钢质管道焊接技术与焊工考试简介

1、钢质管道焊接技术与焊工考试简介一、焊接的概念定义：通过加热、加热熔化加压的方法，或加热加压两者并用的方法，得到永久牢固的联接。二、焊接分类1、熔化焊：a、 电弧焊：手工电弧焊（SMAW）、埋弧焊（SAW）；b、 气焊（OFW）；c、 气体保护焊：二氧化碳、钨极氩弧焊（GTAW）；d、 等离子焊；e、 电渣焊；f、 激光焊；2、压力焊：电阻焊、摩擦焊、爆炸焊等；3、钎焊：铜焊、锡焊；4、胶接：化学方法。埋弧焊特点：线能量小，焊剂包住电弧。三、焊接结构的优缺点优点：结构轻，节省材料，接头密封性好，生产效率高，易于自动化；缺点：产生残余应力，容易变形，对工艺要求高，产生热辐射、光辐射，产生有害气体（

2、低氢型焊条）。四、焊接材料：焊条、焊丝、焊剂、保护气体SMAW：焊条；埋弧焊：焊丝、焊剂；气体保护焊：焊丝，保护气体；GTAW：钨极氩弧焊。1、 焊条类型按冶金特点：酸性焊条、碱性焊条；按药皮主要成份：钛钙型、低氢型、纤维素型、铁钙型。2、 酸性焊条、碱性焊条的特点：（1）酸性焊条：优点 ：J422（20钢），电弧柔和，飞溅小，铁水（熔池）流动性好，电弧拉长一点也不会产生什么问题；对工件处理要求低（油锈水），产生气孔的概率低，交直流两用。缺点：焊缝中含有较小H、O，脱氢、脱氧不完全，塑性、韧性比较差，用在不受冲击载荷、疲劳、剪切的场合。（2） 碱性焊条：J507（16MnR）优点：塑性、韧性好

3、，抗裂性好，药皮有脱氧、渗合金；缺点：操作难度大（短弧操作、10mm以内），焊条与熔池间距越短越好，易产生气孔，对工件上的油锈水敏感，对焊条的烘烤、保管要求高，焊条吸湿性强，脱渣困难，易夹渣。烘烤温度350度至400度，降至150度恒温保存。一般用于直流反接。五、电源的特性对直流焊机而言：正接、反接。正接法：工件接正极，用于酸性焊条。反接法：工件接负极，用于碱性焊条。六、电弧的稳定性：直流好于交流。药皮的影响：油、锈水影响电弧的稳定。电弧磁偏吹：钢管带磁，应消磁。消磁方法：绕线圈、搭桥法、加热法。七、焊条的型号、牌号：1、考虑药皮类型、电源种类、熔敷金属的强度、焊接位置，对国标为基础，牌号是行

4、业、厂家定的标准。如牌号J427的焊条，型号是E4315，J422的型号是E4303。再如E6010：E表示焊条；60表示熔敷金属抗拉强度最小值MPa；1表示焊接位置，0、1表示全位置，2表示平焊、平角焊，4表示立向下；0表示药皮种类（高纤维素钠型、直流反接），电弧吹力大。纤维素下向焊条选用举例：管材等级焊条选用药皮类型焊接位置极性L290AWSE6010高纤维素钠型F、V、OH、H平、立、仰、横角焊直接交流L320AWSE6010E7010G高纤维素钠型直流反接低氢型下向焊条选用：L360（X52）L415（X60） AWS E7048（E8010） 低氢钾型，位置：F、OH、H、V-dow

5、n。2、焊条的牌号：结构钢焊条：J表示结构钢，R表示耐热钢，A表示不锈钢。 第二、第三位表示焊条熔敷金属抗拉强度最小值 第四位表示焊条的种类：2表示酸性，7表示碱性。3、焊条的检查：偏心度、强度检查：从半人高掉到厚度为14mm的钢板上药皮破损长度不大于30%为合格，不锈钢焊条破损不大于40%为合格。4、焊条的保管：温度大于5度，相对湿度小于60%。一级库：采购后进入一级库（有温湿度控制）；焊材摆放：距离地面30CM以上，铺木地板，温湿度每天有人签字。二级库：从一级库领出，属烘烤发放阶段。纤维素烘70-80度，05小时1小时；碱性焊条350-400度，2小时。八、焊条选用的原则根据被焊工件的化学

6、成份、力学性能、焊接性能、并结合结构特点、使用条件及焊接方法，综合选用焊材。等强性：同种钢焊接时按等原则，异种钢焊接时按强度较低侧的钢材选用焊条。化学成份相同或相近：符合或接近母材的化学成份。抗裂性、抗气孔性：1、 碳素钢、低合金钢的焊缝金属应保证力学性能。对耐热型低合金钢还要考虑热强度、保证化学成份。2、 对高合金钢：保证力学性能和耐蚀性。3、 安全、经济、效率综合考虑。举例：0Cr18Ni9（304）A102 Cr18NI920与16MnR选J427经济按低匹配原则选用焊条。不同强度的C素钢、低合金钢选用应保证力学性能，按低匹配，如20与16MnR上限不超过16MnR。九、焊接接头性能：焊

7、缝区+热影响区（HAZ）一次结晶：由液态到固态，速度较慢，冷至900度；二次结晶：冷却过程中，冷至200度；热影响区：在电弧热的作用下，焊缝两侧没有熔化的区域，受焊缝热源影响作用而发生组织变化的区域（HAZ）。不完全熔化区（熔合区）：很窄，韧塑性差、易产生裂纹，但对焊接接头影响很大；过热区：组织为粗大针状马氏体，强度硬度高、塑性韧性低，是热影响区中最不好的区域。是影响接头性能的关键。正火区：AC3-1100度，晶粒细小，机械性能好。部分相变区：P+F A（珠光体+铁素体奥氏体）HAZ：宽窄直接影响焊缝质量。宽：变形；太窄：应力集中在里面。十、焊接工艺评定1、概念：在产品焊接之前，以钢材焊接性能

8、试验为基础，结合焊材特点，拟定焊接工艺评定，对试件进行评定、试验，从而确定焊接工艺能否保证焊接接头具有所要求的使用性能。WPS：工艺指导书。2、标准：JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定 GB50236-98现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范SY/T0452石油天然气金属管道焊接工艺评定根据设计要求选用相应标准JB4708-2005钢制压力容器焊接工艺评定，包括气瓶、压力容器、压力管道、锅炉。3、评定过程：拟定作业指导书（WPS）、焊接试件、无损检测、力学性能、晶间腐蚀；汇总试验数据；编制评定报告（PQR）。4、如何检查焊接工艺评定报告：材料质保书、施焊人员是否为本单位人员；经

9、业主同意，同级单位可以相互替代使用，但要有评定单位授权，有使用单位签认（质量负责人）；同一质保体系内可使用。4、 焊接工艺评定三大要素：（1）重要因素：影响焊接接头强度和弯曲性能；（2）补加因素：影响焊接接头的冲击韧性；（3） 次要因素：对力学性能无明显影响的因素。低氢可以代替非低氢，反过来就不行。如设计用J427，则不能用J422代J427，因为冲击韧相较大。另外，SY/T0452 认为坡口型式为主要因素，而GB4708认为坡口不作为主要因素。5、 评定规则：（1）当变更任何一个重要因素时要重新评定；（2）当变更一个补加因素要补做冲击韧试验；（3）当变更次要因素，重新编制工艺指导书；（4）对

10、接评定：管子适用板材，反之亦可，适用角焊缝；骑座式适用于承插式角焊缝。6、工艺评定适用范围：SY/T0452-2002标准评定合格的焊接工艺的厚度适用范围评定试件母材厚度焊件母材厚度适用范围焊缝金属厚度适用范围最小值最大值最小值最大值1.5T81.52T且不大于12不限2t且不大于12T80.75T1.5T不限2t“t”指同一种焊接方法在试件上所熔敷的焊缝金属厚度。Q235不要做冲击，Q235B要做冲击值。十一、母材的分类分组1、国外材料每种都要做，不能代替。2、工评替代原则：A、同组之间当重要因素、补加因素不变时，可以替代（如L290、L245、20号钢）；B、同类别：高组别适用于高组别与低

11、组别所组成的接头；3、不同类别：即使各自评定合格，也不能相互替代。例如对类（或组别号为-、-）的同钢号母材的评定适用于该类别号（或该组别号）母材与类别号的母材组成的接头类+类的接头。对同一接头，氩弧焊打底、电弧焊填充、埋弧焊（SAW）盖面三种方法可以统一做，也可以分别做评定。十二、焊工考试和焊工证代号 新锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则简介（一）手工焊焊工考试项目表示方法为：/，其中：焊接方法代号，见表1。耐蚀堆焊代号加：（N及试件母材厚度）。试件钢号分类代号,见表3.异种钢号用X/X表示。试形式代号，见表4，代衬垫代号加：（K）。试件焊缝金属厚度。试件外径。焊条类别代号，见表2。焊接要

12、素代号，见表5。考试项目中不出现某项时，则不填。（二）焊机操作工考试项目表示方法为：，其中：焊接方法代号,见表1,耐蚀堆焊代号加：（N及试件母材厚度）。试件形式代号，见表4，带衬垫代号加（K）。焊接要素代号，见表5，存在两种以上要素时，用“/”分开。考试项目中不出现该项时，则不填。表1 焊 接 方 法 及 代 号焊接方法代号焊条电弧焊SMAW气焊OFW钨极气体保护焊GTAW熔化极气体保护焊GMAW（含药芯焊丝电弧焊FCAW）埋弧焊SAW电渣焊ESW摩擦焊FRW螺柱焊SW表2 焊 条 类 别、代 号 及 适 用 范 围焊 条 类 别焊条类别代号相 应 型 号适用焊件的焊条范围相 应 标 准钛钙型

13、F1EXX03F1GB/T5117、GB/T5118、GB/T983（奥氏体、双相钢焊条除外）纤维素型F2EXX10，EXX11，EXX10-X，EXX11-XF1，F2钛型、钛钙型F3EXXX(X)-16，EXXX(X)-17F1，F3低氢型、碱性F3JEXX15，EXX16EXX18，EXX48EXX15-X，EXX16-XEXX18-X，EXX48-XEXX(X)-15，EXXX(X)-16EXXX(X)-17F1，f2，f3j钛型、钛钙型F4EXXX(X)-16，EXXX(X)-17F4GB/T983奥氏体、双相钢焊条）碱性F4JEXXX(X)-15，EXXX(X)-16，EXXX(X

14、)-17F4，F4J表3 试 件 钢 号 分 类 及 代 号 表类 别代 号典 型 钢 号 示 例碳素钢Q195 10 HP245 L175 S205Q215 15 HP265 L210Q235 2025 20R20g22g20G低合金钢HP295 L245 S240 12Mng 12CrMo 09MnDHP325 L290 S290 16Mn 12CrMoG 09MnNiDHP345 L320 S315 16Mng 15CrMo 09MnNiDRHP365 L360 S360 16MnR 15CrMoG 16MnDL415 S385 15MnNbR 14Cr1MoR 16MnDRL450 S

15、415 15MnV 12Cr1MoV 15MnNiDRL485 S450 15MnVR 12Cr1MoVG 20MnMoDL555 S480 20MnMo 12Cr2Mo 07MnNiCrMoVD 10MnWVNb 12Cr2Mo1 10Ni3MoVD 13MnNiMoNbR 12Cr2Mo1R 20MnMoNb 12Cr2MoG 07MnCrMoVR 12Cr2MoWVTiB 12Cr3MoVSiTiB马氏体钢、铁素体不锈钢1Cr5Mo 0Cr13 1Cr13 1Cr17 1Cr9Mo1奥氏体不锈钢双相不锈钢0Cr19Ni9 0Cr18Ni12Mo2Ti 0Cr23Ni130Cr18Ni9T

16、i 00Cr17Ni14Mo2 0Cr25Ni200Cr18Ni11Ti 0Cr18Ni12Mo3Ti 00Cr18Ni5Mo3Si200Cr18Ni10 00Cr19Ni13Mo3 1Cr19Ni900Cr19Ni11 0Cr19Ni13Mo3 1Cr19Ni11Ti 1Cr23Ni18表4 试 件 形 式、位 置 及 代 号试件形式试样位置代号板材对接焊缝试件平焊1G横焊2G立焊3G仰焊4G管材对接焊缝试件水平转动1G垂直固定2G水平固定向上焊5G向下焊5GX45°固定向上焊6G向下焊6GX管板角接头试件水平转动2FRG垂直转动2FG水平固定4FG45°固定5FG螺柱焊

17、试样平焊1S横焊2S仰焊4S表5 焊 接 要 素 及 代 号焊接要素要素代号手工钨极气体保护焊填充金属焊丝无01实芯02药芯03机械化焊钨极气体保护焊自动稳压系统有04无05自动跟踪系统有06无07每面坡口内焊道单道08多道09表6 手工对接焊缝试件适用于对接焊缝金属厚度范围（mm）焊缝形式试件母材厚度T适用于焊件焊缝金属厚度最小值最大值对接焊缝12不限2t12不限不限(注)注: t不得小于12mm，且焊缝不得少于3层.表7 手工焊管材对接焊缝试件适用于对接金属焊缝焊件外径范围(mm)管材试件外径D适 用 于 管 材 焊 件 外 径 范 围最 小 值最 大 值25D不 限25D7625不 限7

18、676不 限300（注）76不 限表8 试件适用焊件焊接位置试件适用焊件范围对接焊缝位置角焊缝位置管板角接头焊件位置形式代号板材和外径大于600mm的管材外径600mm的管材板材对接焊缝GGGG平平、横平、立（注）平、仰平（注2）平、横（注2）平（注2）平（注2）平平、横平、横、立平、横、仰-管材对接焊缝1G2G5G5GX6G6GX平平、横平、立、仰平、立向下、仰平、横、立、仰平、立向下、横、仰平平、横平、立、仰平、立向下、仰平、横、立、仰平、立向下、横、仰平平、横平、立、仰平、立向下、仰平、横、立、仰平、立向下、横、仰-管板角接头2GF2FRG4FG5FG6FG-平、横平、横平、横、立、仰平

19、、横、立、仰2FG2FRG、2FG4FG、2FG5FG、2FRG、2FG所有位置（三）焊接操作技能考试合格的焊工，当试件钢号或焊材变化时，属下列情况之一的，不需重新进行焊接操作技能考试： 手工焊焊工采用某类别钢号经焊接操作技能考试合格后，焊接该类别其它钢号时； 手工焊焊工采用某类别任一钢号，经焊接操作技能考试合格后，焊接该类别钢号与类别较低钢号所组成的异种钢号焊接接头时； 除类外，手工焊焊工采用某类别任一钢号，经焊接操作技能考试合格后，焊接较低类别钢号时； 焊机操作工采用某类别任一钢号，经焊接操作技能考试合格后，焊接其它类别钢号时； 变更焊丝钢号（或型号）、药芯焊丝类型、焊剂型号、保护气体种类

20、和钨极种类时。（四）经焊接操作技能考试合格的焊工，属下列情况之一的，需重新进行焊接操作技能考试： 改变焊接方法； 在同一种焊接方法中，手工焊考试合格，从事焊机操作工作时； 在同一种焊接方法中，焊机操作考试合格，从事手工焊工作时； 表5中焊接要素（代号）01、02、03、04、06和之一 表改变时； 焊件焊接位置超出表8规定的适用范围时。焊工合格证（合格项目）有效期为3年；有效期内的焊工合格证，在各地同等有效。（五）项目代号应用举例：1、 厚度为12mm 的16MnR钢板对接焊缝平焊试件带衬垫，使用J507焊条手工焊接，试件全焊透，项目代号：SMAW5G（K）12F3J。2、 壁厚为外8mm、外

21、径为60mm的20g钢管对接焊缝水平固定试件，背面不加衬垫，用手工钨极氩弧焊打底，填充金属为实芯焊丝，焊缝金属厚度为3mm，然后采用J427焊条手工焊填满坡口，项目代号为：GTAW-I-5G-3/60-02和SMAW-I-5G（K）-5/60-F3J3、管材对接焊缝无衬垫水平固定试件，壁厚为8mm,外径为70mm，钢号为16Mn， 采用自动熔化极气体保护焊，使用实芯焊丝，在自动跟踪条件下进行多焊道焊全焊透，项目代号：GMAW-5G-06/09。4、S290钢管外径为320mm，壁厚为12mm水平固定位置，使用EXX10焊条向下焊打底，背面没有衬垫，焊缝金属厚度为4mm，然后采用药芯焊丝自动焊，

22、焊机无自动跟踪，进行多道多层焊填满焊口。项目代号为：SMAW-II-5GX-4/320-F2和FCAW-5G（K）-07/09。5、板厚为10mm的16MnR钢板立焊试件无衬垫，采用半自动CO2气体保护焊，填充金属为药芯焊丝，试件全焊透。项目代号：GMAW-II-3G-10。6、在壁厚为10mm、外径为86mm的16Mn钢制管材垂直固定试件上使用A312焊条手工堆焊，项目代号为：SMAW（N10）-II-2G-86-F4。7、管板角接无衬垫水平固定试件，管材壁厚为3mm，外径为25mm，材质为20号钢，板材厚度为8mm，材质为16MnR，采用手工钨极氩弧焊打底不加填充焊丝，焊缝金属厚度为2mm

23、，然后采用自动钨极氩弧焊药芯焊丝多道焊，填满焊口，焊机无稳压系统，无自动跟踪系统，项目代号为：GTAW-I/II-5FG-2/25-01和GTAW-5FG（K）-05/07/09。十三、焊接缺陷1、尺寸不符合要求2、表面缺陷：咬边、焊痕内凹、未焊透、表面气孔、表面夹渣等。3、内部缺陷：气孔、夹渣、裂纹、未熔合。焊接裂纹：有热裂纹、冷裂纹焊后冷却裂纹（低合金钢、高强度钢）。产生裂纹的三大要素：（1） 焊缝的淬硬组织（马氏体M），硬。（2） 有较高的含H量。（3） 焊接应力。裂纹防止措施：焊接烘干坡口水份，采用合理的焊接工艺，消氢、后热、消应力处理。热裂纹产生的原因：接头刚度过大、母材含S量过高、

24、根部间隙过大。热裂纹应对措施：采用低氢焊条、使用含Mn高的低氢焊条、保持合适的间距，收弧时要把弧坑填满。冷裂纹产生的原因及应对措施：母材中含合金元素量高、接头刚度过度、接头冷却速度过快、焊条吸潮；冷裂纹应对措施：预热，使用低氢焊条，使用C当量低、韧性高、抗裂性好的焊条；预热、正确安排焊接顺序；进行预热或后热，控制层间温度，选择合适的焊接规范；焊前焊条烘干，选用难吸潮焊条或超低氢焊条。热应力：不锈钢会产生应力产生的原因：含H和淬硬组织。易淬火钢：15CrMo Cr5Mo Cr9Mo 等层间温度预热温度，如预热温度150度，层间温度应为150度200度。焊后热处理：750780度。后热：300度3

25、50度；缓冷：可以过一两天再热处理。注意：当焊件温度低于0度时，所有钢材的焊缝应在始焊处100mm范围内预热到15度以上。对于L360及以下的钢材，环境温度在5度以上时可不预热，直接进行焊接；对于L415及以上的钢材，焊前必须预热到100度150度。4、缺陷产生的原因气孔产生的原因：焊材未烘干、坡口除锈不好、操作电弧稳定性不好，而在焊接熔池中形成气泡。夹渣产生的原因：是裂纹源，跟前一层焊道的清理、坡口角度、焊接速度、焊条角度、运条方法及电流大小有关。咬边的原因：盖面时把母材烧凹陷。电流大、电弧长、焊接速度快、运条方法不当，焊条选择不当，要求0.5mm，连续长度100mm，两侧咬边总长度之和焊缝

26、全长的10%，不锈钢、低合金钢不允许咬边。十四、焊接质量检验1、 焊接前检查：焊工证项目的覆盖面、焊材的质保书、焊接工艺评定文件的正确性（工评覆盖范围、焊接方法、工艺参数、热处理等）、工件组对；2、 中间检查：工艺执行情况、检查施工单位质检人员的检查记录和台帐、热过程的控制。3、 焊后检验：外观尺寸的检查、后热及焊后热处理、无损探伤方法及比例和执行标准。B-10 焊接接头的常见缺陷及预防措施焊接接头常见缺陷及预防措施缺 陷原 因措 施备 注1、焊接电流过大；2、运条方法不当；3、焊接速度过快；4、电弧太长；5、焊条选择不当；1、减小焊接电流；2、掌握正确的运条方法；3、降低焊接速度；4、短弧操

27、作；5、根据焊接条件选择合适的焊条型号和直径；允许咬边深度0.5mm,长度小等于焊缝全长的10%,且小于100mm。1、前一层焊道的熔渣清理不干净；2、焊接速度过慢，熔渣前淌；3、坡口角度过小；4、焊条角度和运条不当；1、仔细清理熔渣；2、稍微提高焊接电流，加快焊速；3、加大坡口角度，增加根部间隙；4、正确掌握运条方法；不允许1、电流过大；2、电弧过长；3、焊接区表面有油、锈等污物；4、焊条过潮；5、焊接接头冷却过快；6、焊条选择不当；7、母材含硫过高；8、引弧方法不对；1、使用适当的电流；2、短弧操作；3、清理焊接区表面；4、焊前焊条烘干；5、摆动、预热等，以降低冷却速度；6、使用低氢焊条；7、选择气孔敏感性不强的焊条8、采用引弧板或用回焊法操作不允许1、接头刚度过大；2、母材含硫过高；3、根部间隙过大；1、采用低氢型焊条；2、使用含锰高的低氢焊条，使用含碳、硅、硫、磷低的焊条；3、保持合适的间隙，收弧时要把弧坑填满；不允许1、母材含合金元素高；2、接头刚度过大；3、接头冷却速度过快；4、焊条吸潮；1、预热、使用低氢焊条，使用碳当量低、韧性高、抗裂性好的焊条；2、预热，正确安排焊接顺序；3、进行焊后热处理，控