锆合金管道焊接工艺评定

锆合金管道焊接工艺评定摘要：各种产品的焊接过程中，产品焊接工艺是否合理直接影响产品的焊接质量，本文通过对锆合金管道的焊接工艺评定的制定与实施，获得了满足规范要求的焊接接头性能及耐腐蚀性能，从而为工程实施提供技术保障。关键词：锆合金焊接方法焊接工艺评定力学性能0．引言锆合金属于高合金，具有较强的高温化学性能，极易吸附空气中的氧、氮等杂质，从而改变焊缝及热影响区的化学成分，造成焊接接头的脆性增大、塑性和韧性及抗腐蚀性能降低、因此必须采用能量集中的焊接热源，良好的焊接保护条件，以提高焊接接头的加热及冷却速度，缩短过热区金属在高温下的停留时间，从而获得具有良好质量的焊接接头。焊接设备与材料：1.1设备：瑞典ESAB焊机LTN-255材料：母材：Zirconium702焊丝：ERZr-2焊接前准备焊前仔细清理锆管表面的氧化物、灰尘和其他杂质，防止焊缝遭受污染及引起气孔等缺陷。焊件坡口及其边缘表面的清理可先用不锈钢丝刷清理然后进行脱脂处理，与焊件坡口相接触的焊接夹具表面用丙酮擦洗。焊件装配时不允许用手触摸坡口，否则焊缝表面会发生不同程度氧化倾向。2.4焊件或焊丝在氢氟酸2〜4%、硝酸30〜40%混合酸溶液（温度600C）中清洗，时间一分钟，在用冷水冲洗，并放置到150〜2000C的烘干箱内保温，做到随用随取，这样可以有效的防止酸洗过程中发生吸氢现象，在取用焊丝时要佩戴清洁的白手套。工业技术论文发表，济南天之信。3.气体保护措施3.1焊接用氩气的纯度要〉99.995%，氩气中各种杂质含量必须在规定范围内。3.2焊缝的内外表面采用局部充氩保护的方法，最大限度的使焊缝及热影响区处于氩气保护之下。焊缝正面的保护焊缝正面的保护氩气要使用具有一定挺度的层流保护气流的焊炬。焊缝正面后端的保护对于已脱离喷嘴保护区，但仍处于4000C以上的焊缝和热影响区表面，必须继续给以氩气保护，并采用局部环形拖罩跟踪保护，拖罩宽度30〜40mm，高度35〜45mm，拖罩长度应足以使焊缝及热影响区金属得到充分的保护，拖罩外壳四角应圆滑过渡，尽量减少死角。拖罩与焊炬相连，并与焊炬同时移动，如下图所示。1管道对接焊缝氩气保护拖罩示意图•—焊炬2-环形拖罩3-管道4-金属挡板焊缝背面的保护管子内部充氩时氩气流量不宜太大，否则焊缝根部层焊接时，管子内侧焊缝容易引起内凹缺陷。可采用下图的夹具，管子外侧坡口两端装有两个可拆卸的铜环（厚度在5mm左右），以增强锆管的冷却减少焊缝的宽度，提高焊缝金属的冷却速率，从而缩短焊缝及热影响区处于高温下的停留时间，降低焊缝金属晶粒长大的倾向、改善焊缝表面的色泽。IIIIII氩气IIIIIIIIIIIIIIIIII管道IIIIII氩气IIIIIIIIIIIIIIIIII管道夹具（每隔120度装一个）锆管焊接用夹具和冷却铜环3.3为保证锆管焊接的质量，要求氩气的低含水量，氩气的“露点”才一4O0C。4．焊接工艺4.1焊接规范的选择应采用下表1的工艺参数，要求焊接接头的冷却速度＞6O0C/秒，防止热影响区金属过热、脆化倾向。焊接工艺参数表1焊接层数钨丝直径mm焊丝直径mm喷嘴孔径mm焊接电流A焊接电压V氩气流量备注主喷嘴l/min拖罩l/min管内l/min12.52.01670~9018~2010~1212~1610~12第一层22.52.016110T2018~2012~1414~1812~14均不添其余3.02.016130T4018~2014~1614~1812~14加焊丝4.2焊缝采用钨极氩弧焊（TIG）焊接成形。钨极应选用EWTh-2型钍钨极，在焊接过程中焊炬不宜进行横向摆动。4.4管道焊口在点固焊时，一般焊点间距100〜150mm,长度10〜15mm。点固焊所用的填充焊丝、焊接规范及气体保护条件等与正式焊接时相同，在每一点固焊点停弧时，应延时关闭氩气。待每层焊接完毕焊缝温度冷却到2000C以下时方可移去保护罩，焊道冷却到600C以下时方可进行下一层的焊接，避免焊缝反复加热析出金属间化合物，注意焊道间的熔合情况，防止层间夹渣、夹钨。焊接时，焊丝与焊件应尽量保持最小的夹角（100〜150）。向焊接熔池添加焊丝时应注意防止破坏喷嘴出口孔处的层流层，焊丝的送进要平稳、均匀，不得将焊丝端部移出氩气保护区外。偶然断弧及焊缝收尾处要继续通氩气保护，直至焊缝及热影响区金属冷却到4000C以下方可移开焊炬，氩气延时闭合时间正比与焊接电流，并采用焊机电流衰减的方法逐渐填补满弧坑。若焊缝呈现除金黄色以外的颜色，说明焊缝氧化较严重，可将该焊缝氧化层彻底清除后重熔一次，达到银白色，从而确保焊接接头的质量。向熔池填充焊丝时，焊丝加热端应保持在喷嘴气流保护层内，不得外移，若焊丝端部偶然受到污染，必须立即进行切除。4.10钨极端部应磨成30。〜60。圆锥形，钨极伸出长度10〜12mm,电弧长度1.5〜2.0mm。接头搭接时，重新起弧处要与原接头收弧处搭接至少2毫米的长度，以保证焊透。焊道始端应采用后退引弧法，终端将弧坑填满，多层焊的层间接头要错开。6.13手工氩弧焊时第一层不添加焊丝、第二层及以后各层选用①2.0mm直径的焊丝。层间清理要仔细，发现有可疑缺陷必须进行清除后方能进入下一层焊接。每层焊缝应连续焊接完，因故中断再焊接时，检查无裂纹后方可施焊。5．焊接检验外观检查：焊接后用肉眼和数倍放大镜检查焊接接头表面未发现未融合、气孔、焊瘤等可见缺陷。无损检测：X射线按照JB/T4708-2005探伤标准和ASME-IX卷QW-191拍片全部合格。机械性能：根据ASME-IX焊接工艺评定要求，分别进行拉伸、弯曲、硬度、金相等力学性能试验全部合格。6.结论检验结果表明，锆合金管道焊接按照既定的焊接工艺采用手工钨极氩弧焊（TIG）评定出的焊接接头各项性能指标符合技术规范要求。因此该锆合金焊接工艺评定报告（PQR）和焊接工艺指导书（WPS）是合格的，能够满足在焊接施工生产中的应用。参考文献石油化工铬镍奥