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钛材管板焊接技术规程

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2020年4月19日
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钛材管板焊接技术规程

    为了适应水利电力焊接技术的发展,保证凝汽器钛材管板的焊接质量,我部委 托浙江省火电建设公司编写了<钛材管板焊接技术规程>,现予以颁发,其编号为 SD339—89。本规程自1990年1月1日起执行。执行中有什么问题请告我部和编 写单位。

1 总则
1.1 本规程适用于火力发电厂凝汽器安装和检修中钛材管板的密封焊接工作。
1.2 钛材凝汽器密封焊接应采用自动钨极氩弧焊方法。
1.3 焊接作业的安全技术、劳动保护等应按现行有关规定执行。
2 焊工及考核
2.1 凡参加施焊的焊工必须经过理论和实际操作技术培训,并经考核合格。
2.2 理论知识考核内容包括:
2.2.1 钛金属材料的基础知识。
2.2.2 焊接材料(焊丝和氩气)及其使用方面的基础知识。
2.2.3 焊接工艺的基础知识和钛材焊接的专业知识。
2.2.4 焊接缺陷的产生原因、危害性、预防方法、控制标准及处理措施。
2.2.5 焊接设备、测量仪表的种类,使用、维护的基础知识。
2.2.6 焊接安全技术的基础知识。
2.3 操作技术的考核内容为管板自动密封焊接,考核的接头数量应不少于10个。
2.4 操作技术考核所用的材料、基本工艺、焊接位置等应与实际担任的焊接工作相 同。
2.5 操作技术考核的检验内容及其标准按第8章执行。
2.6 焊接缺陷的手工补焊应由按SD 263—88<焊工技术考核规程>的规定Ⅱ类以 上考核合格,并经过专门钛材管板焊接练习和技艺熟练的焊工担任。
2.7 焊工考核和资格认证由本单位的焊工技术考核委员会负责。
3 设备
3.1 自动钨极氩弧焊机由电源、控制箱、机头三部分组成,并应配有平衡器、中心 定位杆等附件。
3.2 手工补焊用钨极氩弧焊设备由电源、控制箱、焊枪三部分组成。
3.3 自动、手工钨极氩弧焊机应具备以下性能:
3.3.1 电弧特性稳定。
3.3.2 电流调节灵活,方便,有良好的工艺重复性。
3.3.3 机械执行机构运转灵活,装卡方便。
3.3.4 具有提前送气、延时停气、脉冲、非接触引弧和电流衰减等功能。
    推荐的自动、手工钨极氩弧焊机型号见附录A。
3.4 氩气减压和流量调节装置,宜选用JL-15型氩气减压流量计。
3.5 输送氩气的胶管不得与输送其它气体的胶管互相代用。
3.6 与机头、控制箱连接的电缆、气管应质地柔软,无裂纹、漏气、漏电等现象, 并联接可靠。
4 材料
4.1 火力发电厂凝汽器钛管与钛板的化学成分和机械性能应符合有关技术标准,常 用的钛管与钛板的化学成分见附录B。
4.2 对无材料质量保证书或有材料质量保证书但对其质量表示怀疑的钛管,应按 SD116—84<火力发电厂凝汽器管选材导则>中的规定进行质量检查。
4.3 补焊用焊丝宜选用直径为φ0.8～1.2 mm的工业用纯钛焊丝。
4.4 氩气使用前应检查瓶体上有无出厂合格证签,氩气纯度不小于99.98%,并检查 瓶阀是否有漏气和失灵的现象。
4.5 密封焊所用的钨极可选用直径为φ2.5mm的钍钨极或铈钨极,其化学成分见 附录C。
5 焊接工艺评定
5.1 凡施焊单位首次进行钛材管板的密封焊接,在焊接工程开始前,必须进行工艺 评定,确定焊接工艺参数以及修补焊缝的工艺方案。
5.2 工艺评定试件的焊接应由理论水平和操作技能较高,实际经验丰富的焊工担 任。
5.3 工艺评定所选用的焊机、钛管和钛板、焊丝、接头型式及焊接位置应与工程实 际相符合,并按拟定的工艺评定方案进行。工艺评定方案一般包括以下内容:
5.3.1 焊接接头型式。
5.3.2 焊接工艺参数。
5.3.3 修补焊接工艺参数。
5.3.4 质量检验项目和标准。
5.4 焊接接头的试验除第8章规定的检验内容外,还应增加金相宏观试验。试样数 量不得少于10个。
5.5 参加工艺评定的焊工,其检验项目的试验数据可代替焊工技能考试结果,不再 另行考核。
6 焊前准备
6.1 凝汽器组装场地必须用防火帆布搭置密封室,以防止外部风、砂对工件的污染 以及由现场非常因素而引起的火灾。密封室内应配有电源和施工用照明及灭火器材 等。
6.2 密封室内的地面宜用钢板铺设,且平整、干净。
6.3 焊接用脚手架搭设应牢固、稳定,宜用30mm厚的木板或钢脚手板铺设,并捆 扎牢固。

图 1 接头型式

6.4 密封室顶部应装有排气风扇,以改进室内环境。
6.5 钛管装配顺序应为:管与板的清洗→穿管→胀管→铣管→清洗。
6.6 钛管与钛板的清洗应先采用吸尘器抽吸杂物,然后用浓度大于95%的酒精或丙 酮擦洗。
6.7 焊接接头的装配型式采用平行接头,见图1。
6.8 管口清洁度以白绸布蘸酒精擦拭不染色为合格。加工及清洗完毕的管口严禁用 手触摸,暂时不焊的管口须用塑料薄膜覆盖,以防污染。
6.9 钛管装配必须按工艺要求进行,焊接质量检查员对钛管的装配过程应进行监 督,并对每道工序进行验收。
6.10 钛管装配检验及修整的步骤为:检验 修整 清洗 检验,直至合格。
6.11 防止擦洗用的中心定位杆插入时带入杂物。
6.12 检查焊机、机头、控制箱等的电缆接线和胶管连接是否正确可靠。
6.13 接通电源,检查各种表计是否指示正确,预定焊接参数。
6.14 检查氩气质量是否符合要求,调整氩气流量。
6.15 释放焊机中的不纯气体。
6.16 焊工须穿戴洁净的白工作服和脱脂纯涤纶手套。
6.17 焊工对管口必须逐一进行焊前再清洗。
6.18 补焊用焊丝在使用过程中应保持干燥、清洁。焊丝在使用前应清除油污等, 再用酒精进行清洗。
7 焊接工艺
7.1 管板焊口自动钨极氩弧焊:
7.1.1 中心定位杆的外径和钛管内径的间隙以0.1～0.2 mm为宜。
7.1.2 钨极加工形状见图2。
7.1.3 钨极的设置尺寸应符合图3的要求。

图2 钨极加工形状

图3 钨极的设置尺寸

a—钨极伸出长度,7～8mm;b—钨极至钛板距离,
0.7～1 mm;θ—钨极与管孔轴线夹角,8°

图4 焊接程序

7.1.4 安装钨极时,钨极应处于焊枪喷嘴的中心位置,不得偏斜。
7.1.5 焊接参数包括以下内容(焊接程序见图4):
    a.脉冲基值电流和脉冲峰值电流。
    b.焊接速度。
    c.氩气流量。
    d.氩气提前时间T1。
    e.焊接预热时间T2。
    f.衰减开始等待时间T3。
    g.衰减时间T4。
    h.氩气滞后时间T5。
    i.机头倒转等待时间T6。
    推荐焊接参数见附录D。
7.1.6 起弧和收弧位置见图5。从11点位置起弧,顺时针旋转焊接一周后在12点 位置开始衰减,在3点位置收弧,焊嘴自动返回到11点起弧位置,准备第二次焊接。
7.1.7 焊接时应采用Z形跳焊法,见图6。
    双侧施焊时,不得同时焊接一根钛管。
    单侧施焊时,另一侧严禁进行割、胀、洗管工作。

图5 起弧和收弧位置示意图

    图6 Z形跳焊法

7.1.8 焊接过程中,发生焊接异常中断时,应重新清理焊口,调整参数后,再继续 焊接。
7.2 管板焊口手工钨极氩弧焊:
7.2.1 焊缝有较严重焊接缺陷时,应将其彻底铲除后再采用手工加丝钨极氩弧焊方 法进行补焊。不得用重复熔化方法来清除焊接缺陷。补焊次数一般不得超过3次。 一般的焊接缺陷可用自动钨极氩弧焊机进行再熔化来修整缺陷。
7.2.2 补焊前必须对缺陷处进行打磨,并按第6章的要求将焊口清理干净。
7.2.3 调整焊接参数,并在试极上进行模拟焊接。推荐的焊接参数见附录D。
7.2.4 焊口修补长度超过5mm时须采用分段焊,每焊完一段后,待焊缝温度冷却 至50℃以下后再焊另一段,以此类推。
7.2.5 补焊时熔池应始终处在氩气保护下,在焊接收弧时,应先将熔池填满,然后 按下衰减按钮,同时将电弧移至焊缝边缘,待焊缝冷却后再将焊枪移开。
8 质量检验与验收标准
8.1 焊接质量的检验工作实行焊工自检和专业检验相结合的办法。
8.2 焊接接头的检查方法分外观检查和着色检查两种。检查方法及范围见表1。
表1 焊接接头的检查方法及范围

8.3 焊缝外观检查合格后,再进行着色检查。
8.4 返修后的焊缝必须重新进行外观检查和着色检查,符合质量标准后方为合格。
8.5 焊缝表面应均匀、美观、呈鱼鳞状。焊缝余高应不大于0.5mm,焊缝宽度为 2.5～4mm。
8.6 焊缝表面不允许有裂纹、气孔、未熔合、焊偏、管翻边等缺陷。
8.7 焊缝表面颜色不允许出现紫色、蓝色、灰色、金黄色。
8.8 焊缝着色检查不允许有任何缺陷显示。
8.9 焊缝金相宏观检查不允许出现裂纹、未熔合、夹渣、气孔、氧化组织等缺陷。
9 技术文件
9.1 焊接技术文件应及时填写,施工完毕后移交有关部门,以备查询。其内容包 括:
9.1.1 焊接工程量一览表。
9.1.2 焊丝的质量证件。
9.1.3 焊接质量检验报告。
9.1.4 焊工技术考核登记表。
9.1.5 焊接技术资料(包括焊接技术措施,堵管和换管记录,缺陷修补记录)。

附录A 推荐的钛材管板焊接设备型号
A1 推荐的钛材管板自动钨极氩弧焊设备型号
A1.1 对于国内制造的钛材管板自动钨极氩弧焊设备,推荐使用上海电力建设局施 工技术研究所研制的仿日型自动钨极氩弧焊机。
A1.2 对于国外制造的钛材管板自动钨极氩弧焊设备,推荐型号见表A1。
表A1 推荐的国外钛材管板自动钨极氩弧焊设备型号

A2 推荐的钛材管板手工钨极氩弧焊设备型号
A2.1 焊机型号:NSA4-300。
A2.2 焊枪型号:QQ-65°/75°。
附录B 常见钛管、钛板化学成分
表B1 常见钛管、钛板化学成分

附录C 常见钨极化学成分
表C1 常见钨极化学成分

附录D 推荐的钛材管板焊接工艺参数
表D1 推荐的钛材管板自动钨极氩弧焊工艺参数

表D2 推荐的钛材管板手工钨极氩弧焊工艺参数

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    附加说明:
    本规程由原水利电力部焊接标准化委员会提出。
    本规程由浙江省火电建设公司负责编制和解释。
    本规程主要起草人:陈志荣,戴泓。