锅炉焊接技术总结

第一篇：锅炉焊接技术总结

郑州泰祥热电#1机组发电工程

锅炉焊接工程技术总结

郑州泰祥热电#1机组安装工程受监焊接工程从2006年4月15日焊接1#炉膜式水冷壁第一道口开始，至2007年4月15日，基本具备水压试验的条件，历时12个月的时间，于2007年5月15日，1#锅炉水压试验一次成功。

本焊接工程受监焊口共计11276 道.其中合金钢焊口 5326 道,异种钢焊口876 道,中大径焊口 97道，小径管焊口 10647 道，热处理焊口 74 道。本焊接工程所涉及的材料主要有20G、15CrMoG、12Cr1MoVG，都是我们常见的焊接性比较好的材料。

在焊接施工过程中，我们共投入高压焊工15人，普通焊工40人，共完成11276道I、Ⅱ类焊接接头（Ф76以下杂项不计），无损检测一次合格率为 97.91 %，不合格焊口有218道。对锅炉合金钢部件我们按要求进行了100%复检。

开工伊始，我们依据施工组织总设计，根据公司程序文件编制了《质量目标计划》，并制定了一系列质量管理办法，如《焊接质量管理制度》、《焊接工艺及热处理施工质量保证措施》、《焊接材料管理规定》、《焊接奖惩条例》等。

在施工过程中，我们严格按照《火力发电厂焊接技术规程》来严格规范焊接工作，并按《电力建设施工、验收及质量验评》进行验收。在具体施工过程中，我们主要做了如下工作：每一分项工程开工前，我们及时做好焊前准备工作，包括施工机具、施工人员、焊材等的准备。由焊接技术人员依据焊接施工组织设计编制焊接作业指导书、焊接工艺卡，并对每一位操作人员进行详细的技术交底，并要求每一位操作人员在交底单上签字，高压焊工正式施焊前必须进行岗前练习，合格后方可施焊。我们要求每位焊接人员做好自检工作，及时

填写的自检记录，并做好焊后检查，清理工作。焊接工作完毕后，做好三级检查，四级验收工作，需监理认可签字的，及时填报验收评定表报监理。在焊接工作中我们根据项目部制定的《焊接奖惩条例》对每一位焊工进行考核，调动了焊工的积极性，提高了工程的焊接质量。在焊接资料整理工作中，我们做到了与工程进度同步。

当然在施工中我们也有不少教训，如在水冷壁的焊接施工中，由于部分焊工近期中断焊接工作，操作不太顺手,影响了一次合格率,后来我们加强了现场的培训工作，专门请立新监理公司的焊接监理工程师进行现场示范指导，一次合格率很快就达到95%以上。另外在下降管的施工过程中,我们在监理的指导下，采用焊接反变形措施，避免了以前焊接大径厚壁管变形不容易控制的问题。在施工过程中，我们扬长避短，通过向各方学习，弥补我们的不足，丰富我们的施工管理经验。

总之，在电站建设工作中，焊接专业的重要性不言而喻。安装质量的优劣，很大程度上取决于焊接质量的好坏，任一环节出现纰漏，都有可能造成大的质量事故，甚至危及到机组的正常运行。所以在具体的焊接工作中必须要扎扎实实做好每一步，严把质量关，不留任何隐患，向业主交一个优良工程。

山东迪尔安装集团有限公司

泰祥项目部

2007年5月20日

第二篇：焊接技术总结

焊接技术总结（火电）

**机组为国产超超临界燃煤机组，锅炉本体部分设备由北京巴布科克．威尔科克斯有限公司生产，汽机本体部分为哈尔滨汽轮机厂生产，汽机四大管道为业主委托管道公司配管。该工程在施工过程中的焊接技术质量管理中，在施工单位、监理单位、EPC联合体和业主的共同努力下，作到了制度化有序管理，焊接工程质量控制取得了比较满意的成效，锅炉本体部分在质量监督检查中获得了较高的评价，汽机四大管道部分焊口无损检测一次合格率达到100%，为公司历史最好水平，在同行业中也颇为鲜见，这体现了我公司在工程焊接技术质量管理和焊工技能方面的较高水准，值得进一步总结提高，将好的制度经验推广应用到工程施工中去。以下探讨一下公司在神华国华发电厂二期3#机组焊接施工中的经验和体会。

660MW超超临界燃煤机组的焊接施工管理汽机本体部分的重点有以下几点：

1.四大管道中主蒸汽管道，材质为A335P92，金相组织为回火马氏体，合金成分>10%，在工艺上有几个重点注意事项：1）焊接材料的选用要合理。各种厂家的焊条焊丝，工艺性能差别较大，国内的R717尚未大量采用，进口焊材本工程选用的工艺性能相比最好的德国蒂森。考虑到成本和推广国产焊材，建议在做出合格的焊接工艺评定后推荐采用。2）由于P92金相组织为细小的回火马氏体，在严格执行预热和层间温度监控的前提下，焊接工艺参数应尽可能采用小规范。保证焊接线能量在20KJ/mm以内，焊道宽度和厚度也必须严格按照规范规定执行。3）焊接完成后应冷却到80℃以下完成马氏体转变，然后及时进行热处理。由于条件限制，不能及时进行热处理的焊口，应注意防潮防雨，避免氢致裂纹产生。

2.汽机其他厚壁管道和锅炉集箱、连接管的焊接施工，其他火电公司曾经出现过这样的质量事故：由于焊接技术人员经验欠缺，焊工在实际施工中完全背离焊接工艺卡及施工规范的规定，采用“大规范焊接工艺参数、慢焊速、厚焊道、宽焊道”进行焊接，导致产生粗晶形成裂纹。各同行应当引以为戒，制定焊接工艺卡，应当以焊接工艺评定为依据，并且要指导监督焊工对焊接工艺卡的执行。

3.凝汽器的焊接施工中有两个重点项目：1）凝汽器冷却水管板密封焊施工，要重视特别重视上道工序—切管和胀管的施工质量，必须满足厂家技术要求，焊接前严格按照要求清洗焊接部位。焊接时注意控制区域温度，采取跳焊的焊接顺序。专用焊机的选择也非常重要，上海石化安装公司研制的焊机价格低、可靠性强，远优于其他厂家，但存在层间温度偏高的现象，需要进一步改进。2）凝汽器接颈与低压缸连接的焊接施工，对焊接变形的要求很高，小于10丝。在实际施工中，往往由于工期的要求，过份要求进度，造成变形超标。这点值得引起各相关单位人员的重视。

4.汽机管道的焊接质量控制，注意施工过程中对生产单位进行委托检验工作的监督，切实保证及时按照规范进行检验。

5.管道支吊架的焊接质量检查和验收，由于支吊架往往位于高空，拆架后无法进行检查，应注意控制在施工过程中进行，便于有效控制质量和提高工作效率。

660MW超超临界燃煤机组的焊接施工管理锅炉本体部分的重点在锅炉本体高温再热器和末级过热器两部分：

1.高温再热器进口联箱管排采用了SA-213T91，出口集箱管排采用SA-213T92该材质可焊性良好，但由于其合金含量接近9%，且金相组织为细晶组织，在工艺上要求采用小规范，并且焊道要薄，每层约2mm。管子内加塞可溶性纸，增强根部氩气保护效果。管排U型弯位置采用SA213-SUPER304H、SA213-TP310HCbN超级不锈钢，在工艺上要求采用小规范多层多道焊，焊接过程必修严格控制层间温度不超过150℃。

高温再热器管排非常密集，焊口一旦形成错口等缺陷，不及时处理，以后被其他管排挡住就无法处理，如果割口，要割许多管排，因此必须加强施工过程中的质量控制，及时检查、及时发现、及时处理。由于管排壁厚只有4mm，死区位置难免漏焊，容易造成重大安全质量隐患，因此焊缝盖面情况也是重点检查项目之一。

2.末级过热器管排焊口为SA-213T92，壁厚为进口8mm出口12mm，在打底焊时容易产生裂纹，因此在工艺上有几点重点注意事项： 1）焊前预热采用电加热方式保证钢材加热的均匀性，严格控制层间温度按照规范执行，焊后及时后热；2）采用未带电流衰减特性的逆变焊机进行氩弧焊施工时，注意一些操作手法：钨极不得磨太尖，尖头最好保持在φ0.3~0.3并带圆弧，便于划擦引弧时不断钨极，减少焊缝夹钨缺陷；打底焊时的收弧衰减，收弧必须将电弧引到坡口面衰减，熄弧后立即将焊枪返回到熔池处氩气后延保护10秒左右，随后仔细检查有无裂纹，并用角磨机打磨收弧部位，确认无裂纹后在接头焊接。盖面焊时中间接头的收弧衰减可收弧在焊缝上，衰减方向顺焊缝前进方向，同样应进行氩气后延保护并检查打磨；整个焊口终点接头必须添饱满熔池铁水，使收弧部位略厚，同样应进行氩气后延保护，时间适当加长，并检查打磨。

以上是施工中的焊接质量控制重点。

在焊接质量控制中，应注重过程控制，在焊接施工文件准备、焊工管理、焊材管理、焊接工艺卡执行监督、焊接质量检验等各个环节，形成规范的制度并严格有序地执行实施，再对焊接质量控制重点项目进行严格监控，一般就能达到比较满意的质量管理成效。

第三篇：焊接技术总结

焊接技术小结

一、焊接材料的选用

1、选择焊条的基本要点 1.1同种钢材焊接时焊条选用

1.1.1考虑焊缝金属力学性能和化学成分 1.1.2考虑焊接构件使用性能和工作条件 1.1.3考虑焊接结构特点及受力条件 1.1.4考虑焊接施工条件和经济效益 1.2异种钢焊接时焊条选用

1.2.1强度级别不同的碳钢+低合金钢（或低合金钢+低合金高强钢）

可按两者之中强度级别较低的钢材选用焊条。但是，为了防止焊接裂纹，应按强度级别较高、焊接性较差的钢种确定焊接工艺，包括焊接规范、预热温度及焊后热处理等。1.2.2低合金钢+奥氏体不锈钢

应按照熔敷金属化学成分限定的数值来选用焊条，一般选用铬和镍含量较高的、塑性和抗裂性较好的0Cr25Ni13型奥氏体钢焊条，以避免因产生淬硬组织而导致裂纹，但应按焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺。

1.2.3不锈钢复合板

应考虑对基层、覆层、过渡层的焊接要求选用三种不同性能的焊条。对基层（碳钢或低合金钢）的焊接，选用相应强度等级的结构钢焊条；覆层直接与腐蚀介质接触，应选用相应成分的奥氏体不锈钢焊条；关键是过渡层（即覆层与基层交界面）的焊接，必须考虑基体材料的稀释作用，应选用铬和镍含量较高、塑性和抗裂性好的0Cr25Ni13型奥氏体钢焊条。1.3焊条选用也可以按以下简单的经验原则（1）等强度原则（2）同成分原则（3）抗裂纹原则（4）抗气孔原则（5）低成本原则

（6）等韧性原则（7）焊件厚度原则

1.4各类焊条的使用注意要点

J421、J422、J423、J424、J422Fe焊条。按照一般使用焊条的操作方法，不会发生什么特殊问题，但必须注意以下几点：要保持适当弧长，通常为2~3mm，过长易产生气孔、咬边等恶化焊缝质量；焊条摆动宽度一般只能相当于焊条直径的3倍，最多不得超过4倍；避免使用大的焊接电流，否则容易产生气孔和咬边。这类焊条焊前一般不必烘干。

二、预热

1.焊前预热的主要作用

1.1预热能减缓焊后的冷却速度，有效防止裂纹的产生

适当延长800~500℃区间的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，避免产生氢致裂纹，同时也可减少焊缝及热影响区的淬硬程度，提高焊接接头的抗裂性

1.2预热可降低焊接应力

均匀的局部预热或整体预热，可以减少工件各部分的温度差（也称为温度梯度），这样，一方面降低了焊接应力，另一方面降低了焊接应变速率，从而有利于避免产生焊接裂纹 1.3预热可以降低焊接结构的约束度

预热对降低角接接头的约束度尤为明显，随着预热温度的提高，裂纹发生率下降

1.4预热还可以提高焊接生产率

由于工件具有了比较高的初始温度，再吸收较少的热量即可达到熔化温度，可以提高焊接速度。

1.5注意事项：

1）不同钢号相焊时，预热温度按要求较高的钢号选取

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倍范围，且不小于100mm 3）需要预热的焊件在整个焊接过程中的温度应不低于预热温度

4）当用热加工法下料、开坡口、清根、开槽或施焊临时焊缝时，亦须考虑预热要求

三、后热

1.1加速扩散氢的逸出，防止产生延迟裂纹

后热特别对防止强度等级较高的低合金钢和约束较大的焊接结构产生延迟裂纹十分有效，所以后热也称消氢处理 1.2有利于降低预热温度

后热的温度及保温时间与工件厚度有关，一般后热的温度取200~350℃，保温不低于0.5h。由于在热处理的过程中可以达到除氢的目的，所以焊后要立即进行热处理的焊件就不需要再进行后热处理。但是如果焊后不能立即进行热处理而焊件又必须除氢时，则需焊后立即做后热处理，否则，有可能在热处理之前的放置期内产生延迟裂纹

四、焊后热处理

1.焊接热处理的目的

1）降低或消除焊接残余应力

2）消除焊接热影响区的淬硬组织，改善焊接接头组织与性能

3）促使残余氢逸出，有利于防止延迟裂纹，如500MPa级且有延迟裂纹倾向的低合金结构钢 4）提高结构的几何稳定性

5）增强构件抵抗应力腐蚀的能力

五、减小焊接残余应力的措施

减少焊接残余应力和改善残余应力的分布可以从设计和工艺两个方面来解决问题，如果设计时考虑的周到，往往比单纯从工艺上解决问题要方便的多。如果设计不合理，单纯从工艺措施方面是难以解决问题。因此，在设计焊接结构时要尽量合理制定减小焊接应力和改善焊接应力的设计方案，在制造过程中再采取一些必要的工艺措施，使焊接应力降到最低程度。

1、设计措施

在设计阶段就应考虑采取合适的办法来减少焊接残余应力。用以限制焊接残余应力的主要设计原则有以下几点。1）使焊缝长度尽可能最短 2）使板厚尽可能最小 3）使焊脚尽可能最小

4）断续焊缝与连续焊缝相比，优先选用断续焊缝 5）角焊缝与对接焊缝相比，优先选用角焊缝

6）采用对接焊缝连接的构件应（在垂直焊缝方向上）具有较大的可变形长度 7）复杂构件最好采用分部件组合焊接

2、工艺措施

1）合理选择装配和焊接顺序，调整残余应力分布。结构的装配顺序对残余应力的影响较大 2）缩小焊接区与结构整体之间的温差

3）降低接头局部的约束度 4）锤击焊缝

第四篇：锅炉、压力容器和管道焊接技术的新发展

锅炉、压力容器和管道焊接技术的新发展

近10年来，国内外锅炉、压力容器和管道的焊接技术取得了引人注目的新发展。随着锅炉、压力容器和管道工作参数的大幅度提高及应用领域的不断扩展，对焊接技术提出了愈来愈高的要求。所选用的焊接方法、焊接工艺、焊接材料和焊接设备首先应保证焊接接头的高质量，同时必须满足高效、低耗、低污染的要求。因此，在这一领域内，焊接工作者始终面临复杂而艰巨的技术难题，要求不断寻求最佳的解决方案。通过不懈的努力已在许多关键技术上取得重大突破，并在实际生产中得到成功的应用，取得了可观的经济效益，使锅炉、压力容器和管道的焊接技术达到了新的发展水平。鉴于锅炉、压力容器和管道涉及到许多重要的工业部门，其中包括火力、水力、风力，核能发电设备，石油化工装臵，煤液化装臵、输油、输气管线，饮料、乳品加工设备，制药机械，饮用水处理设备和液化气储藏和运输设备等，焊接技术的内容是相当广泛的。本文因篇幅所限，仅就锅炉、压力容器和管道用钢，先进的焊接方法和焊接过程机械化和自动化三方面的新发展作如下概括的介绍。锅炉压力容器和管道用钢的新发展1锅炉用钢的新发展在锅炉、压力容器和管道用钢这三类钢中，锅炉用钢的发展最为迅速。这主要是近10年来，火力发电站用燃料—煤炭的供应日趋紧张，降低燃料 的消耗已成为世界性的迫切需要。为此，必须提高锅炉的效率。通常锅炉效率每提高5%，燃料的消耗可降低15%.而锅炉的效率基本上取决于其运行参数—蒸汽压力和蒸汽温度。最近，上海锅炉厂生产600~670MW超临界锅炉的蒸汽压力为254bar，过热蒸汽温度为569℃，锅炉的热效率约为43%.如果锅炉的运行参数提高到特超临界级，即蒸汽压力为280bar蒸汽温度为620℃，锅炉的热效率可提高到47%.目前世界上特超临界锅炉的最高工作参数为350bar/700℃/720℃，锅炉的热效率达到了50%.这里应当强调指出，随着锅炉效率的提高，锅炉烟气中的SO2、NOX和CO2的排放量逐渐下降。因此从减少大气污染的角度出发，设计制造高工作参数的特超临界锅炉也是必然的发展趋势。锅炉蒸汽参数的提高直接影响到锅炉受压部件的强度性能。在超临界和特超临界工作条件下，锅炉的主要部件，如膜式水冷壁，过热器，再热器、高压出口集箱和主蒸汽管道的工作温度均已达到钢材蠕变温度范围以内。制作这些部件的钢材在规定的工作温度下，除了具有足够的蠕变强度（或105h高温持久强度）外，还应具有高的耐蚀性和抗氧化性以及良好的焊接性和成形性能。从锅炉主要部件用钢的发展阶段来看，即便是工作温度相对较底的水冷壁部件，也必须采用铬含量大于2%的Cr-Mo钢或多组元的CrMoVTiB钢。按现行的锅炉制造规程，这类低合金钢，当管壁厚度超过规定的界限时，焊后必须进行热处理。由于

膜式水冷壁的外形尺寸相当大，工件长度一般超过30m，焊后热处理不仅延长了生产周期，而且大大提高了制造成本。为解决这一问题，国外研制了一种专用于膜式水冷壁的新钢种7CrMoVTiB1010.最近，该钢种已得到美国ASME的认可，并已列入美国ASME材料标准，钢号为A213-T24.这种钢的特点是含碳量控制在0.10%以下，硫含量不超过0.010%，因此具有相当好的焊接性。焊前无需预热。当管壁厚度不大于10mm，焊后亦可不作热处理。在特超临界的蒸气参数下，当蒸气温度达到700℃，蒸气压力超过370bar时，水冷壁的壁温可能超过600℃。在这种条件下，必须采用9%Cr或12%Cr马氏体耐热钢。这些钢种对焊接工艺和焊后热处理提出了严格的要求，必须采取特殊的工艺措施，才能确保接头的焊接质量。对于锅炉过热器和再热器高温部件，在超临界和特超临界蒸汽参数下，其工作温度范围为560~650℃。在低温段通常采用9~12%Cr钢，从高温耐蚀性角度考虑，最好选用12%Cr钢。在600℃以上的高温段，则必须采用奥氏体铬镍高合金耐热钢。根据近期的研究成果，对于高温段过热器和再热器管件，为保证足够高的高温耐蚀性和抗氧化性，应当选用铬含量大于20%的奥氏体钢，例如25Cr-20NiNbN（HR3C），23Cr-18NiCuWNbN（SAVE25），22Cr-15NiNbN（TempaloyA-3），和20Cr-25NiMoNbTi（NF709）等。在相当高的蒸汽参数下（375bar/700℃）下，在过热器出口段，由于奥氏体钢蠕变

强度不足，不能满足要求，而必须采用镍基合金，如Alloy617.现代奥氏体耐热钢与传统的奥氏体耐热钢相比，其最大特点是含有多组元的碳化物强化元素，从而在很大程度上提高了钢材的蠕变强度。对于超临界锅炉机组的高压出口集箱和主蒸汽管道等厚壁部件主要采用改进型的9-12%Cr马氏体铬钢。9~12%马氏体铬钢的发展规律与前述的奥氏体耐热钢相似，即从最原始的Cr-Mo二元合金向多组元合金演变，其主攻方向是尽可能提高钢材的高温蠕变强度，减薄厚壁部件的壁厚，以简化制造工艺和降低制造成本。上述钢种由于严格控制了碳、硫、磷含量，焊接性明显改善。在国外超临界和特临界锅炉已逐步推广应用，取得了可观的经济效益。2压力容器用钢的新发展近年来，压力容器用钢的发展与锅炉用钢不同，其主攻方向是提高钢的纯净度，即采用各种先进的冶炼技术，最大限度地降低钢中的有害杂质元素，如硫、磷、氧、氢和氮等的含量。这些冶金技术的革新，不仅明显地提高了钢的冲击韧性，特别是低温冲击韧性，抗应变时效性、抗回火脆性、抗中子幅照脆化性和耐蚀性，而且可大大改善其加工性能，包括焊接性和热加工性能。对比采用常规冶炼方法和现代熔炼方法轧制的16MnR钢板的化学成分和不同温度下的缺口冲击韧度和应变时效后的冲击韧性，数据表明，超低级的硫、磷、氮含量显著地提高了普通低合金钢的低温冲击韧度和抗应变时效性。高纯净化对深低温用9%Ni钢的极限工作温

度（-196℃）下的缺口冲击韧度也起到相当良好的作用，按美国ASTMA353和A553（9%Ni）钢标准，该钢种在-196℃冲击功的保证值为27J.但按大型液化天然气（LNG）储罐的制造技术条件，9%Ni钢壳体-196℃的冲击功应70J，相差2.6倍之多。这一问题也是通过9%Ni钢的纯净化处理而得到完满的解决。同时还大大改善了9%Ni钢的焊接性。焊接不必预热，焊后亦无须热处理。对于厚度30mm以下的9%Ni钢，焊前不必预热，焊后亦无需热处理。这对于大型（10万m3以上）LNG储罐的建造，具有十分重要的意义。把9%Ni钢标准的化学成分和力学性能并与高纯度9%Ni钢相应的性能进行对比，它们之间的明显差异。在高压加氢裂化反应容器中，由于工作温度高于450℃，壳体材料必须采用2.25CrlMo或3CrlMo低合金抗氧钢。但这类钢在450℃以上温度下长期使用时，会产生回火脆性，使钢的韧性明显下降，给加氢反应的安全运行造成隐患。近期的大量研究证明，上列铬钼钢的回火脆性主要起因于钢中P、Sn、Sb和As等微量杂质。合金元素Si和Mn也对钢的回火脆性起一定的促进作用。因此必须通过现代的冶金技术，把钢中的这些杂质降低到最低的水平。目前，许多国外钢厂已提出严格控制钢中杂质含量的供货技术条件。现代炼钢技术能够达到了最低杂质含量的上限，可大大降低2.25CrlMo和3CrlMo钢的回火脆性敏感性，其回火脆性指数J低于100，而普通的2.25Cr-lMo钢的J指数高达300.由此

可见，压力容器用钢的纯净化是一种必然的发展趋势。近几年来，各类不锈钢在金属结构制造业中应用急速增长，其年增长率为5.5%，2003年世界不锈钢消耗量为2150万吨，其中我国不锈钢的用量占54.2%极大部分用于各种压力容器和管道，包括部分输油输气管线。为满足各种不同的运行条件下的耐蚀性要求，并改善不同施工条件下的加工性能，近期开发了多种性能优异的不锈钢，其中包括超级马氏体不锈钢、超级铁素体不锈钢，铁素体—奥氏体双相不锈钢和超级铁素体—奥氏体不锈钢。这些新型不锈钢的共同特点是超低碳、超低杂质含量、合金元素的匹配更趋优化，不仅显著提高了其在各种腐蚀介质下的耐蚀性，而且大大改善了焊接性和热加工性能。在一定的厚度范围，超级马氏体不锈钢焊前可不必预热，焊后亦无需作热处理。这对于大型储罐和跨国海底输油输气管线的建设具有重要的经济意义。目前已在压力容器和管道制造中得到实际应用的马氏体不锈钢、铁素体—奥氏体双相不锈钢和超级双相不锈钢，这些不锈钢合金系列与常规不锈钢之间存在较大的差异。3管道用钢的新发展管道用钢的发展在很多方面与前述的锅炉与压力容器用钢相似。实际上很多钢种和钢号都是相同的，其中只有输气管线用钢可以认为是独立的分支。近10年来，输送管线的工作应力已从40bar提高到100bar，甚至更高。最近台湾省建造了一座1600MW抽水蓄能电站，其压水管道采用了X100型（屈服强度

690Mpa）高强度钢。目前在世界范围内，输送管线中采用的最高强度级别的钢种为X80型，相当于我国标准钢号L555，其最低屈服强度为555Mpa.国外已计划将X100型高强度钢用于输送管线。鉴于管线的焊接都在野外作业，要求钢材具有良好的焊接性，因此管线用钢多采用低碳，低硫磷的微合金钢，并经热力学处理。锅炉、压力容器和管道焊接方法的新发展锅炉、压力容器和管道均为全焊结构，焊接工作量相当大，质量要求十分高。焊接工作者总是在不断探索优质、高效、经济的焊接方法，并取得了引人注目的进步。以下重点介绍在国内外锅炉、压力容器与管道制造业中已得到成功应用的先进高效焊接方法。1锅炉膜式水冷壁管屏双面脉冲MAG自动焊接生产线为提高锅炉热效率，节省材料费用，大型电站锅炉式水冷壁管屏均采用光管＋扁钢组焊而成。这种部件的外形尺寸与锅炉的容量成正比。一台600MW电站锅炉膜式水冷壁管屏的拼接缝总长已超过万米。因此必须采用高效的焊接方法。在上世纪90年代以前，国内外锅炉炉制造厂大多数采用多头（6~8头）埋弧自动焊。在多年的实际生产中发现，这种埋弧焊方法存在一致命的缺点，即埋弧焊只能从单面焊接，管屏焊后不可避免会产生严重的挠曲变形。管屏长度愈长，变形愈大，必须经费工的校正工序。不仅提高了生产成本，而且延长了成产周期。因此必须寻求一种更合理的焊接方法。上世纪80年代后期，日本三菱重工率先开发膜式水冷

壁管屏双面脉冲MAG自动焊新焊接方法及焊接设备，并成功地应用于焊接生产。这种焊接方法在日本俗称MPM法，其特点是多个MAG焊焊头从管屏的正反两面同时进行焊接。焊接过程中，正反两面焊缝的焊接变形相互抵消。管屏焊接后基本上无挠曲变形。这是一项重大的技术突破。经济效益显著。数年后哈尔滨锅炉厂最先从日本三菱公司引进了这项先进技术和装备，并在锅炉膜式壁管屏拼焊生产中得到成功的应用。之后，逐步在我国各大锅炉制造厂推广应用，至今已有十多条MPM焊接生产线正常投运。管屏MPM焊接的主要技术关键是必须保证正反两面的焊缝质量，包括焊缝熔深，成形和外形尺寸基本相同。这就要求在仰焊位臵的焊接采用特殊的焊接工艺—脉冲电弧MAG焊（富氩混合气体）。焊接电源和送丝系统应在管屏全长的焊接过程中产生稳定的脉冲喷射过渡。因此必须配用高性能和高质量的脉冲焊接电源和恒速送丝机。这些焊接设备的性能和质量愈高，管屏反面焊缝的质量愈稳定，合格率愈高。实际上，哈锅厂从日本三菱重工引进的原装机只配用了晶闸管控制的第二代脉冲MIG/MAG焊电源，送丝机也只是传统的等速送丝机，管屏反面焊缝的合格率达不到100%，总有一定的返修量，为进一步改进膜式壁管屏MPM焊机的性能，最近国产的管屏MPM焊机配用了第三代微要控制逆变脉冲焊接电源和测速反馈的恒速送丝机，明显提高了反面焊缝的合格率。2锅炉受热面管对接高效焊接法锅炉受热

面过热器和再热器部件管件接头的数量和壁厚，随着锅炉容量的提高而成倍增加，600MW电站锅炉热器的最大壁厚已达13mm，接头总数超过数千个。传统的填充冷丝TIG焊的效率以远远不能满足实际生产进展的要求，必须采用效率较高的且保接头质量的溶焊方法。为此，哈锅和上锅相继从日本引进了厚壁管细丝脉冲MIG自动焊管机，其效率比传统的TIG焊提高3~5倍。后因经常出现根部未焊透和弧坑下垂等缺陷而改用TIG焊封底MIG焊填充和盖面工艺，改进的焊接工艺虽然基本上解决了根部未焊透的问题，但降低了焊接效率，增加了设备的投资，同时也使操作程序复杂化。最近，上锅，哈锅又从国外引进了热丝TIG自动焊管机。热丝TIG焊的原理是将填充丝在送入焊接熔池之前由独立的恒压交流电源供电。电阻加热至650~800℃高温，这就大大加速了焊丝的熔化速度，其熔敷率接近于相同直径的MTG焊熔敷率。另外，TIG方法良好的封底特性确保了封底焊道的熔质量，因此，热丝TIG焊不失为小直径壁厚管对接焊优先选择的一种焊接方法。然而不应当由此全面否定脉冲MIG焊在小直径壁厚管对接中应用的可行性。曾通过大量的试验查明，在厚壁管MIG焊对接接头中，根部末焊透90%以上位于超弧段，而弧坑下垂起因于连续多层焊时熔池金属热量积聚导致过热。如将焊接电源电弧的功率作精确的控制，则完全可以消除上述缺陷的形成。但由于引进的MIG焊自动焊管机原配的焊接电源为晶闸管脉

冲电源，无法实现电弧功率的程序控制如改用当代最先进的全数字控制逆变脉冲焊接电源或波形控制脉冲焊接电源（计算机软件控制小），则可容易地按焊接工艺要求，对焊接电弧的功率作精确的控制，确保接头的焊接质量。我们建议对现有的管子对接自动焊MIG焊机组织二次开发，将原有的晶闸管焊接电源更换成全数字控制逆变脉冲焊接电源，并采用PLC和人机界面改造控制系统，充分发挥MIG焊的高效优势。3厚壁容器纵环缝的窄间隙埋弧焊厚壁容器对接缝的窄间隙埋弧焊是一种优质、高效、低耗的焊接方法。自1985年哈锅从瑞典ESAB公司引进第一台窄间隙埋弧焊系统以来，窄间隙埋弧焊已在我国各大锅炉、化工机械和重型机械等制造厂推广使用，近20年的实际生产经验表明，窄间隙埋弧焊确实是厚壁容器对接焊的最佳选择。为进一步提高窄间隙埋弧焊的效率，国内外推出串列电弧双丝窄隙埋弧焊工艺与设备，但至今未得到普遍推广应用。这不仅是因为增加了操作的难度，更主要的是交流电弧的焊道成形欠佳，不利于脱渣，容易引起焊缝夹渣。最近，美国林肯（Lincoln）公司向中国市场推出交流波形参数（脉冲宽度、正半波电流值、脉冲频率，脉冲波形斜率）可任意控制的AC/DC1000型埋弧焊电源。采用这种新一代的计算机控制埋弧焊电源，可使串列电弧双丝埋弧焊的工艺参数达到最佳的组合。不但可以获得窄间隙埋弧焊所要求的焊道形成，而且还可进一步提高交流电弧焊丝的

熔敷率。可以预期，波形控制AC/DC埋弧焊电源的问世必将对串列电弧双丝窄间隙埋弧焊的推广应用作出积级的贡献。4大直径厚壁管生产中的高效焊接法随着输送管线工作参数不断提升，大直径厚壁管的需求量急剧增加，制造这类管材量经济的方法是将钢板压制成形，并以1条或2条纵缝组焊而成。由于厚壁管焊接工作量相当大，为提高钢管的产量，通常采用3丝，4丝或5丝串列电弧高速埋弧焊。5丝埋弧焊焊接16mm厚壁管外纵缝的最高焊接速度可达156m/h，焊接38mm厚壁管外纵缝的最高焊接速度可达100mm/h.最近，我国某钢铁公司将投资数十亿建设一条大直径厚管生产线，其中内外纵缝焊接机拟采用5丝串列电弧高速埋弧焊工艺。为确保达到最高焊缝质量标准，最好配用高性能的PowerwaveAC/DC1000数字控制焊接电源。5风力发电站生产中的高效焊接方法众所周知，我国当前正面临电力十分紧张的状况，而且火力发电厂烟气大量排放对大气的污染也令人担忧。因此发展绿色能源已成为世人关注的焦点。在世界范围内风力发电作为一种可再生的清洁能源因运而生，产并以相当高的速度发展，年增长率约为20%.近来，我国也开始重视风力发电的建设，制定相应的规划，可望在今后5年内将有较快的发展。风力发电站主要由基础、底座、立柱、风力涡轮发电机和馈电系统等组成，其中底座和立柱为焊接结构，采用不同厚度的低碳钢或低合金钢板卷制而成。锥形立柱总

长可达100m，底部最大直径为4.8m，壁厚40~70mm，项部直径约1.7m，壁厚12~35m.总重量约80T.每根立柱熔敷金属的重量约700—1500Kg.可见焊接工作量相当可观而且必须采用高效焊接法。最近瑞典ESAB公司专为风力发电站立柱焊接推出两对双丝串列电弧埋弧焊接法（Tandem-Twin）。如采用4根￠时2.5mm的焊丝，最高熔敷率可达38Kg/h，而普通的单弧双丝焊（TwinArc）的熔敷率仅为15Kg//h.锥体简身纵缝采用两对双丝串列电弧焊，配用的焊接电源型号相应为LAF1250和TAF1250.立柱环缝采用焊接操作机与头尾架翻转机组合的专用焊接装臵，头架转盘由交流伺服电机驱动，可精确控制工件旋转速度，以确保焊缝的高质量。锅炉、压力容器和管道焊接自动化的新发展在我国锅炉、压力容器和管道制造行业中，各大中型企业的焊接机械化和自动化程度相对较高，像哈锅，上锅这样的企业已达到80%以上。不过，在国际上对焊接机械化和自动化作了重新定义。焊接机械化是指焊接机头的运动和焊丝的给送由机械完成，焊接过程中焊头相对于接缝中心位臵和焊丝离焊缝表面的距离仍须由焊接操作工监视和手工调整。焊接自动化是指焊接过程自启动至结束全部由焊机的执行自动完成。无需操作工作任何调整，即焊接过程中焊头的位臵的修正和各焊接参数的调整是通过焊机的自适应控制系统实现的。而自适应控制系统通常由高灵敏传感器，人工智能软件、信息处理器和快速反应的精密执行机构

等组成。按照上述标准来衡量，我国锅炉，压力容器和管道焊接的自动化率是相当低的。极大多数仅实现了焊接生产的机械化。因此，为加速本行业焊接生产现代化的进程，增强企业的核心竞争力，应尽快提高焊接自动化的程度。按照当前中央提出的“以人为本”的理念。焊接自动化具有更深刻的意义。它不仅仅是提高了焊接生产率和稳定了焊接质量，而更重要的是使焊工远离了有害的工作环境，减轻或消除了职业病的危害。以下列举几个在压力容器和管道制造中已得到实际应用现代化自动焊接装备实例。以说明其基本结构和功能以及在焊接生产中所发挥的作用。1厚壁压力容器对接接头的全自动焊接装备德国Babcock-Borsig公司与瑞典ESAB公司合作于1997年开发了一台大型龙门式全自动自适应控制埋弧装备。专用于、厚壁容器筒体纵缝和环缝的焊接。自1998年正式投运至今使用状况良好，为了型厚壁容器对接缝的自动埋弧焊开创了成功的先例。该装备配臵了串列电弧双丝埋弧焊焊头，由计算机软件控制的ABW系统（AdaptiveBattWelding）和激光图像传感器。在焊接过程中激光图像传感器连续测定接头的外形尺寸，测量数据通过计算机由智能软件快速处理，并确定所要求的焊接参数和焊头位臵。也就是说每焊道的尺寸和焊道的排列是由系统的软件以自适应的方式控制的。系统软件可调整每一填充焊道的4个焊接参数：焊接速度，焊接电流，焊道的排列和各填充层

和盖面层的焊道数。因此，该系统可使实时焊接参数自动适应接头整个长度上横截面和几何尺寸的偏差。焊接速度是控制不同区域内的熔敷金属量，而焊接电流是控制焊道的高度和熔敷金属量。焊道的排列是决定每层焊道间的搭接量。每层的焊道数则取决于每层的坡口宽度。该设备的主控制器和监视器以PC机为基础。多年的使用经验表明，该装备不仅大大提高厚壁容器的焊接生产率，而且确保形成无缺陷的厚壁焊缝，同时显著降低了焊工劳动强度，改善了工作环境。2厚壁管件全自动多站焊接装臵火力和核电站的主蒸汽管道，其壁厚已超过100mm，焊接工作量相当大，迫切需要实现焊接生产的全自动化，以提高生产率。每个焊接工作站由焊接操作机，翻转机构，滚轮架，夹紧装臵和焊接机头及焊接电源等组成。所有的焊接工作站由中央控制器集成控制。适用的管径范围为139~558mm，壁厚18~100mm.管件长度大于1800mm.可全自动焊接直管对接，直管与弯管接头，直管与法兰以及直管与端盖对接接头。焊接方法采用窄坡口热丝TIG焊。在该自适应控制系统中，采用黑白摄像机检测坡口边缘的位臵。采用彩色摄像机监控电弧和填充丝的位臵。通过检则焊丝加热电流控制填充丝的垂直方向的位臵。这种控制方法是利用黑白摄像机的图像，经过计算机图像处理，确定内外边缘的照度差。当焊接条件变化时，系统将自动调整摄相机快门的曝光时间。以达到给定的照度，使焊枪始终保持在焊接开始

时调整好的位臵。壁厚管件全自动多站焊接装臵基本上实现了焊接作业无人操作。只需要一名操作人员在主控制室内设臵管件的原始条件并在焊接过程中进行监控。这种全自动焊接装臵已在日本三菱重工公司投入生产试用。3大直径管对接全位臵自TIG焊机大直径管对接的全位臵TIG焊是一项难度很大的焊接作业，培养一名技能高度熟练的焊工需要耗费大量的人力和物力，而且产品的焊接质量还取决于焊工自身多年积累的生产经验。为了克服对焊工技能的依赖性，消除人为因素对产品焊接质量的不利影响，产生了开发模拟高级熟练焊工的智能和操作要领的全自动焊管机的想法。该自动焊管机可用于直径165—1000mm，壁厚7.0—35.0mm的不锈钢管环缝的全位臵焊，并采用窄间隙填丝TIG焊（单层单道焊工艺）。焊机的自动控制系统采用了视觉和听觉传感器，由计算机程序控制执行机构，模仿熟练焊工的反应和动作。自适应控制和质量监控系统的作用原理为，自适应控制主要是通过视觉传感器实时检测的信息和计算机图像处理，按模糊逻辑规则，实时控制钨极相对于坡口边缘的位臵，填充焊丝相对于钨极的位臵以及决定焊接熔池尺寸的焊接参数。而焊缝质量的监控系统则按照激光视频传感器，听觉传感器和电流传感器的信息实时修正焊接熔池尺寸，焊道形状，钨极尖端的形状，电弧燃烧的稳定性和焊接电流，以保证焊缝质量的一致性。在自适应控制系统中，安装在焊枪前侧的视觉传感器

（摄像机）起主要作用，将所摄取的对接区图像输入到计算机，根据计算机软件图像处理结果，可以定量检测钨极相对于坡口边缘的位臵，填充焊丝相对于钨极的横向位移，以及焊接熔池的尺寸及钨极的损耗。激光视频传感器是由摄像机和激光聚光灯组成，安装在焊枪的后侧。所形成的图像可用来测定焊道边缘的润温角，即焊道表面与坡口侧壁之间的角度。控制系统根据这些信息，对焊接参数进行自适应控制。自适应计算方法的工原理如下。焊接过程中，为调整钨极的位臵，引用了模糊逻辑理论，即所谓奇数理论。当前节距内钨极位臵的修正速度是按所测定的钨极位移量和前一节距内的修正速度计算的，以此来保证修正精度。上述大直径管全自动全位臵焊管机已在电站锅炉安装工程中得到实际的应用，取得了令人满意的效果。

第五篇：镁合金焊接技术总结

镁合金焊接技术的研究及发展

余福庆

（机械学院 材料成型及控制工程 201007110）摘要 ： 镁合金在航空航天、汽车、电子等领域具有广阔的应用前景, 焊接技术已经成为制约其应用的技术关键。介绍了镁合金的物理特性及应用特点。通过对国内焊接的研究现状及成果进行分析，简述了镁合金的应用情况及其焊接特点，介绍了镁合金的钨极氩弧焊，电子束焊及电阻点焊，搅拌摩擦焊，激光焊等常用的几种焊接方法及其研究。总结了各类焊接方法的特点，并指出镁合金焊接研究中存在的问题，并对镁合金焊接研究及应用进行了展望。

关键词：

镁合金 焊接 研究现状

Research and development of magnesium alloy welding technology

Yu Fuqing Mechanical College Material Forming and Control Engineering 201007110 Abstrac：Magnesium alloy has a broad application prospects in the field of aerospace, automotive, electronics, welding technology has become a key technology for restricting its application.The physical properties of magnesium alloy and application characteristics.Through the analysis of the research status and achievements of domestic welding, briefly the application of its welding characteristics of magnesium alloy, magnesium alloy gas tungsten arc welding, electron beam welding and resistance spot welding, friction stir welding, laser welding etc.several commonly used welding method and its research status.Summarizes the characteristics of the various types of welding methods, and pointed out that the problem exists in the magnesium alloy welding research, and magnesium alloy welding research and application prospects.Key words： magnesium alloy;welding;research status 一，镁合金物理化学特性与焊接特性

镁合金的密度小,约为1178 g/ cm3 ,是铝的2/ 3 ,钢的1/ 4。同时,镁合金还具有高的比强度、比刚度、减震性和导热性,较好的可切削性和可回收性,因而被称为21 世纪的“绿色”工程材料。随着镁合金的冶炼技术不断提高和人们对能源、环保的高度重视,镁合金成为迅速崛起的一种工程材料,采用镁合金结构件可以大大减轻结构重量,降低生产成本。因此它在汽车、摩托车、航空航天等领域具有巨大的应用前景。镁合金作为一种新型高性能结构材料,在实际应用中不可避免地采用连接结构,而焊接无疑是优先选择的连接方法之一。由于镁合金的熔点低,线膨胀系数和导热率高,与氧、氮的亲和力强,焊后易形成夹杂和脆性相,易产生焊接变形和热裂纹,使焊接接头的力学性能下降,因此,焊接已成为制约镁合金结构件广泛应用的障碍之一。针对镁合金焊接的特点和难点,应采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度快的高效焊接方法。近些年来出现的新工艺,如 钨极氩弧焊，电子束焊及电阻点焊，搅拌摩擦焊，激光焊等常用的几种焊接方法。

二，镁合金新工艺焊接方法分析及对比 钨极氩弧焊

钨极氩弧焊(TIG)是最早用于镁合金材料焊接的方法之一，目前，也是镁合金最常用的焊接方法。由于镁合金的特点，其氩弧焊一般采用交流电源，以去除氧化膜。由于镁合金热膨胀系数大，易产生焊接裂纹、焊后变形等缺陷，需要采用夹具系统固定、坡口预处理、焊前焊后热处理等措施，以保证获得性能良好的焊接接头。镁合金TIG 过程中主要存在气孔、夹杂和热裂纹等缺陷，利用活性焊接可以改善镁合金TIG 时存在的熔深浅的缺点。

电子束焊

镁合金因具有较低的熔点、较高的化学活性及高的热导率，镁合金焊件接头强度一般低于母材，因此高能量、焊剂保护及真空环境下进行镁合金的焊接尤为必要。电子束焊(EBW)是一种能量密度高、焊接效果好、适应范围广的焊接方法，焊接过程在真空状态下不受氧气等气体的影响，在真空状态下热损失很小，加热速度快。电子束精确可调，无论是对镁合金薄件还是厚件均可一次焊透。EBW冷却速度快，元素的扩散时间及扩散距离短，相易于形核，焊缝晶粒细小，有利于改善接头性能。与氩弧焊相比，EBW接头的力学性能更高，并且高于母材和其它方法焊接的焊缝，这主要与焊缝区晶粒非常细小，热影响区很窄有关。电阻点焊

电阻点焊(RSW)是汽车生产中最常用的焊接工艺之一，也是镁合金众多连接方法中具有较大潜力的一种。RSW作为一种焊接镁合金薄板的有效焊接方法，开始受到人们的普遍重视。镁合金的点焊工艺与铝合金点焊相似。镁合金RSW接头主要由焊核区和热影响区组成。焊核区含有两种不同的组织结构，焊核中心为等轴晶结构，焊核边沿为胞状-树枝晶结构，焊核区这种组织结构的过渡是由于焊核中心与边沿凝固条件不同所致。焊核区裂纹敏感性较高。热影响区内出现晶界熔化及粗化现象。搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊(FSW)是由英国焊接研究所开发的一种新型固相连接技术，与传统的焊接方法相比，具有优质、高效、低耗、焊接变形小、无污染等特点，在薄板焊接中具有其它焊接方法不可比拟的优势，特别适合于铝、镁等合金结构的连接。由于镁的塑性变形能力差，目前大多数镁合金产品都是铸造件，很少采用锻压、扎制、挤压等方法加工。这使得镁合金的应用受到很大限制，也相应制约了镁合金FSW的研究。

惯性摩擦焊

惯性摩擦焊(通常称摩擦焊)是利用两个工件相互接触并高速旋转, 在接触面上产生大量的摩擦热使其达到锻造温度, 然后施加一个轴向顶锻力而完成两工件的固相连接。金属工件表面的氧化膜和油污会在初始的摩擦中得以去除, 所以不会影响到接头的质量。摩擦焊接中的产热很少, 接头的形成在金属的熔点以下, 属于固相连接, 因此气孔、裂纹等缺陷不易形成。由于摩擦焊操作简单, 生产效率高, 并且可以获得高质量的接头, 由于摩擦焊接过程中接头的形成并非通过金属的熔化而形成, 原理上更接近于扩散, 所以可以焊接异种金属。激光焊接

激光焊接的焊速高, 质量好, 无变形, 无需真空条件, 且容易实现自动化焊接。在焊接过程中,激光束照射到金属表面时, 材料将瞬时汽化并在束流压力和蒸汽压力的共同作用下形成一个细长的小孔, 小孔中的汽化金属被电离并将摄入的能量完全吸收, 然后将热量传递给周围材料使之熔化, 在小孔附近形成熔池。激光焊可以得到极小的熔化区和热影响区并能净化焊缝, 减少焊缝中的内应力、裂纹和气孔等缺陷。激光焊接时, 焊缝的背面成形受热输入和气体保护流量的影响, 在恰当的焊接工艺条件下可以得到很好的表面成型和高质量的接头, 从外观上看, 焊缝连续, 狭窄, 变形很小, 且无表面缺陷。

三，镁合金焊接技术前程展望

在现有的镁合金焊接方法中,传统的TIG焊焊接质量良好,应用范围相当广,适合各种接头的焊接,但由于能量密度不高,熔深比较浅,热影响区较宽,而活性TIG焊则弥补了许多不足,值得深入研究;激光焊热影响区较小,焊缝美观,但易产生气孔,成本较高;搅拌摩擦焊焊缝晶粒细小,接头力学性能优良,但是接头形式受限制,成本较高。在镁合金焊接的研究中,有几方向研究得很少。但很有潜在意义:(1)镁合金的活性TIG焊的研究;(2)镁合金的复合焊研究;(3)镁合金熔焊过程中温度场模型的建立,对凝固过程了解很重要;(4)镁合金搅拌摩擦焊的焊核成型过程模型的建立和完善。（5）镁合金与钢、铝合金等异种金属的焊接问题。

参考文献

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