(guān)知識的鋼鐵業(yè)內(nèi)人士、相關(guān)行業(yè)有關(guān)人員和鋼鐵使用部門的技術(shù)人員及管理人員閱讀，也可供高等院校鋼鐵及相關(guān)專業(yè)的教師和學生參考使用。

鈦換熱器焊接施工工法適用范圍

《鈦換熱器焊接施工工法》適用于民用工業(yè)用鈦換熱器焊接施工工程。

鈦換熱器焊接施工工法工藝原理

《鈦換熱器焊接施工工法》的工藝原理敘述如下：

一、鈦焊縫和熱影響區(qū)的400℃以上的區(qū)域極易被空氣、水分、油脂、氧化物等污染，該區(qū)域從焊件表面吸收含氫、氧、氮、碳等雜質(zhì)后，機械性能會大大降低或造成焊縫金屬中產(chǎn)生氣孔，甚至造成焊接接頭開裂或失效。400℃以上的區(qū)域必須用氬氣保護。

二、鈦的熔點高，熱容量大，導(dǎo)熱系數(shù)小，導(dǎo)熱差，焊接后，焊縫和熱影響區(qū)尤其是過熱區(qū)的晶粒容易長大，粗大的晶粒使焊接接頭的塑性明顯下降。因此，要保證鈦焊接后焊接熱影響區(qū)獲得良好的塑性，必須選擇合適的線能量進行焊接。

三、鈦管道和焊絲表面常常受到外部雜質(zhì)如油脂、水分、含結(jié)晶水的表面氧化物、含碳物質(zhì)、塵埃、砂粒、有機纖維、臟指印及吸附氣體的污染；用角向磨光機加工坡口或用砂紙擦磨坡口后，磨料的質(zhì)點（主要成分為SiC）也會造成污染。這些物質(zhì)在焊接條件下，因高溫受熱發(fā)生分解，形成游離的氫、氧、碳，并大量溶解在熔池中或與熱影響區(qū)的鈦作用形成鈦的化合物如TiH₂、TiC等，造成焊接接頭機械性能大大降低；部分氧化物的結(jié)晶水還會和鈦發(fā)生化學反應(yīng)造成氣孔；在接頭冷卻過程中，大量溶解在熔池中的氫、氧、碳大量析出形成氣體造成焊接接頭產(chǎn)生氣孔，因此，焊接前，對鈦和焊絲表面層清理效果的對保證焊接質(zhì)量至關(guān)重要。

1.預(yù)制管道和加工坡口時，通過改變加工和表面處理方法清除焊絲表面、坡口表面及其邊緣的有機物污染；控制加工和表面處理時工件溫度，可防止管道和坡口污染而影響管道的性能或?qū)е潞缚p產(chǎn)生氣孔；

2.焊接過程中，通過對保護氣體純度；焊絲、焊接坡口表面處理；焊接區(qū)域和熱影響區(qū)400℃以上區(qū)域?qū)嵤鍤獗Ｗo，防止管道因焊接加熱引起的強度、韌性下降、開裂、通過對焊工、焊接設(shè)備、焊接材料、焊接工藝參數(shù)、焊接環(huán)境的控制，防止焊接缺陷的產(chǎn)生，保證焊接接頭的性能。

3.鈦管焊接時，保護區(qū)分三部分熔池、背面焊縫、后部焊縫以及影響區(qū)（溫度400℃以上區(qū)域）前兩部分的氣體保護工藝比較成熟，而后部焊縫及熱影響區(qū)則需制作保護罩通氬氣進行特別保護，才能保證焊縫及熱影響區(qū)性能和組織滿足設(shè)計和使用要求。400℃以上區(qū)域范圍為80毫米×60毫米，保護罩的大小就由此確定，即后部長度80毫米、寬度60毫米。

4.鈦的彈性模量僅為鐵素體鋼的一半，在同樣的焊接應(yīng)力下，鈦的焊接變形量也會比鐵素體大1倍，因而焊接鈦時應(yīng)設(shè)法固定焊件，減少焊接變形量。

5.保護罩的主體用δ=0.5毫米的紫銅皮或奧氏體不銹鋼制作。制作程序如下：紫銅皮上放樣→下料剪切→卷邊→點焊固定→焊接密封→銅網(wǎng)填充固定→通氣導(dǎo)管固定→試驗。

鈦換熱器焊接施工工法施工工藝

• 工藝流程

《鈦換熱器焊接施工工法》的施工工藝流程見圖1。

• 操作要點

《鈦換熱器焊接施工工法》的操作要點如下：

一、繪制排版圖（圖2）。

用等離子切割機下料，用刨、銑、磨等機加工方法加工坡口，并嚴格控制尺寸。

二、殼體板卷制、組對、焊接殼體板卷制前，卷板機滾筒表面應(yīng)清理干凈，以免損傷鈦材表面。殼體板卷制、組對、焊接后各項允許偏差如表1。

三、加熱體組裝、穿管、管板焊接

1.將折流板孔邊毛刺清理干凈。

2.將加熱體殼體水平放置于V形枕木上從一端依次進行管板、折流板、管束的組裝。用4根兩端絲牙長100毫米、長度為4200毫米，規(guī)格為M30的拉桿固定上、下管板及折流板，按照一定的順序進行穿管作業(yè)，待管板兩端管束尺寸精度滿足焊接要求時，用管板焊機進行施焊作業(yè)。

四、主要焊接施工工藝及措施

采用鎢極氬弧焊，并根據(jù)焊縫具體位置和形狀制作專用拖護罩用氬氣對焊接區(qū)域及熱影響區(qū)250℃以上區(qū)域進行保護。

1.焊接前準備工作

為了保證焊接質(zhì)量，在焊接前，一定要把接頭坡口和焊絲、切條表面清理干凈，以除掉油污、氧化層及吸氣層。具體程序為：機械清理一酸洗一水洗干燥一除油。

機械清理：用角向磨光機打磨坡口表面，露出金屬光澤后，用刮刀和銼刀將已打磨好的坡口表面的氧化物、雜質(zhì)等清除干凈，刮削深度0.025毫米，用砂布將焊絲和坡口邊緣40~60毫米范圍內(nèi)的氧化物清除干凈后，用丙酮清洗已處理好的表面，防止酸洗后產(chǎn)生新的殘留物。

酸洗：用丙酮清洗后，將焊絲和管子坡口浸入2%~4%HF 30%~40%HNO₃ H₂O酸洗液中2~3分鐘，攪動酸洗液或活動管子、焊絲，待管子和焊絲出現(xiàn)金屬本色時酸洗。

水洗、干燥：酸洗后的管子和焊絲馬上用水沖洗，除掉其表面殘留的酸液和殘留物，然后用清潔的白布揩擦干凈；自然干燥后立即進行焊接，不能立即進行焊接的管口和焊絲，用白布將已處理好的表面包好，以防弄臟。

除油：在組對焊接前，用丙酮再次清洗已經(jīng)經(jīng)過酸洗、水洗和干燥的接頭坡口和焊絲表面。防止焊接氣孔的產(chǎn)生。

2.拖護罩和背面保護裝置制造

1）焊縫正面后端的保護：對已脫離噴嘴保護區(qū)，但仍在250℃以上的焊縫和熱影響區(qū)表面采用氬氣氣流的拖護罩進行保護，拖護罩結(jié)構(gòu)及尺寸如圖3。

2）焊縫背面的保護：平板對接焊采用背面通氬氣的氣流管實施保護，保護焊縫背面不受有害氣體的侵害。保護裝置如圖4。

3）管板焊接時，管板和管束表面應(yīng)清理干凈，不得留有影響焊接連接質(zhì)量的毛刺、鐵屑、油污等，采用弧形拖罩，拖罩結(jié)構(gòu)圖5。

3.工裝制造

1）組裝、穿管工裝：為保證加熱體組裝的精度及加熱體兩端管板中心線同心度的定位精度，確保293根ф30×2鈦管穿管工序的順利進行，在管板與筒體組裝的施工過程中需設(shè)計制作專用的定位用雙頭螺桿，在管板中心及外圍設(shè)置4根定位用螺桿。

2）穿管臺架：為保證加熱體筒體的水平度及穿管筒體位置精度要求，需制作專用臺架，將加熱筒體固定于臺架上進行穿管工作。

3）吊具：為確保鈦制壓力容器在制作加工廠吊裝工作的需要，防止吊具在另部件的組裝、焊接的過程中劃傷鈦金屬表面，專門定購6根型號為FA01的合成纖維吊裝帶用于容器的制作吊裝工作。

4）為便于鈦制換熱器制造檢驗合格，由制造加工廠運輸?shù)桨惭b現(xiàn)場，需制作成品運輸專用固定支架，確保容器運輸?shù)陌踩?，對成品實施有效的保護。

4.點固焊

1）殼體板δ5毫米拼接時需點固焊，焊點間距為100~150毫米，長度約10~15毫米，點焊所用的焊絲、焊接工藝參數(shù)及保護氣體與正式焊接相同。

2）焊絲牌號與母材相同，表面不得有氧化層，若有需用細沙打磨，焊絲可放在溫度為150~200℃的烘箱內(nèi)保存，隨用隨取，取焊絲應(yīng)戴潔凈的手套，施焊前應(yīng)切除端部已被氧化的部分。

3）氬氣為一級氬氣，即純度為99.999%露點在-40℃以下，雜質(zhì)總含量小于0.02%，相對濕度小于5%，水分小于0.001毫克/升。

4）管板焊接機專用ф0.8毫米規(guī)格的鈦焊絲需委托管板焊接機廠家繞制成重量為1.0千克左右的焊絲盤供管板焊機使用。

5.焊接

1）采用手工鎢極氬弧焊，電極采用鈰鎢棒。

2）選用與母材成分相同的焊絲，焊絲規(guī)格ф2.5毫米。

選用高純度的氬氣，氬氣純度不小于99.99%。

3）氬氣保護范圍：確保焊接溶池、焊絲及母材上溫度超過400℃的熱影響區(qū)的正反面與空氣隔絕。

焊槍噴嘴直徑選用ф16~20毫米

保護罩保證覆蓋焊縫后部長度140毫米、寬度60毫米區(qū)域，保護罩形式一固定式，半開式、移動式保護罩。為了避免鐵磁物質(zhì)存在造成電弧的磁偏吹，采用厚度為1~2毫米的奧氏體不銹鋼或紫銅制作保護罩外殼，保護罩內(nèi)加4~5層120目的銅絲網(wǎng)，保證保護氣體通氣均勻。大直徑采用半開式拖罩保護，保護方法是在TIG焊矩上附加一個弧形拖罩，寬40~60毫米、高60~70毫米、長120~140毫米。

4）焊工按照《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》GB 50236要求考試合格。

5）使用帶高頻引弧裝置、電流衰減裝置和延時氣體保護裝置的焊機，如ZX7-300ST等，直流正接。

6）焊接規(guī)范：見按照公司焊接工藝評定報告編制的焊接工藝指導(dǎo)書或參考表2。

6.管板焊接順序：按圖6將管板中的管孔分為8區(qū)域，每個區(qū)域又以三個管孔為一個焊接單元，依次向管板外側(cè)進行，直至區(qū)域全部焊完第一遍，具體順序為1-5、3-7、2-6、4-8。接著，再重新從第一區(qū)域?qū)㈠e開的單元按上順序依次焊完，完成整個焊接工作，換熱管與管板端頭的焊接采用管板焊接機（型號Digital305-GB80）進行。

7.鈦焊縫表面的形狀尺寸及外觀要求：

1）焊縫和熱影響區(qū)表面用10倍放大鏡進行100%檢查，不應(yīng)有裂紋、未溶合、氣孔、弧坑、夾雜等缺陷。

2）鈦壓力容器焊縫表面不應(yīng)有咬邊。

3）鈦焊縫和熱影響區(qū)表面顏色的規(guī)定見表3。

參考資料：