零部件堆焊及预后热及热处理工艺.docx

零部件堆焊及预后热及热处理工艺 Q/GY-A/0-00-2013
零部件堆焊
Q/GY-A/0-01-2013
1 待堆焊面的处理
1.1 金加工的待堆焊表面不得有挤压或鱼鳞状痕迹，粗糙度不得低于；
1.2 无缝钢管或管件待堆焊表面需用抛光砂轮进行抛光处理，表面不得有锈迹；
1.3 卷制接管或筒节堆焊前其焊缝在待堆焊面一侧必须打磨至与母材平齐；
1.4 坡口待堆焊表面；
1.4.1 坡口需堆焊的设备一般均用于高温、高压环境，其待堆焊表面均采用机加工方法成型，在待堆焊面机加工过程中，必须根据不同的坡口堆焊要求画出机加工方案图，图中需反映出初加工坡口形式和堆焊后坡口形式，方案图中还需充分考虑堆焊时的衬垫；
1.4.2 各种形式坡口的加工图样：(见图1.4.2)

图1.4.2

图样1----加工时先按图预留A处金属并开一90°的槽，堆焊金属为B和图中涂红部分，后续加工去除A、B处金属即为所需的坡口部分(涂红处)；管板锻件订货时需按最大外圆直径和厚度订货。
图样2-----为球形封头坡口之一，为防止在堆焊过程中熔敷金属向下流动，在坡口金属流动方向的底部需加一与基体材质相同的衬垫，此垫尚加工一圈底部圆角过渡的深约3mm，宽度略高于所需堆焊层高度的凹槽，若封头用钢板压制则垫板可制作成锥形，其锥角可根据封头的上、下圆直径和封头高度确定。待堆面加工时可按图样规定一次加工成形。
图样3——为另一种坡口形式，其多用于筒节上与封头上，为保证堆焊层质量并有一定的加工余量，其堆焊层必须在宽度和高度方向上均需多堆焊4-5mm，为此在加衬垫时需采取一些削薄处理，但组对时其原厚度处必须与待堆焊面平齐。图样二的凹槽也与此相同。
堆焊所用各种衬垫其材质必须与基体材质相同，衬垫的凹槽底部向高度方向过渡时必须有一R.3以上的圆角。
1.4.3 坡口加工时表面不得有挤压或鱼鳞状痕迹，粗糙度不得低于，角度允差为±1°。
1.4.4 槽形待堆焊处的转角必须加工成圆角过渡，其圆角半径不小于3mm。
1.5 所有待堆焊表面必须严格清理干净，彻底去除表面油、锈等杂物, 见金属光泽，并进行100%MT检查。
2 各种零部件堆焊工装的准备
2.1 直径DN150～DN300管子及管件内部堆焊工装
小直径管子管件堆焊时一般采用气保焊堆焊，其工装主要采用卧式车床，如图2.1所示，将工件夹持在车床机头上，将二氧化碳气保焊焊把通过一夹具安装在车床刀架上，根据不同的转速与进刀量进行堆焊作业；

图2.1

2.2 管板表面、封头坡口表面、接管及法兰表面堆焊工装
这几件工件堆焊时，均是将工件夹持在焊接变位机上，安装时必须保证工件的圆心与变位机转盘圆心重合，一般是根据变位机转盘上不同直径的同心圆画出工件的圆周，再将工件放在此圆周上用夹具夹紧即可，如图2.2所示：管板表面堆焊时一般采用带极堆焊，而接管及法兰表面堆焊如非镍基焊材堆焊，采用的是CO2保护焊，镍基焊材堆焊则多是采用手工电弧焊，当采用CO2保护焊时，还需将焊把固定在具有纵向移动的机架上。

图2.2

变位机转盘可从水平位置到垂直位置翻转，这样可根据工件不同的焊接形式使焊接位置始终保持在最佳位置。当用CO2保护焊时若需使焊把有一纵向移动功能时，则仅需在适当的高度制作一平台，将焊把固定在半自动割气割机上，则可实现自动堆焊。
2.3 筒体内表面及重大于2500Kg的筒节坡口表面堆焊工装
由于工件较重且长此时就将工件放在滚轮架上，焊接时可采用各种方法。
3 堆焊顺序
3.1 换热器管板堆焊时变位机转盘处于水平状态，堆焊采用带极堆焊或CO2堆焊，用带极堆焊时从离圆心约100mm处开始向外圆周逐圈堆焊，中心和最外圈一般采用电弧焊或CO2进行补缺，堆焊首先用过渡层焊材，当过渡层全部堆焊完毕并检测合格后，才可进行耐蚀层堆焊。
3.2 法兰及接管堆焊时，先堆焊法兰颈部及接管内表面，再堆焊法兰密封面。
3.3 坡口堆焊--凡需进行坡口堆焊的工件一般均是为了焊接后避免重复热处理，为此坡口堆焊均为镍基焊材，具体堆焊须序如图3.3所示：

图3.3

3.3.1 管板坡口堆焊：将管板安装在变位机转盘中心，使转盘翻转90°，堆焊时按图3.3.1中编号顺序堆焊，在堆焊第3部分时需将转盘回转一定角度，以方便堆焊。堆焊时需保证有足够的加工余量，焊后再按图样规定加工坡口。

图3.3.1
3.3.2 封头上或小型工件双V型坡口
封头上或工件重量小于2500Kg的工件上坡口堆焊时，由于可在变位机上进行，焊接位置可调至最佳，堆焊时按右图所示须序进行堆焊。V型坡口堆焊只需按右图堆焊1、2两处即可。
3.3.3 筒体上双V型坡口
堆焊顺序见左图。堆焊第1部分时筒体放在滚轮架上，堆焊时尽量堆得高一点，堆焊第2部分时将筒节竖直摆放，堆焊第3部分时将筒节放在滚轮架上。堆焊时均采用手工电弧焊，焊后上立车车削坡口至图样规定。

图3.3.3

3.4 筒体堆焊
筒体内部堆焊仅需将筒节放在滚轮架上按工艺堆焊。
3.5 堆焊防变形措施
3.5.1 管板堆焊时必须沿周向堆焊，不得沿径向堆焊。
3.5.2 筒节堆焊时不得采用纵向堆焊，当用带极堆焊时应采用周向逐圈的同心圆堆焊方法。而手工电弧焊堆焊时，采用对称的沿筒体周向的退步法焊接。

3.5.3 各类坡口堆焊时，当焊接第一部分时必须使用周向的对称焊接，焊接第2-3部分时若条件允许也使用沿周向对称退步法焊接，若采用径向焊接时每一处一根焊条焊完后，须在与其对称的方位焊接另一根焊条，下一对称点与前一处需相差90°左右。
3.5.4 局部补焊时可不受以上措施限制。
4 堆焊层质量要求
4.1 采用带极堆焊时焊道搭接量需控制在6～8mm之间，焊条电弧焊堆焊时，焊道间的重叠搭接不得少于焊道宽度。
4.2 堆焊后焊道间高低差不得大于0.5mm，堆焊层表面不允许存在焊道之间及焊缝与基体材料间的咬边缺陷。
4.3 过渡层与耐蚀层堆焊后均需分别进行UT检查，检测焊缝与基体之间的熔合情况和各焊层高度。
4.4 堆焊后及时对飞溅物及焊道两侧的杂质进行清理，堆焊层表面不得存在气孔、夹渣等缺陷。
4.5 堆焊后工件几何尺寸必须符合图样要求，对于焊接变形必须严格加以控制，对于工艺中有要求采取防变形措施的，必须确保措施到位。
4.6 堆焊过程中必须严格控制层间温度，一般为过渡层焊接时层间温度大于耐蚀层堆焊层间温度。
4.7 镍基焊材施焊时，必需保持环境的清洁，减少粉尘的产生，如无法划定专用焊接场地，可采用搭设带排烟设施的简易房在房内施焊。
4.8 堆焊时必需做到认真自检，争取一次施焊合格。

预后热及热处理
Q/GY-A/0-02-2013
1 工艺
1.1 预后热及层间温度、热处理恒温温度、后热时间、热处理恒温时间应按设计图纸、GB150等标准执行。
1.2 需要预热的焊件在整个焊接过程中应不低于预热温度和层间温度。当用热加工法下料、开坡口、清根、开槽或焊监时焊缝(包括点焊)时，亦需考虑预热要求，预热的温度同正式焊接预热温度。在Cr-Mo钢材质的工件上点焊时其预后热要求同正式焊接的预后热要求。
1.3 焊接工艺技术人员根据每台设备(部件)不同材质、壁厚，按照标准计算后具体编制热处理工艺卡。对低合金钢如 16MnR、16MnDR 预热100～150℃，厚度大于60mm时，预热200℃；对Cr-Mo钢预热150～250℃；如材料有消氢要求，消氢温度350～400℃。
1.4 操作者按热处理工艺和热处理设备操作规程进行热处理。
1.5 焊件进炉前炉内需预先升温，其温度不得低于焊接过程中的层间温度要求且不得高于400℃。
1.6 焊件升温至400℃后，加热区升温速度不得超过6500/δ ℃/h，且不得超过200℃，最小可为50℃/h。
1.7 焊件升温期间，加热区内任意长度为5000mm内温差不得大于120℃。
1.8 焊件保温期间，加热区内最高与最低温度之差不宜大于65℃。
1.9 升温和保温期间应控制加热区气氛，防止焊件表面过度氧化。
1.10 焊件温度高于400℃时，加热区降温速度不得超过6500/δ ℃/h，且不得超过260℃，最小可为50℃/h。
1.11 焊件出炉时，炉温不得高于400℃，出炉后应在静止的空气中冷却。
1.12 热处理推荐的恒温温度：20R等600～620℃；16MnR等620℃±20℃；15CrMoR、1.25Cr0.5Mo：680±15℃；2.25Cr1Mo：680～720℃；09MnNiDR等560～580℃；调质高强钢 580±10℃；对于采用以上材料为基层的复合钢板焊后热处理推荐恒温温度：15CrMoR+奥氏体不锈钢600℃；2.25Cr-1Mo+奥氏体不锈钢675℃；16MnR+奥氏体不锈钢550℃。具体温度以热处理工艺为准。
2 预后热
2.1 有预后热要求的焊缝坡口加工时应尽量考虑减少筒节内部的焊接工作量，采用坡口内小外大或外侧双V形的形式。
2.2 采取局部预热时，应防止局部应力过大。预热的范围为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍，且不小于150mm。
2.3 筒体纵、环缝及管子-管板焊缝焊前预热采用履带式电加热器，纵、环缝需先焊里口时加热器固定在外部，内部用保温棉保温，当加热温度达到所需的预热温度时需恒温1h，再行焊接，反之需在内部加热。管子-管板焊缝由于换热管连接的缘故，大大增加了传热速率，需在边加热边焊接的环境下施焊。
2.4 管板环缝、封头斜接管、变径段接管等不规则形体的工件施焊前预热最好采用进炉预热，已钻好孔的管板出炉后需立即封堵好两侧的管孔。
2.5 Cr-Mo材质的焊缝组对尽量采用辅助工装组对，减少点焊工作。如纵、环缝组对可采用抱箍、胀圈组对，接管可用胎具组对，管板相连的环缝可用专用夹具组对，组对后预热，预热后即行焊接。
2.6 局部预热时测温点设置在离焊口30～50mm处。进炉预热时可用炉内的温控仪，但恒温时间必须在3小时以上。
2.7 后热或消氢处理必须在焊后10min内进行。Cr-Mo钢的消氢处理尽量采用进炉的方式，且进炉前炉内温度需预先升至焊件的层间温度。若必需采用局部消氢处理时，需注意在加热器升温过程中焊件温度不得焊缝的层间温度，否则需用火焰加热维持焊件温度。
3 焊接过程中必需随时监控层间温度，层间温度测量点为焊接侧的离焊口30～50mm处，除管子-管板焊口的温度维持采用电加热方法外，其余焊缝的温度维持均采用专用的丙烷气喷枪，当1-2个喷枪无法维持温度时，需将多个喷枪固定在专用的半环形支架上同时加温维持。
4 镍基堆焊时温度维持不得采用火焰加热，以防渗碳。
5 Cr-Mo钢材质施焊过程中一旦发生焊机故障，先行进行温度维持，同时立即检修焊机和热处理炉升温做好消氢处理准备，如焊机一时无法修复，立即进行消氢处理。
6 见证资料齐全，无损检测、整体检查合格，办理审批报告后，方可进行热处理。预焊件应在热处理前焊完，热处理后不得直接在受压部件上施焊。
7 热处理炉内整体热处理
7.1 设备装炉前，合理放置两个强度足够的配套鞍座，保证设备支撑点受力均匀，以防止热处理变形。
7.2 管箱、人孔盖、封头等部件单独热处理时，需将密封面朝上，封头曲面朝下平放在合适的短管上，保证其稳固可靠。
7.3 分段筒体进炉前，两端口利用φ108×6钢管进行米字型加固，且将有内件的筒体转至内件长度方向垂直摆放。
7.4 设备上螺栓不得随炉热处理。
7.5 热处理前，操作者必须提前核实供电情况，避免热处理过程中因突然停电而造成质量事故。
8 Cr-Mo材质工件补焊、焊缝修磨
8.1 补焊处的缺陷必须予以彻底清处，缺陷清除后的凹坑可用渗透或磁粉探伤方法进行检查。凹坑的形状应适宜于焊接。
8.2 补焊前应在包括修补部位外侧5倍板厚(且不小于100mm)的范围内进行预热，预热温度同焊接工艺要求。
8.3 采用平焊、横焊和向下立焊的焊接位置进行补焊，补焊层数不小于两层。
8.4 补焊焊缝余高一般凸起钢材表面1.5～2mm，然后应打磨平整。
8.5 补焊后的表面应进行磁粉或渗透探伤，补焊深度大于4mm者，补焊后尚需进行射线探伤。
8.6 焊缝修磨应在工件消氢处理前且温度不低于预热温度的情况下进行，修磨过程也需采取温度维持措施。
8.7 焊缝修磨或清除缺陷后的凹坑深度，自母材表面起测量不应超过板厚的2/3，如仍有缺陷未清除干净，应在此状态补焊，然后从背后铲根后再作补焊。
9 局部热处理时单侧加热宽度不得小于工件壁厚的3倍，热电偶应设在加热器背面离焊缝30～50mm左右，如设在加热器下面，热电偶与加热器须用20mm硅酸铝保温棉隔开，且热电偶须与件贴紧固定牢固。
10 局部补焊和筒体环焊缝采取局部热处理时，焊缝每侧加热宽度不得小于容器厚度的5倍(且不于100mm)；接管与容器相焊的整圈焊缝热处理时，加热宽度不得小于壳体厚度的6倍(且不小于100mm)。
11 为防止产生有害的温度梯度，在加热带边缘测得的温度应不低于保温温度的1/2。为此，应在加热带外和/或焊缝内侧设置足够宽度的保温带，保温带的宽度一般应为加热带宽度的1倍以上。
12 局部热处时，保温宽度一般为1000～1500mm，要求内外同时进行保温，保温厚度80～100mm。当壁厚大于80mm时，内外须同时布置电加热器进行双面加热。
13 现场热处理设备电源必须使用三相五线制，加热炉必须可靠接地，热处理时应穿戴必要的劳保用品。拆装电加热器时，应先切断电源，佩戴绝缘加厚手套，以防烫伤电击。
14 预后热及热处理区域应无易燃、易爆物品，并配置灭火器。
预后热及热处理完毕，应切断所有电源。
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