锅炉主要管道焊接工艺.docx
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锅炉主要管道焊接工艺
1 锅炉主要管道焊接工艺
2 锅炉主要管道焊接工艺简介
2.1.1.1 为得到良好的焊接工艺性，必须选择适当的焊材与母材相匹配，正确进行焊接前预热和焊后热处理，并严格按要求烘干焊条、焊剂、清洗坡口和合理安排焊接顺序，控制焊接变形，清除残余应力，以保证坡口尺寸及装配间隙等工艺措施。
2.1.1.2 管子的焊接需焊前点焊，通常情况下，小管点焊一点，中管点焊两点，大管点焊三点，水平管点焊如图12所示，即立焊与平焊位置。
因点焊为整个焊缝的一部分，因此点焊中如有缺陷，应立即铲除点焊长度一般为8—10毫米，厚度为3—4毫米，也可根据管径和壁厚的增大适当增加点焊的尺寸。
水平管焊接时沿垂直中心线将管子分成两半，各进行仰焊、立焊、平焊，仰焊的起点和平焊的终点都须超过中心线2—5毫米，起焊时只能在坡口处引弧，严禁在其他部位引弧，并尽量采用短弧操作，同时，熔穿根部钝边以保证焊接质量。
图1 水平管点焊示意图
3 管径≤76mm的管子焊接工艺
3.1.1.1 管材为。
SA—210C、SA—213T91、钢102、15CrMo、12Cr1MoV。
3.1.1.2 焊前准备。
3.1.1.3 焊口的焊接必须由通过263—88《焊工技术考核规程》4.6.2条规定考试合格并取得Ⅰ类合格证的焊工施焊。
3.1.1.4 所有焊口均采用Ws／D（手工钨极氩弧焊打底／手工电弧焊盖面）的方法焊。
3.1.1.5 坡口形式如图13所示。
图2 坡口形式
3.1.1.6 对口前应去除坡口距对口端内外壁15mm范围内锈迹油污，并打磨至露出金属光泽，对口时错口不应超过壁厚的1％，且不大于1mm。
3.1.1.7 焊接工艺
4 焊接材料的选择
焊接材料的选择详见表138。
表1 焊接材料的选择
母材
焊材
SA—210C
15CrMo
12Cr1MoV
102
SA—213T91
焊条
型号
E5015
E5503—B2
E5503—B2—V
E5500—B3—VWB
CM—9CB
规格
Φ2.5Φ3.2mm
Φ2.5Φ3.2mm
Φ2.5Φ3.2mm
Φ2.5Φ3.2mm
Φ2.5Φ3.2mm
焊丝
型号
TIG—J50
TIG—R30
TIG—R31
TIG—R34
TGs—9cb
规格
Φ2.5mm
Φ2.5mm
Φ2.5mm
Φ2.5mm
Φ2.4mm
5 焊接工艺参数
焊接工艺参数详见表139。
表2 焊接工艺参数
焊层
道号
焊接
方法
焊条（丝）
电流范围
电压范围（V）
型号
直径（mm）
极性
电流（A）
1
Ws
TGS—9cb
Φ2.4
正接
85—90
11--14
TIG—J50
Φ2.5
正接
90—100
18--25
TIG—J230
Φ2.5
正接
90—100
18--25
TIG—J231
Φ2.5
正接
90--100
18--25
2
Ws
TGS—9cb
Φ2.4
正接
85—90
11—14
D
E5015
Φ2.5
反接
80—90
20--26
E5503—B2
Φ2.5
反接
80—90
20—26
E5503—B2—V
Φ2.5
反接
65—80
20—26
3
Ws
TGS—9cb
Φ2.5
正接
85—90
11—14
D
E5015
Φ2.5Φ3.2
反接
80—115
20—26
E5503—B2
Φ2.5Φ3.2
正接
75—110
20—26
E5503—B2—V
Φ2.5Φ3.2
正接
75--110
20—26
5.1.1.1 从点固焊到钨极氩弧焊打底，焊条盖面过程中必须焊完一层检查一层，如有缺陷应立即清除，逐层进行检查后方可施焊，直至完成。
施焊过程中，应特别注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔池填满，多层焊道的接头应错开，施焊完毕，应清理焊缝，使其外观尺寸及表面缺陷符合质量检验标准（表118），并进行无损检测，碳钢管为50％合金管为100％。
5.1.1.2 每个焊口的焊接应尽量一次完成，如不能一次完成，至少在氩弧焊后盖一道面，重新焊接时，应进行80～100℃的预热，为降低接头中的残余应力，改善焊接金属的组织与性能，对应的材料应进行高温回火，如表140所示。
表3 质量检验标准
壁厚（mm）
升温速度（℃/min）
恒温温度（℃）
恒温时间（h）
降温速度（℃/min）
15CrMo
＞10～12.5
5
670～700
0.5
5
12CrMoV
＞8～12.5
5
720～250
0.5
5
钢102
＞6～12.5
5
750～780
0.75
5
SA—213T91
5
5
750～780
0.75
5
5.1.1.3 钢102小管焊后要进行750℃～780℃恒温0．75小时的消应力热处理，但钢102对于再热脆化较敏感，脆化温度为680℃～780℃，最敏感温度为720℃～750℃，热处理时为避免敏感区，在此区间温度要过渡快，如因设备、技术条件等条件达不到此要求时，也可采取焊前预热200℃，焊后及时用石棉等保温材料保温，以便能够消除内应力，同时工作在557℃～618℃高温条件下，焊口能够产生自退火现象，对残余应力的清除也有一定作用。
5.1.1.4 对SA--213T91钢材的焊接，因SA--213T91属中合金马氏体耐热钢，焊接过程中易产生高温氧化和裂纹，因此须采用双氩焊，对口时的管子一头用可溶性纸堵塞，用小皮管向对口两头内充氩保护，氩气量为3—15L／min，氩弧焊时氩气量为7—9L／min，焊接时严格将层间温度控制在100℃左右，以免产生块状马氏体，导致焊缝韧性下降和裂纹的产生。
6 管径≥133mm管子焊接工艺
6.1.1.1 管材。
SA—106B、SA—106C、12Cr1MoV、20g。
6.1.1.2 焊前准备。
6.1.1.3 焊口的焊接必须由通过SD263—88<<焊工技术考核规程>>4.6.2条规定考试并取得合格证的焊工施焊。
6.1.1.4 所有焊口均用Ws／D（钨校氩弧焊打底／手工电弧焊盖面）的方法进行焊接。
6.1.1.5 坡口形式（图14）。
图3 坡口形式
6.1.1.6 对口的要求点固焊符合标准内壁平齐，错口不应超过壁厚的5％，且不大于3mm，对口前应去除端口内外壁30—40mm范围内铁锈油污，并打磨露出金属光泽。
6.1.1.7 焊接工艺
7 焊接材料的选择
焊接材料的选择详见表141。
表4 焊接材料
母材
SA—106B
SA—106C
12Cr1MoV
20g
焊条
型号
E5015
E5015
E5515-B2-V
E5015
规格（mm）
Φ3.2Φ4
Φ3.2Φ4
Φ3.2Φ4
Φ3.2Φ4
焊丝
型号
TIG—J50
TIG—J50
TIG—R31
TIG—J50
规格（mm）
Φ2.5
Φ2.5
Φ2.5
Φ2.5
8 采用氩弧焊打底时，铈钨极规格为Φ2.5mm，氩气流量为7—12L／min，焊丝直径为Φ2.5mm，直流正接，电流为90～100A，层间焊采用Φ3.2焊条，电流为80～115A，盖面焊采用Φ4mm焊条，电流为120～160A，直流反接。
壁厚>26mm时焊前应预热200℃～300℃，为防止焊缝受热不均而增大应力，焊接时应两人对称焊接，在坡口内侧引弧，氩弧焊枪喷嘴与焊件距离为10mm为宜，喷嘴与焊件角度700～900，焊丝与焊件100～150为宜，焊波应有一定光泽，否则氩气保护不好，应及时调节枪角度和氩气流量。
打底时应厚些，以免受力过大而产生裂纹。
接头和收头应错开10～20mm，并且超过中心线20～30mm以便有足够的错熔长度。
打底焊应一次完成，收口时弧坑应填满，尤其对12Cr1MoV钢材，其具有弧凹裂纹倾向，焊接时尤为注意。
9 层间焊应紧接封底焊进行，如遇特殊情况需暂停需用保温材料保温，重新焊接时需预热200℃，对于12Cr1MoV材料，质属珠光体耐热钢，此钢材可焊性差，主要问题是热影响的硬化、冷裂纹、软化及焊后热处理或高温长期使用中的再热裂纹。
因此，焊前预热和焊后热处理是防止淬硬组织产生和裂纹出现的有效措施，焊前需预热250℃～350℃，焊后热处理温度为720℃～750℃。
其它材料热处理如表142。
表5 材料热处理
材质
升温速度
（℃/min）
恒温速度
（℃）
恒温时间
（h）
降温速度
（℃/min）
SA—106C
5
500～650
0.5
5
12Cr1MoV
5
720～750
0.5
5
10 从点固焊到打底焊到盖面过程中，必须焊完一层检查一层，有缺陷时应及时铲除，多层焊时接头应错开，施焊完毕，应及时清理焊缝，并使外观尺寸及表面缺陷符合质量检验标准（表143），并进行100％无损检测。
表6 质量检验标准
项目
裂纹
气孔
夹渣
咬边
余高
宽窄差
表面允许存在缺陷
不允许
深度≤0.5mm管侧咬边总长度不超过总焊缝的10%，且不大于40mm
≤3mm
≤3mm
11 焊后热处理工艺
11.1.1.1 15CrMo、12Cr1MoV、SA--213T91、钢102等钢材管道焊后应及时进行高温回火热处理，近来随着红外线电加热推广应用，这种加热方法已取代老式的工频感应加热法，红外线电加热器对合金管的热处理具有热利用率高、节能显著、控温精度高、使用灵活、操作方便等优良性能。
11.1.1.2 热电偶温度计的装配必须准确，每一焊缝的温度测点不能低于两点，且必须对称。
如图15热电偶可用金属卡子将其端头压在焊缝边缘、，用电焊将卡子点焊在管件上，也可用纤维带将热电偶捆扎在焊缝边缘，热电偶固牢后用耐高温纤维布将加热位置包扎三层，宽度不低于600毫米，焊缝在中心位置。
图4 热电偶测温仪
11.1.1.3 加热器的选用，可根据加热位置选用不同规格的履带式加热器和绳状加热器。
加热器沿焊缝中心绕成线圈状且以不松动为准。
绳状加热器应绕制20圈以上，其宽度每侧不小于焊缝宽的3倍，据经验，其总宽度应在300毫米以上，此参数对于管径在300毫米以上管材均适用。
加热器绕制好后经检查无误后，用纤维布扎牢，将石棉布和硅酸铝纤维棉包扎在外部保温，以减少热损失和保证温度均匀。
包扎保温材料的应注意将加热器和热电偶线端头引出保温材料外。
11.1.1.4 加热电源电压为220V，将两相电源接通的加热器两端即可进行加热。
在实际工作中为严格控制好升温温度，降温温度，用可控硅自动控温仪引出至加热器。
11.1.1.5 根据CSDJ5l—82规定，温度超过300℃时，应控制升温速度按250×50/壁厚℃／h计算，且不大于300℃／时，在整个热处理过程中要严格控制升、降温速度，如选用智能式微机多回路温度控制柜进行热处理，则可根据实际参数选定合适的程序，由于其控温精度高，可靠性高，整个热处理过程均有记录仪记录，因而可克服手动操作不精，控温不准的情况。
恒温时间根据壁厚和材质参照CSDJ5l—82规程，具体详见表144。
表7 恒温时间根据壁厚和材质
钢号
温度℃
≤12.5
>12.5～25
>25～50
>50～70
>75～100
恒温时间（h）
20G
ZG2516Mn
600—650
--
--
1.5
2
2
15CrMoZG20CrMo
670—700
1/2
1
1.5
2
3
15Cr1MoVZG2
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