厂房不锈钢焊接施工工艺.doc

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1、 不锈钢复合材料焊接质量控制一、质量控制点的提出：攀枝花新钢钒股份有限公司炼铁厂6#烧结机烟气脱硫工程中的吸收塔筒体采用了16MnR(基层)/00Cr17Ni14Mo2（复层）不锈钢复合材料，节约了贵重耐腐蚀金属材料，同时利用低合金高强度钢作基层，因为是第一次接触特殊材料的焊接，为此我们专门组织了专项焊接质量公关小组，为求保质保量完成焊接施工任务。二、不锈钢复合材料焊接作业指导书1. 剖口形式1.1.16MnR(基层)/00Cr17Ni14Mo2（复层）不锈钢复合材料钢板的切割。1.1.1.用剪床剪切不锈钢复合钢时，复层朝上。1.1.2.用热加工法切割和加工剖口时，尽量采用等离子切割方法，对影

2、响焊接质量的切割表面层应用冷加工方法去除。1.1.3.用等离子切割和剖口加工时，复层朝上，从复层侧开始切割。1.1.4.用热加工切割和加工剖口时，应避免将切割熔渣溅落在复层表面上。1.2. 10mm(16MnR基层)+2mm（00Cr17Ni14Mo2、复层） 、12mm(16MnR基层)+3mm（00Cr17Ni14Mo2、复层）等厚钢板的纵缝加工图1.3. 10mm(基层)+2mm（00Cr17Ni14Mo2、复层） 与12mm(基层)+3mm（00Cr17Ni14Mo2、复层）、12mm(基层)+3mm（00Cr17Ni14Mo2、复层）与16mmQ235不等厚钢板对接环缝剖口形加工图2

3、. 错边控制措施此次筒体的制作采用定尺板，因此每短筒体只设有三条纵缝。2.1.纵缝错边控制2.1.1建立最对平台，放筒体平面实样，在筒体径向内侧每隔600mm焊接定位板。2.1.2把两块卷制好了的圆弧卷板吊装到地样上，进行碰口时的粗调。2.1.3.对焊缝向径外偏移的情况采用门式小框架与液压千斤顶组合的形式使它向径内偏移；对焊缝向径内偏移的情况采用焊接耳板与倒链相结合的方式使它向径外偏移。2.1.4.通过循环2.1.3条，使焊缝到达焊接位置，然后用精加工的圆弧样板在筒体内侧进行测量，保证复合层的错边量1.00mm。2.1.5.若不符合要求，重复2.1.3和2.1.4条，直到错边量控制在1mm里内

4、为止。2.1.6.错边量达到要求以后，在基层适当位置定位焊接。2.2.环缝错边量控制2.2.1.筒体吊装到粗位。2.2.2.采用门式框架与液压千斤顶组合形式，对向径向外偏移的焊缝施加外力，要求液压千斤的着力点施加在向径向外偏移的焊缝处。2.2.3.重复2.1.3和2.1.4条，直到错边量控制在1mm里内为止。2.2.4错边量达到要求以后，在基层适当位置定位焊接。3. 焊接过程3.1.复合钢板与复合钢板之间的焊接过程（见剖口加工图A、B、C）3.1.1. 基层焊接：采用手工焊接，首先打底焊接，然后正面焊一至两层，直到基层面完成焊接，焊后清除焊渣。见剖口加工图A、B、C的编号,基层面焊接完以后用磨

5、光机清根。焊接规范如下： 位置焊条牌号焊条直径焊接电流焊接速度立焊J507 4.0160-200A150-200mm/min3.1.2.过度层焊接：过度层施焊以前要确保对基层反面清根合格，大约要清掉基层0.2-1mm的焊肉，然后焊接，直到过渡层焊完。规范如下：位置焊条牌号焊条直径焊接电流焊接速度立焊A312 3.2160-200A150-200mm/min3.1.3.复层焊接：复层焊接采用手工焊，直到复层焊接完以后根据图纸要求打磨平。焊接区域见剖口加工图A、B、C的编号。规范如下： 位置焊条牌号焊条直径焊接电流焊接速度立焊A022 4.0160-200A150-200mm/min3.1.4.对

6、不等厚复合钢板的基层按图纸要求对焊缝进行打磨过渡。3.2.复合钢板与Q235B的焊接过程（见剖口加工图D）3.2.1. 基层焊接：采用手工焊接，首先在基层上打底焊接，然后正面焊一至两层，直到基层面完成焊接，焊后清除焊渣。见剖口加工图D的编号,基层面焊接完以后用磨光机反面清根。焊接规范如下： 位置焊条牌号焊条直径焊接电流焊接速度立焊J507 4.0160-200A150-200mm/min3.2.2. 过度层焊接：过度层施焊以前要确保对基层反面清根合格，大约要清掉基层0.2-1mm的焊肉。过渡层采用手工焊，焊接区域见见剖口加工图D的编号。规范如下：位置焊条牌号焊条直径焊接电流焊接速度立焊A312

7、 4.0160-200A150-200mm/min3.2.3.按图纸要求对基层与Q235钢板焊缝进行打磨过渡。3.3.建议方案：在过渡层和复合层区域直接用牌号为A312的焊条进行焊接。省掉了严格区分过渡层和复合层而导致施工时换焊条过程，采用此种方法便宜施工，同时保证了过渡区域稀有金属的含量即保证了抗腐蚀性能的要求，但焊缝处的强度高于复合层母材的强度。4.焊接说明4.1.基层的焊接同焊接普通Q235钢板间的焊接本质上相同。针对本次工程的特点，基层焊接其本质上是16MnR这种材质之间的焊接，所以根据施工图说明3.8条：16MnR之间为J507规定我们采用牌号为J507的焊条能保证基层焊接要求。4.

8、2.过渡层的焊接要求应同时熔合基层焊缝、基层母材和复层母材，且应盖满基层焊缝和基层母材。一般宜要求过渡层焊至复层断面深度方向0.5mm-1.5mm,焊至基层断面深度方向1.5mm2.5mm。4.3.根据4.2条说明，过渡层的焊接要保证基层16MnR与复层00Cr17Ni14Mo2这两种材质之间的充分熔合。根据国外ASME规范和我国JB4708-92规定，针对复合材料的焊接，只对腐蚀层进行化学成份分析，而不进行腐蚀试验的要求，因此过渡层的焊接只需要在熔合充分的情况下满足化学成份的要求就行了，化学成份分析见下表。由下表可以看出采用A312焊条在含Cr、Ni、 Mo等稀有元素方面都高于复层00Cr1

9、7Ni14Mo2，因此即使在与基层部分的焊接过程中有一部分元素稀释到基层中去，也能满足Cr、Ni、 Mo等稀有元素在复层中的百分比，保证了过渡层的抗腐蚀性能。材质Cr%Ni%Mo%00Cr17Ni14Mo217142A312焊条22.025.012.014.02.03.04.4.复层的焊接在本质上与00Cr17Ni14Mo2和00Cr17Ni14Mo2之间的焊接一样。而A022焊条在含Cr、Ni、 Mo等稀有元素方面都能满足与母材同等要求。5.热处理 按GB150规定：16MnR钢板复合不锈钢板,如果厚度不超过30mm,，焊后就不需要热处理,厚度30mm以上必须进行焊后热处理。但考了到本次施工

10、特点，特别做了焊前预热和焊后保温措施。5.1 预热的区域要在焊口两侧至少50毫米。5.2.根据基层材料的焊接裂纹的敏感系数P，确定出预热温度。预热温度初步控制在150C-200C。5. 3. 采用电阻加热的方式进行预热。5.4. 根据焊后热处理各参数之间的关系式，确定出保温时间，初步保温时间定为4h。焊后要求采用石棉包好，缓冷。6.试件检测按焊接工艺及相关要求，制作标准试件，进行X射线探伤，看是否有裂纹，如没有，证明合格，若有，改进焊前、焊后热处理系数及加热方式。7.焊接要求7.1.先焊基层焊缝，清根后焊过渡焊缝，最后焊复层焊缝的焊接顺序。7.2.不得用碳钢焊材、低合金钢焊材在复层母材、过渡焊

11、缝和复层焊缝上施焊。7.3.吸收塔所有焊缝应做100%渗透检测，浆液一下部分10%射线探伤，边缘板对接缝100%射线探伤，且满足相关规范。7.4.不锈钢复合钢板对接缝装配时，基准面为不锈钢复层面，防止错边过大，影响复层焊接质量。7.5.焊接过程中，严防机械碰伤，电弧烧伤不锈钢复层表面。7.6.碳钢焊接时的飞溅落在复层面上时，要仔细清除。7.7.焊接过度层时，为了减少稀释率，在保证焊透的情况下，应尽可能采用小规范。7.8.所用焊接材料均需有效相应的材质认可证书。三、不锈钢复合材料焊接质量控制的效果 通过采取以上质量控制措施，特殊材料焊接质量得到了较为良好的效果，但是离预期的专项控制目标还是由差距

12、。附页：焊接工艺评定报告单位名称：攀冶机电分公司 焊接工艺指导书编号： WPS015 日期： 2007、6、15 焊接方法：手工钨极氩弧焊 机械化程度 手工 （手工、半自动、自动） 焊接接头：接头形式管管对接坡口形式 V形 衬垫（材料及规格）无其它用机加工加工坡口简图：接头形式：对 接；坡口形式:V形，不留钝边；坡口尺寸:602；b1.00.2mm； h0.52.0 mm；1.0mm。共焊2层，单道焊，采用单面焊双面成形技术；先焊第1层（打底层），采用手工钨极氩弧焊；再焊第2层（盖面层），采用手工钨极氩弧焊。母材：类别号组别号 -1与类别号 组别号-1相焊及标准号 钢号 与标准号 钢号 相焊厚

13、度范围：母材：对接焊缝 GTAW：1.0mm1.5mm 角焊缝 不限 管子直径、壁厚范围：对接焊缝管子直径：6.08.0；壁厚： GTAW10 mm15mm 角焊缝 不限 焊缝金属厚度范围：对接焊缝最小不限、GTAW：最大3mm 角焊缝 不限 其它返修焊、补焊焊接材料：焊 材 类 别焊 条焊 丝焊 材 标 准YB/T5092-96填充金属尺寸1.0焊 材 型 号ER321焊 材 牌 号H0Cr20Ni10Ti其 它： 焊前应将焊条在300350烘干1小时，然后放在100左右的保温筒内随用随取。焊接位置： 对接焊缝位置： 全位置 焊接方向：（向上、向下） 角焊缝位置 焊接方向：（向上、向下） 保

14、护气体： 气体种类 混合比 流量（L/min）保护气 氩气 （Ar） / 910 正面保护气 氩气 （Ar） / 910 背面保护气 预热：预热（）（允许最低值） 比常温低50 层间温度（）（允许最高值） 200 保持预热时间 加热方式 焊后热处理：温度范围（） 保温时间（h） 电特性：电流种类： GTAW：直流 极 性： GTAW：正接 焊接电流范围（A） GTAW：7075A 电弧电压（V）： GTAW：2122 V （按所焊位置和厚度分别列出电流和电压范围记入下表） 焊道/焊层焊接方法填充材料焊接电流电弧电压（V）焊接速度（cm/min）线能量（KJ/cm）牌号直径（mm）极性电流（A）

15、1（打底层）GTAWH0Cr20Ni10Ti1.0正接707521223518212（盖面层）GTAWH0Cr20Ni10Ti1.0正接70752122351821钨极类型及直径 铈（Ce）钨极、 1.5mm 喷嘴直径（mm） 8 熔滴过渡形式 焊丝送进速度（cm/min） 技术措施：摆动或不摆动焊： 摆动参数： 焊前清理和层间清理： 焊前将试件坡口外侧20mm范围内的油漆、污物等打磨干净，露出金属光泽；焊接接头时应打磨接头使之呈缓坡形，每层焊完应清理渣壳。 背面清根方法： / 单道焊或多道焊（每面） 单面多层单道 单丝或多丝焊： 单丝焊 导电嘴至工件距离（mm） 锤击： / 其它： 焊缝余高为0.52mm，表面无裂纹、气孔、弧坑、夹渣、咬边。