时间：2023-05-30 09:37:50
T91/P91钢广泛用于锅炉过热器、主蒸汽及再热器管道。各电厂、施工单位对其进行了焊接工艺评定试验，总的说来大同小异，虽说工艺方案己基本运用成熟，但其焊接工艺及参数还有待进一步优化。
1 T91/P91钢的焊接性分析
1.1 T91/P91钢的组织为马氏体，供货状态一般为正火+回火，属于高合金钢，焊接性较差，易出现冷裂纹、焊接接头脆化、HAZ区软化等间题，必须严格按照工艺规程，方可获得满意的焊接接头。
1.2 应该严格控制焊接和热处理温度，采用较小的参数焊接是应注意的重点
2 钢材和焊材
该种钢材及其焊材部分国家牌号对照，见表1、表2。
3 焊前准备
3.1 焊接设备选用带衰减的逆变式直流弧焊机。
3.2 焊丝去除表面的油、垢及锈等污物，露出金属光泽。
焊条经过 35O℃烘焙 1.5―2 h，置于 8O―10O℃保温筒内，随用随取。
3.3 坡口制备关键注意两点
第一，钝边厚度不超过2mm，以防铁水流动性差而造成根部未熔合。
第二，坡口及其内外两侧 15―2O mm 范围内打磨至露出金属光泽。
3.4 对口
3.4.1 T91/P91钢在不预热条件下焊接裂纹可达10O%，所以不得在管道上焊接任何临时支撑物，不得强行对口，以减少附加应力。
3.4.2 小口径管道对口间隙控制在1.5―2.5mm之间，大口径管道对口间隙控制在3―4 mm 之间，间隙太大，不易操作，容易产生未熔焊接头；间隙太小，易产生未焊透的缺陷。
3.4.3 该钢种材质特殊，对口方法一般有两种。一种是在坡口内侧使用定位块（Q235材质）点固焊口，点固前一般用火焰预热，该方法预热温度不容易控制，而且管壁温差较大，易产生内应力。远红外加热片从工序上讲是在对好焊口后才进行绑扎，也无法采用电阻加热，所以这种对口方法不宜采用。另一种是采用自制专用夹具（见图1），此夹具制作简单，成本低廉，一种规格的管径制备其对应的夹具。对口合适后，通过螺栓紧固将管壁固定。采用这种方法，能保证点固焊同正式焊的工艺相同，利用夹具固定焊口时，焊前预热温度需比所定参数提高50℃。
4 焊接工艺
4.1 焊接方法：电厂的建设中，常采用TIG+SMAW。
4.2 焊前预热。
氩弧焊打底时预热温度取160―180℃，温度过高不利于焊工操作，易产生夹丝、未焊透缺陷，还会加重根部氧化。
电弧焊填充时，道间温度控制在280-320℃之间，因为第一，从工艺上讲，为防止产生热裂纹和减少区的粗晶脆化，需选择小参数，以减少高温停留时间，但采用小参数，焊缝冷却速度快。容易产生淬硬组织而导致冷裂纹、这是个矛盾。
4.3 TIG打底焊
4.3.1 为防止T91/P91钢焊缝根部氧化，焊前在管内充氩保护。充氩保护范围以坡口轴向中心为基础，每侧各25O-30Omm处贴上两层可溶纸（可用报纸代替）。用胶带粘住，做成密封气室。利用细钢管把头敲扁插入焊缝内（有探伤孔的管道可从探伤孔充氩），大管流量为 20―30 L/min，小管流量一般为10―15 L/min。充氩时，当感觉氩气从焊缝间隙轻微返出时（也可用打火机是否熄灭来判断），用铝箔胶带将焊口间隙堵住，此时将氩气流量减少1/3，流量过大会产生内凹的缺陷。焊一段将铝箔胶带拔开一段。
4.3.2 采用两层 TIG打底，通过减少热输入，可有效地降低根部焊缝氧化程度，保证打底质量。
4.3.3 操作上应特别注意收弧质量，收弧时先将焊接电流衰减下来，填满弧坑后移向坡口边沿收弧，以防产生弧坑裂纹。
4.3.4 TIG 焊工艺参数见表 3
4.4 SMAW 焊
4.4.1 SMAW焊应注意道间温度的控制，采用小参数、多层多道焊。其工艺参数见表4。
4.4.2 注意焊条的摆动，焊层厚度以等于焊条直径为宜，焊道宽度以焊条直径的3倍为宜，严格控制焊接热输入，中间填充层宜采用Φ3.2mm的焊条，最后两层也使用Φ3.2mm的焊条。
4.4.3 用角磨机或钢丝刷彻底清理道间焊渣及飞溅，特别是焊缝接头处和坡口边缘处。清理时不可用榔头、錾子过重敲击焊缝。
5 焊接及焊后热处理
5.1 图2为焊接过程中温度曲线示意图。
热处理升温速度 当 δ
5.2 恒温时间（见表5）
5.2.1 焊接完毕需在 100―120℃的温度下桓温 1h，将残余奥氏体（A）全部转变为马氏体（M）后，才能进行升温热处理。
5.2.2 恒温时间按壁厚的不同在各范围内取值，壁薄的取下限，壁厚的取上限。
5.2.3 上述恒温时问比一般资料的参数稍长，试验证明，恒温时间的适当延长，有利于冲击韧度的明显提高，通过延长恒温时间可解决T91/P91钢焊接接头常温冲击韧度低的问题。
5.3 回火温度
热处理为高温回火，最佳回火温度为 760 ±10℃。
6 结论
船体焊接工艺设计复杂，影响船体焊接质量工艺参数繁多。目前，大多数焊接工艺人员只能通过手工查阅相关标准，以及查阅企业历史资料，结合自身经验完成焊接工艺设计，工艺设计效率难以提高。另外，由于每个工艺人员能力、经验、工作习惯、责任心存在差异，使得焊接工艺规程标准化程度低，从而影响施焊工作开展。为了实现快速化、智能化焊接工艺设计，有必要开发船体工艺焊接知识库及工具包，在船体焊接工艺设计中引入知识管理技术，将焊接工艺员从繁重的查手册、查标准等重复劳动中解放出来，并且将企业焊接工艺人员多年来积累的丰富经验进行有效的利用，提高焊接工艺设计的效率。
2船体焊接工艺知识库
2．1船体焊接工艺知识要素分析
在船体生产制造中，焊接工艺必须根据相应的标准或规范进行严格的焊接工艺评定（WPQ），形成焊接工艺评定报告（PQR），其后，生成焊接工艺指导书（WPS），并且依据WPS制定焊接工艺规程，以保证产品的焊接质量和性能。船体焊接工艺设计中主要关注如下几个方面的问题：焊接方法的选择、焊接位置的选择、坡口形式的设计、加工步骤的安排和工艺成本分析等。船体焊接工艺设计中许多问题的可统计性差，影响因素多，因素与因素之间的相互联系难以明确表达。因此，解决这类问题要借助于经验知识，比较适合于选用工艺知识库。
2．2船体焊接工艺知识库组成
船体焊接工艺知识库包含6大类库：焊接工艺基础参数库、母材库、焊材库、焊接规范参数库、检验项目库、施焊要求库。其中：焊接工艺基础参数包括：焊接方法库、接头形式库、坡口信息库、设备信息库，母材库包括：种类及规格库、力学性能库。
2．3船体焊接工艺知识库信息模型
系统客户端依据系统功能，设计开发了不同的用户接口，满足不同工艺设计和管理人员的需求。系统服务端负责工艺数据的处理和工艺决策的推理。数据库服务器主要为焊接工艺设计系统提供信息的存储、查询和管理服务，积累基础焊接知识、推理规则和专家经验，是企业的重要信息资源之一。
3船体焊接工艺过程智能化应用工具包
基于知识库的快速化、智能化，实现了船体焊接工艺过程智能化应用工具包的系统设计。通过智能化应用工具包，根据焊接工艺设计的特点，可以选择产生式规则表示方法，作为船舶焊接工艺决策基础。选择产生式规则表示除了符合焊接工艺知识特点外，还具有易于扩展、易于进行一致性检查等实现方面的优势。根据对焊接工艺决策需求分析，在引入知识管理技术对焊接工艺知识库构建的基础上，焊接工艺设计系统可以建立焊接工艺决策过程。
3．1焊接工艺设计集成环境
作为用户建立产品结构的应用平台，是系统应用的重要前提，此模块将用以建立工艺评定数据、文档的存储线索，同时，也作为PDM与焊接工艺规程设计系统进行数据集成的接口模块，可以从PDM系统中得到产品数据，建立焊接工艺设计产品结构。
3．2焊接工艺指导工具
完成焊接工艺指导书（WPS）的编制、校对、审核、归档、浏览、打印等工作。焊接工艺指导为工艺人员提供一个方便实用的工艺设计环境和工具，将工艺人员从大量繁琐的工艺标准的选择、工艺资源的查找、工艺指导书的填写和工序图的绘制等工作中解放出来，减轻工艺人员的劳动强度，促进企业工艺设计的自动化、标准化和规范化。
3．3焊接工艺规划工具
焊接工艺规程，又称焊接细则，是指导焊工操作的详细工艺说明书，是以工艺评定为基础，以具体产品为服务对象的详尽焊接工艺。每当有新产品出现时，焊接工艺评定可能会有可替代的，但多数焊接工艺规程要重新编制，因此，企业内部积存了高于工艺评定1倍甚至几倍的焊接工艺规程，造成重复编制和遗漏等现象时有发生。
3．4焊接工艺评定工具
产品投产之前，必须对所采用的焊接工艺进行焊接工艺评定试验，验证合格后，方可用于产品的焊接生产。由于影响焊接性能和质量的工艺参数众多，每种重要参数的改变，如预热温度、热处理温度、焊接能量超出规定的范围，都要进行焊接工艺评定试验。因此，各船厂积累了大量的焊接工艺评定规则。
4结论
【关键词】焊接工艺;焊接材料;焊接检验
焊接质量对锅炉受热面和管道承压焊口的寿命及安全运行起着至关重要的作用，从一定程度上可以这么说，承压部件的质量实际上就是焊接质量。所以，必须对焊接质量加以控制。结合我国焊接工艺规程的涉及范围，重点从焊接工艺、焊接材料、焊接检验方面加以阐述。
1.焊接工艺
焊接工艺是将焊接工艺评定和焊接工艺参数在实际部件上的运用:
1.1所谓焊接工艺评定，是针对特定的钢材、结构，选用的焊接材料、焊接工艺方法、焊后热处理等措施；在与实际工程焊接施工一致 的条件下，按照规定的步骤，进行试验性的焊接。
根据焊接工艺评定的定义，其主要作用是检验施焊单位拟定的施焊工艺是否正确及该单位的施焊能力。作为整个生产、技术、质量控制链中的一环，焊接工艺评定试验非常的重要。所以在每种类型的产品焊接之前，必须要进行其相应的焊接工艺评定。现行锅炉及压力容器执行标准是《蒸汽锅炉安全技术监察规程》附录Ⅰ焊接工艺评定及《承压设备焊接工艺评定》NB/T47014-2011。特别对首次应用的钢材、焊接材料、焊接工艺的应用性进行考核、验证；这是保证施工企业在接到工程后有能力施工的前提保证。
1.2焊接能量参数的选择。我们都知道最基本的能量参数为焊接电流、焊接电压、焊接速度，以上三者即为焊接线能量的组成元素，它们其实是个复杂的统一体，这涉及到焊接材料（母材、焊材）的各种参数、焊接方法的选择，甚至焊工个人也存在着一定的差异，如果选用不当，这都直接影响着焊接接头的质量好坏。以上三个参数若配合不合理，将不能够得到好的焊缝性能。
例如在一定的焊接线能量参数下，采用较大的电流而电压较低，则会得到深而窄的焊缝。若是将其适当调小电流提高电压，则会得到较好的焊缝。采用不同的焊接方法，其线能量是不同的，其焊缝及热影响区的冷却速度也是不同的。特别影响了低合金钢和中合金钢焊接接头的淬硬程度、氢的扩散速度及焊接残余应力，最终影响到接头的冷裂倾向。其中埋弧焊的冷却速度最慢，手弧焊最快，氩弧焊居中。
两者虽采用合适的线能量，当电流或焊接速度相差很大时，也会造成焊缝金属接头和热影响区的冲击韧度和强度的降低。所以必须采用合理的规范参数。
焊接工艺评定的能量参数是在焊接工艺评定合格的基础上给出的，接头性能是有保证的，在施焊时必须严格保证。不能够执行或随意改变焊接工艺参数是要导致焊缝金属性能恶化，出现问题的。
2.焊接材料
2.1首先，要选用好焊接材料
选用原则是：根据母材的化学成分、力学性能、焊接性能，结合压力容器的特点、使用条件、焊接方法加以综合考虑来进行焊材的选择。对于碳素钢及低合金钢，一般按照等强性来选择焊材；在一些企业，为保证焊缝强度，存在宁高勿低的情况，结果造成了焊缝塑性的降低，对低合金高强钢选材时应特别注意这方面的问题，例如对15CrMoG，应选择R307焊条而不是R317。高温及耐腐蚀容器，在注意其选择的焊材与母材化学成分相同的同时，必须注意其温度及耐蚀浓度的类型。如1Cr18Ni9不锈钢，若耐蚀度要求不高，可选用A102焊材；而当温度较高且耐蚀度也高时，则应当选择A132或A137焊条。不同强度等级的母材连接时，原则上选用低强度等级的焊材，比如Q235+15CrMoG，选择J507焊条。结构复杂、强度大、厚度大的材料宜选用抗裂性好的低氢焊条，比如δ20的Q235钢板，宜选择J427焊条。
2.2其次，焊接材料的验收、保管、领用也不容忽视
2.2.1焊接材料的验收
不同厂家生产的同牌号或型号的焊材，其生产工艺也可能存在差异。因此，施工单位应该选用相对固定的生产厂家的焊材。其验收应该按照《锅炉压力容器安全技术监察规程》的要求进行。首先焊材应具有合格的焊材质量证明书，保证焊条包装完好及批号清晰等。对合金焊材进行必要的抽样分析检验，验收合格后应及时办理入库手续。
2.2.2焊接材料的保管及领用
焊接材料入库后应按照不同的类别、牌号、规格及批号分别摆放。焊条库内温度应高于5℃，相对湿度低于60%，货柜距离地面及墙面的距离应大于30cm。焊条在使用前应按照厂家要求或规程进行烘干，发放时应在记录表上注明焊材牌号批号及焊工号，以便达到焊材的可追溯性。烘干好的焊材在领用时应用焊条保温桶且在使用时应做到随用随取，防止暴露在空气中又吸收潮气。
3.焊接检验
焊接检验包括焊前、焊接过程中及焊后三个检验过程。
焊前检验主要是对焊工的资格的审查，施焊压力容器压力管道的焊工必须进行《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》的考试并取得合格相应的资格证后才能进行相应合格项的施焊工作。焊工施焊时应严格按照施焊工艺进行；焊前应检查坡口组对及清理达到工艺要求，以及是否需要预热等必要的措施。
焊接过程中主要是检验焊工是否做到持证上岗、是否按照施焊工艺进行施工，是否满足技术标准及图样规定、产品试板及焊缝外观质量检查等。通过外观检查消除掉表面缺陷，如压力容器表面不允许存在的气孔、夹渣、裂纹、弧坑和焊瘤等缺陷。这也有助于内部缺陷的控制以达到焊缝整体质量的提高。产品焊接试板是焊接生产检验过程的重要一环，是对产品的主体材料包括焊缝材料、主材、焊接工艺及焊工技能的综合检验。因此，必须按照《压力容器安全技术监察规程》及GB150的规定严格执行。若检验数据不合格，可按照规定在原试板上重新进行试验。
焊后检验是焊接质量检验的重要一环，也是最后一步，焊接完成后即可进行；对有延迟裂纹的合金钢应在24小时后（热处理后）进行。焊接检验以无损检测和耐压试验为主要手段，对发现有缺陷的应按照返修工艺卡进行返修。其中返修工艺卡应包括缺陷缺陷产生的原因、所在位置、清除措施、补焊的施焊工艺参数、焊材牌号及规格等。若经过无损检测存在缺陷就应采取加倍数量的无损检测量进行扩检，若经扩大探伤后仍存在有缺陷，应对该焊缝长度上或该焊工施焊的焊缝进行全部无损检测，以达到焊缝质量的最大合格化。
【关键词】电梯；安装工程；构件；焊接；工艺
中图分类号：TU857 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
电梯的安装需要保证质量，因此，保证焊接的质量是电梯安装的重中之重，所以，安装人员要对焊接的工艺进行研究，掌握科学有效的焊接工艺，提高焊接的质量。
二、安装工程中可选用的焊接工艺种类及其特点
1、手工电弧焊:手工电弧焊是常用的焊接工艺之一，广泛应用砖各种对象与场合。它所需的设备简单，适应性强，业且从捍接设备、焊接材料到工艺技术装备等，均已建立了较完整的基础技术理论与生产体系，大部分设备、材料、工具市场上均有供应，它是一种成熟的工艺，具有强大的生命力。管道的手工电弧焊涉及的单面焊双面成形问题，也随着操作技术的突破与封底焊条扭生产而得到了满意的解决，所以手工电弧捍互艺是安装工程中的基本焊接工艺。
2、气焊:气焊是最老的焊接工艺之一，它可以在没有电源的场合从事焊接工作。但比工艺的焊接质量较差，目前局限放小口径趣舍管道与薄板的焊接工作。随着焊接质量要充的提高和手工钨极氢弧焊工艺的推广应用，以及小口径管道的连接设计为承扦式电焊结勺后，使气焊工艺在安装工程中的使用日益减少。
3、碳弧焊:碳弧焊是较原始的焊接工艺之一，在铜铝母线的焊接中具有工效高，成本低等特点，因此碳弧焊在安装工程中仍有一定的地位。
4、埋弧自动焊:埋弧焊是一种生产效率高、焊接质量优良的成熟工艺，但其只能进行水平位置的焊接。目前虽在球罐、油罐制作中，被部分地应用放现场，但在安装工程中使用还受到一定的限制。
5、手工钨极氢弧焊:钨极氦弧焊是近十几年才得到广泛使用的新工艺。该工艺具有操作方便、焊接质量精良、能焊接有色金属与一些稀有金属等特点，业且焊缝清洁无熔渣，管道焊后管内的清洁度能得到保证，因此手工钨极氢弧焊工艺在安装工程上得到普遍的采用。但是该工艺的工效较低，成本较高，设备的使用与维护较复杂，业且对工件的装配精度、清洁度以及焊接场所等要求较高(如挡风、水源等)，因此在安装工程中除了非用此工艺无法保证焊接质量的情况外，其它的应在综合考虑技术经济合理性的基础上决定采用与否。
三、电梯构件焊接工艺流程
1、焊前准备
（一）号料。按图纸规定的构件形状尺寸号料。
（二）下料。用火焰切割下料,切割前应将钢材表面距切割边缘50mm范围内的锈斑.油污清理干净。切割选用中性焰,控制火焰能率,以免烧坏切口。切割后应清除边缘上的氧化物、熔瘤和飞溅物。
（三）组装。严格按图施工。
（四）点固焊。点固焊是一道重要工序,必须由持证焊工施焊。点焊用的焊条应与正式施焊用的焊条型号相同。点焊高度为焊缝设计厚度(或焊脚)的2/3,点焊焊点长度应不少于40mm,视距离施工件及焊缝位置而定,但宜均匀,并应填满弧坑。焊点有裂缝等缺陷,应铲除重焊。
2、施焊
（一）在组装好的构件上施焊,应严格按焊接工艺规范参数以及焊接顺序进行,以控制焊后构件变形。
（二）制订工艺卡片。
（三）选择合适的焊接规范参数,并严格执行。
①选定电源,一般选用直流电源,空载电压控制在45~70V。
②选用电焊条。根据焊缝位置、构件厚度、焊缝层数等选定焊条的型号和直径。一般构件选用酸性焊条,如E4313即可,重要部位宜选用碱性焊条,如ES5016等。焊条必须进行烘干,并随领随用,焊条头回收。
③确定焊缝层数。根据焊缝厚度或焊脚尺寸确定焊缝层数。焊脚尺寸小于6mm时,用单层焊即可；焊脚尺寸为6～8mm时,用多层焊；焊脚尺寸大于8mm时,用多层多道焊。
④合理调整焊接电压,控制焊接速度,一般宜用短弧焊,保持电压稳定。
（四）施焊过程要控制焊接变形,可采用反变形措施,并按照工艺卡片要求的施焊顺序施焊。若发生变形,必须予以矫正。
（五）制作焊接试件,供检查试验之用。
3、焊接检查
（一）焊缝外观检查。一般用肉眼、放大镜或量具检查焊缝及母材的外观缺陷,要求焊波(鱼鳞纹)均匀,不得有表面裂缝、未熔合、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑和超标的咬边和针状气孔等缺陷。
（二）焊缝的位置、外形尺寸必须符合施工图和《钢结构工程施工及验收规范》的要求。
（三）对焊接试件取样进行机械性能试验,包括抗拉和冷弯试验。
（四）如果施工图有要求时,应对T型焊缝和角焊缝进行超声波探测或磁粉探伤。
4、工艺要求
（一）焊工必须经培训、考核,持有合格上岗证书方能上岗作业。
（二）焊条应储存在干燥、通风良好的地方,并设专人保管。
（三）焊条应烘干使用,并按产品说明书规定的电流施焊,必要时可以进行适当调整,满足作业要求。
四、电梯焊接工艺制定及评定系统设计思路
该系统是利用Microsoft Access和Microsoft VisualBasic6．0根据JB4708和JB4709标准《(JB4708－2000钢制压力容器焊接工艺评定》和《JB4709－2000钢制压力容器焊接规程》)来编制焊接工艺的计算机数据库。用户可以输入、存储、修改和查询各类数据库(如母材、焊材、坡口图等)，也可根据需要打印出各类报表。系统包括焊接工艺设计模块和焊接工艺评定模块，其流程如图1、图2所示。模块采用以焊接方法和金属厚度为关键的检索方法，推测出坡口形式、坡口参数、焊接工艺参数和焊接材料；其中接头坡口的选用依据板厚；焊接工艺参数由金属类型和焊接方法确定；而不同的焊接方法，相同的金属类型，会有不同的焊接材料，由金属类型和焊接方法来决定所选用的焊接材料。
系统包含的焊接工艺设计模块和焊接工艺评定模块可以单独使用也可以结合使用，而本系统最主要的特点有：
(1)能根据母材等初始化条件查询焊接工艺规程、焊接工艺评定报告；
(2)对于数据库中无记录的焊接工艺，焊接工艺设计模块能根据母材等初始化条件进行焊接工艺设计，接着进入焊接工艺评定模块，对于系统已有的相应焊接工艺评定报告的则直接给出结果；对于没有记录的，焊接工艺评定模块则给出推荐使用的工艺参数信息和相关性能实验信息(工业评定试验合格)，从而得到合格的焊接工艺。此系统不仅具有焊接工艺数据管理的功能而且具有智能化的功能。
五、电梯焊接残余应力场
焊件后存在的残余应力及反作用力，在焊件中形成产生焊接残余应力场。焊接应力场的存在，对焊件的焊接变形的分布状况有决定性的影响。因此搞清楚焊接残余应力场中应力的分布，就变得非常重要了。
现今已有了许多测量焊接残余应力的方法，如盲孔应力释放法、X射线衍射法、利用对应力敏感性能的方法、裂纹法等。通过对典型焊接接头中的残余应力的测量得出焊接残余应力分布情况，即焊接残余应力场。焊接应力的产生和发展，是一个随加热与冷却而变化的材料热弹塑性应力应变动态过程。影响这一过程的主要因素有以下两个方面：
1、材料物理特性和力学性能的影响
热导率λ、比热容c、密度ρ或由这几个参数联合表示的热扩散率α=λ/cρ，以及热焓S是影响焊接温度场分布的主要物理参数。线膨胀系数a随温度的变化则是决定焊接热应力、应变的重要物理特性。
2、不同类型焊接热源的影响。焊接时的热输入是产生焊接应力的决定性因素。焊接热源的种类、热源能量密度的分布、热源的移动速度、被焊接件的形状与厚度都直接影响着热源引起的温度场分布，因而也改变着焊接残余应力的分布规律。
六、结束语
在安装中准确的把握焊接的工艺流程是提高电梯安装质量的前提，在今后电梯的安装中，相关人员需要严格按照焊接流程展开施工，提高焊接的水平和质量，避免出现焊接问题。
【参考文献】
[1]胡冠卿.起重机箱形吊臂焊接工艺探讨[J].四川水力发电.1992(02)
关键词：锅炉 压力容器 焊接工艺
如何正确理解焊接工艺评定的实质、内容、试验程序、检验过程、结果评定及适用范围，结合安装单位安装工作的特点，合理编制焊接工艺规程，指导焊接，提高安装质量和生产效率，最大限度的降低生产成本，使安装单位获取最大的经济效益。下面就锅炉、压力容器和压力管道安装单位焊接工艺规程文件的编制及应用，谈谈看法，供参考。
1、随着nb/t 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》的颁布及实施，2011年11月23日国家质检局下发质检特函〔2011〕102号关于执行《承压设备焊接工艺评定》（nb/t 47014-2011）的意见，文件规定“自本文之日起，锅炉、压力容器制造、安装、改造单位，进行新的焊接工艺评定以及修改原有焊接工艺评定时应当执行nb/t 47014”。目前承压设备焊接规程尚无统一的技术标准，因此，锅炉、压力容器和压力管道焊接工艺规程，应满足相应法规和技术规范，如：蒸汽锅炉受压元件及锅炉附属受压管道安装的焊接工艺规程应符合《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的相应规定和要求；压力容器安装的焊接工艺规程应符合tsg r0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》和相应规定和要求。为保证锅炉、压力容器和压力管道安装体系文件一致性、规范性，安装单位可参照nb/t 47015-2011《压力容器焊接规程》做好焊接工艺规程编制。
2、在锅炉、压力容器和压力管道安装工程施工中常见的焊接工艺规程文件为：预焊接工艺文件（pwps）、焊接工艺规程（wps）和焊接工艺指导书（wwi）三类。①预焊接工艺文件（pwps）是进行焊接工艺评定前编制的属于认可试验计划中的内容，由于（pwps）常用焊接工艺评定之中，与焊接工艺评定报告（pqr）搭配，在此不做探讨；②焊接工艺规程（wps）是根据合格的焊接工艺报告编制，用于产品施焊的焊接工艺文件；③焊接作业指导书（wwi）是与焊件有关的加工和操作细则性文件，焊工施焊时使用的作业指导书，可保证施工是质量的再现性。
焊接工艺规程文件主要有两种形式：一种是文本类文件，如：通用焊接工艺规程（wps），是按照焊接方法和材料进行汇编而成，由于文件层次较复杂，常用于锅炉、压力容器和压力管道安装体系文件之中，做为安装单位安装工程焊接施工的通用规定；一种是（wps）表格文件，如：焊接工艺指导书（wwi）和焊接工艺卡等，由于其针对性强，项目简明，常用于安装工程施工文件之中，目前国家尚无规范性格式，安装单位可参照nb/t 47015-2011《压力容器焊接规程》编制或自行设计，且应符合相关标准的规定。
3、焊接工艺人员应在对焊接任务充分识别，结合安装单位的资源（焊接工艺评定项目、焊接设备和焊接人员持证状态等），编制焊接工艺规程，并经焊接工程师审核、技术负责人批准后下发执行，其流程见附图：焊接工艺流程图。
焊接工艺规程文件应包含以下内容及工艺参数：
工件：名称、规格、型号等；
材料：牌号、厚度／直径范围(尺寸)；
焊接工艺评定报告；
焊接材料：牌号、焊条／焊丝直径，保护气体，焊剂等；
接头／坡口设计；
焊接位置、方向及焊接顺序(焊道／焊层的次数和顺序)；
焊接参数：电压、电流、极性和焊接速度；
预热和层间温度；
焊缝返修；
焊后热处理；
焊接检查及验收。
4、在锅炉、压力容器安装工程中，焊接施工由于受到场地和环境的限制，一般均采用手工电弧焊或气体保护焊，现场焊接，为保证其焊接质量，焊接工艺规程应对下列项目提出控制要求：
①焊接接头的控制：《蒸汽锅炉安全技术监察规程》、《固定式压力容器安全技术监察规程》的规定下列焊接接头的应具有经评定和各的焊接工艺规程支持。
a.锅炉、压力容器受压元件（或压力管道）的对接焊接接头；
b.锅炉、压力容器受压元件之间或者受压元件与承载的非受压元件之间连接的要求全焊透的t形接头或角接接头；
c.上述焊缝的定位焊缝和返修焊缝；
d
.受压元件母材表面堆焊、补焊。
②焊接材料选用的原则：
a.焊缝金属的力学性能应高于或等于母材规定的限值；
b.合理的焊接材料与合理的焊接工艺相配合；
c.安装单位应掌握焊接材料的焊接性能，应用的材料应有焊接试验或实践基础。
③工艺参数控制：选择合适的焊接工艺参数，对提高焊接质量和提高生产效率是十分重要。焊接工艺参数（焊接规范）是指焊接时,为保证焊接质量而选定的诸多物理量，应重点控制：
a.焊接电源种类和极性的控制；
b.焊条直径选择；
c.焊接电流的控制。
④焊接环境控制：当焊接环境出现下列情况时，应采取有效措施，否则禁止施焊。
a.风速：气体保护焊大于2m/s,其他焊接方法大于10m/s；
b. 相对湿度大于90%；
c.雨雪环境；
【关键词】：水电站，钢岔管，高强钢，焊接技术
【 abstract 】 : a power of xinjiang steel ypipe using high strength steel qualitative characteristics WDB620D, the pertinence of welding process measures. After welding procedure qualification test, and put forward the corresponding welding process parameters, explain WDB620D identity has good welding process performance.
【 key words 】 : hydropower station, steel ypipe, identity, welding technology
中图分类号：[TM622]文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
该水电站位于新疆阿勒泰地区福海县境内，具有灌溉、供水、发电、防洪、生态等工程效益。电站采用一洞四机供水方式，发电引水系统由进口明渠段、闸井段、斜井段、下平洞段和岔管段组成。
该水电站钢岔管采用Y-卜型组合结构，主岔为Y型，2个支岔为卜型，两个支岔分为四个支管同水轮发电机蝶阀相连接。Y型钢岔管主管内径D=7200mm，支岔内径D=5100mm，岔管壁厚32mm，肋板壁厚60mm，材质为WH80QD钢。卜型钢岔管主管内径D=5300mm，支岔内径D=3400mm，岔管壁厚30mm，肋板壁厚60mm，材质为WDB620D钢。本文论述的内容为WDB620D高强钢焊接技术。
二、材料特性
2.1钢材特性
WDB620D钢是舞钢为适应和满足国家西电东送项目而研制开发的水电压力钢管新型低焊接裂纹敏感性高强钢板，分C、D两个质量等级。由于该特种钢碳当量Cep≤0.42%，焊接裂纹敏感系数Pcm≤0.20%，与其它调质高强钢相比较而言，具有良好的焊接性能，裂纹倾向较小。特别是≦50mm钢板具有焊前不预热、焊后不需热处理的特点，简化了施焊程序，降低了施焊难度。
2.2焊接材料特性
由于该钢岔管结构的特殊性，制作安装的焊缝全部采用手工焊焊接。焊接材料是决定和影响焊接质量的主要因素，根据WDB620D高强钢的化学成分、焊接特性及坡口形式等方面选取焊材。焊接材料初选用四川大西洋生产的牌号为CHE607R焊条，直径为Ф3.2mm和Ф4.0mm两种，其焊条的熔敷金属化学成分和力学性能分别见表1、表2。
表1CHE607R焊条熔敷金属的化学成分（%）
表2CHE607R焊条熔敷金属的力学性能
三、焊接工艺措施
3.1焊接工艺评定
参考以往焊接经验，制定预生产工艺指导书，进行严格的焊接工艺评定。具体方法是制作焊接试板，进行无损检测，对试板不同位置进行各项力学性能等方面的评定试验，为验证了工艺指导书的可行性，确保焊接质量的可靠性。
3.2焊前准备
3.2.1坡口制备
该电站钢岔管所用钢板均为双定尺钢板，由数控编程下料，所以下料时就一起将坡口用等离子切割机制备，坡口型式、尺寸满足焊接及施工图纸要求。组对前，坡口面及坡口两侧20～30mm范围内的毛刺、铁锈、氧化皮、熔渣等清除干净。坡口加工完毕后用砂轮机修磨，清除氧化皮和渗碳层。
3.2.2焊材准备
焊条使用前必须经过380℃×1h烘干，再保存于100～150℃的恒温箱中，随取随用。焊工施焊时必须配备完好的焊条保温筒，使用过程中保温筒应通电加热，焊条从保温筒中取出一根用一根，烘干后的焊条在保温筒内超过4h时应重新烘干，烘干次数不超过2次。
3.2.3焊接设备
焊接设备采用ZX7-400S型逆变直流焊机，与焊接工艺评定所使用的焊接设备相同。焊接设备上的电流表、电压表必须完好且检定合格，焊接参数调节装置等设备必须完好，保证调节灵活。
3.2.4焊接人员
焊接人员除合格焊工外，还应配备专门的焊接技术人员、焊接检查员和无损检测人员。焊工必须取得国家特种钢全位置焊接资格证书；施焊前，必须进行详细的技术交底，在全面掌握WDB620D钢的焊接特点、控制项目及方法后；按照工艺指导书进行焊接作业，严格执行“三检制度”。
3.3 焊接工艺要点
（1）必须严格按照经评定合格的焊接工艺指导书实施焊接。
（2）定位焊应焊在后焊侧坡口内，后焊坡口侧焊前必须清除定位焊道，定位焊缝长度为80~100mm，间距为300mm左右。
（3）现场焊接检查员在施焊过程中必须严格监测和控制层间温度及焊接线能量，并对每条焊缝进行实际施焊规范记录。
（4）双面焊的焊缝，一侧焊后，另一侧采用碳弧气刨清根。清根时，第一道焊缝应完全清除。
（5）焊工应配备齐全钢丝刷、扁铲、角向磨光机等清理工具，多层多道焊时，应将每道的熔渣、飞溅物仔细清理，自检合格后方可进行下层（道）焊接。
（6）焊缝表面尽可能平滑，咬边、焊瘤、焊趾过渡角过大的部位要用细砂轮仔细打磨，使表面光滑平整。
（7）每条焊缝应进行编号，并记下施焊焊工姓名和焊工代号存档。禁止在母材上打焊工钢印号码。
（8）安装环缝焊接顺序应逐条焊接，不得跳跃；每条环缝安排偶数焊工，对称、均匀占位，采用“分段退步，多层多道，小规范”的方法进行。
3.4 焊接工艺参数
在合格的焊接工艺评定、焊接工艺参数的基础上，严格按照制定的焊接工艺指导书进行施焊。具体焊接工艺参数及焊接层次分别见表3。
表3 焊接工艺参数
施焊过程中，焊接线能量严格控制在36kJ/cm以下，一根焊条约在1min内焊完。因此，对于一根直径3.2mm的焊条，控制其焊道长度一般不少于60mm；一根直径4.0mm的焊条，其焊道长度一般不少于80mm。其每道焊缝的厚度为4mm左右为宜。
3.5 焊缝质量检验
施焊完成后，首先进行外观检查，外观检查由焊工、班组长质、专职质检员进行严格的三级检查。焊缝内部质量检测和评定由Ⅱ级或Ⅱ级以上的无损检测人员担任，按照《金属熔化焊焊接接头射线照相》、《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》等规范要求进行无损检测。
焊缝质量的实际检验结果：WDB620D高强钢焊缝总长度约478m，超声波探伤总长度478m，一次合格长度463m，一次合格率96.9%。拍片39张，合格39张，一次合格率100%。
四、结束语
工程采取的焊接工艺技术合理可行，现场焊接质量控制措施可靠，整个施工过程未发现裂纹缺陷，WDB620D钢材焊接性能较好，适用于水电站压力钢岔管等复杂的焊接结构件。目前该工程安全运行4年多，获得了业主、监理、设计等有关单位的一致好评。
参考文献：
[1] 国家发改委．DL/T5017水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范.北京，中国电力企业联合会，2007：130-131.
[2] 国家发改委．DL/T 868焊接工艺评定规程．北京，中国电力企业联合会，2004：14-18.
[3] 国家水利部．SL432水利工程压力钢管制造安装及验收规范．北京，国家水利部，2008：9-16．
作者1：陈才刚（1982- ），男，汉族，甘肃武威市，中级技师，从事钢结构施工和管理工作12年。工作单位：新疆汇通水利电力工程建设有限公司
【关键词】压力容器;焊接工艺
1.焊接工艺评定。
压力容器的焊接工艺，是控制焊接接头质量的关键因素。焊接工艺的编制依据是4708-2000《焊接工艺评定》。换热管和管板的焊接接头的工艺评定，按GB151-1999《管壳式换热器》附录B 进行。部分制造厂在评定过程中，存在不少问题，主要表现如下：
（1）返修焊缝无相应的工艺评定，特别是返修后需局部热处理的焊缝。
（2）首次使用的国外钢材未进行焊接工艺评定。
（3）对于接管类截面全焊透的型接头和角接接头，当无法检测内部缺陷，而制造单位又没有足够的能力确保焊透时，只制作型式试验件进行焊接工艺评定，而缺少相应的对接焊缝试件的工艺评定。
（4）焊接接头的坡口角度根部间隙小于型式试验件，未重新评定焊接工艺。
（5）改变焊后热处理类别，但未重新评定焊接工艺。
2.焊接工艺参数的选择
压力容器制造中常用的焊接方法有：气焊、焊条电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊及钨极氩弧焊等。不同的方法，有不同的特点，应用范围也不相同。
气焊，一般用于安装时的管道特别是薄壁管道的焊接。
埋弧自动焊和气体保护焊，主要用来焊接主体焊缝。
钨极氩弧焊，则大都用于单面焊双面成型的打底焊及管道焊接。
焊条电弧焊，应用则最为广泛，几乎所有结构都可采用。
焊接线能量综合体现了焊接规范参数对接头性能的影响，对于低合金高强钢、低温钢和不锈钢，都要求采用小线能量焊接。对于易淬火钢，采用小线能量焊接，由于冷却速度快，易产生冷裂纹，因此常采用焊前预热、控制层间温度和焊后缓冷等工艺措施，防止产生冷裂纹。
此外，还应指出，仅仅对线能量数值控制还不够，即使相同数值的线能量，其中焊接电流、电压、速度三者之间数值，可能有很大差别，当这些规范之间配合不合理，还是不能得到良好的焊缝性能。例如在焊接电流很大电压较低的情况下，得到深而窄的焊缝，而适当减小电流，提高电压，则能得到良好的焊缝成型，这两者焊缝性能是不同的。因此应在规范合理的原则下，选择合适的线能量。还有一点不容忽视的是，异种钢焊接时，应严格控制熔合比，如钢与不锈钢焊接，选用奥氏体不锈钢焊条，由于熔化的母材对焊缝金属中铬、镍合金元素有稀释作用，使熔合区产生硬脆的马氏体带，焊接接头在一侧的熔合区处易产生裂纹，所以要严格控制碳钢一侧的熔合比。
3.焊缝返修控制
（1）焊缝返修必须编制返修工艺，经焊接责任人审核后依据返修工艺进行返修，对焊接接头的同一部位的返修次数超过2 次以上的返修，需经单位技术总负责人批准。
（2）返修的现场记录应详细，至少包括坡口型式、尺寸、返修长度、焊接工艺参数（焊接电流、电弧电压、焊接速度、预热温度、层间温度、后热温度和保温时间，焊材牌号及规格，焊接温度等）和施焊者及钢印等。
（3）要求焊后热处理的压力容器，应在热处理前焊接返修；如在热处理后进行返修，返修后应再作热处理。
（4）有抗晶间腐蚀要求的奥氏体不锈钢制压力容器，返修部位仍需保证原有的抗晶间腐蚀性能。
（5）压力试验后需返修的返修部位，必须按原质量要求经无损检测合格，由于焊接接头或接管泄漏而进行返修的，或返修深度大于1/2 壁厚的压力容器，还需重新进行压力试验。
（6）监检应检查审批手续，必要时应审核缺陷产生的原因分析和返修工艺，对返修过程中的现场记录、检验报告等进行检查，确认符合要求后，在相关手续上确认。
4.焊接现场监督检查
现场抽查焊工钢印，施焊焊工资格是否符合规定，是否按照焊接工艺卡施焊。检查焊接工艺执行情况，主要有：
（1）焊接设备、电流表、电压表的完好使用。
（2）坡口形式、尺寸是否符合设计图样和有关技术条件。
（3）焊接材料的烘干情况和干燥设备是否符合技术文件的要求。
（4）对焊前需预热的焊缝，预热设备和预热温度记录是否符合有关规定。
（5）检查焊接工艺参数是否与焊接工艺规程一致。
（6）检查产品焊接试板的加工、焊接位置、施焊工艺参数和试板数量是否符合《容规》及焊接工艺规程的规定。
（7）对要求控制层间温度的焊缝，应检查层间温度。
5.外观和几何尺寸的控制
压力容器产品的外观质量和几何尺寸至关重要。外观质量中的咬边和根部未焊透等，都是引起应力集中的重要缺陷；几何尺寸的不直度，往往影响化工工艺流程及增加设备的附加应力，因此必须加强对外观和几何尺寸的控制。
5.1 焊接接头表面质量
（1）抽查角焊缝焊角尺寸。角焊缝的焊角高度，应符合技术标准和设计图样要求，外观应平缓过度（符合《容规》第76条第5 款）。对平封头与圆筒连续的角焊缝，多层圆筒上接管的角焊缝，管板与筒体连接的角焊缝、主体法兰角焊缝，人孔接管角焊缝和直径＞Ф250mm 的接管角焊缝等必须检查。
（2）对所有焊接接头应重点检查有无裂纹、根部未焊透、表面气孔咬边等。焊接接头表面质量及焊缝的咬边应符合《容规》第76 条要求。
5.2 母材表面、组对和几何尺寸质量
（1）母材表面质量。检查母材表面不得有机械损伤、工卡具焊接。
（2）组对质量和几何尺寸质量。检查焊缝棱角度、对口错边量、筒体直线度、椭圆度、封头形状偏差、焊缝布置、管口方位、容器总长等，记录实际尺寸。对球形容器的球片，主要抽查成型尺寸，应符合相应的技术标准和图样要求。压力容器外观和几何尺寸自检合格后，报监检确认。
总之，目前压力容器在工业生产、科学研究和人民生活中得到广泛的应用，其作为一种特种的承压设备，使用的工况介质比较复杂，具有易燃、易爆，有毒等特点。在一定温度、压力及腐蚀介质的综合作用下，容易导致设备失效及损坏，造成事故。因此，我们运用一定的焊接方法和手段，来确保压力容器的制造质量，保障设备安全顺利运行。
【参考文献】
［1］张茂华，赵敏，辛忠仁，辛忠智.关于压力容器质量保证体系各质量控制系统和责任人员之间工作接口控制和协调措施的讨论[J].中国化工装备，2009，(1).
论文关键词：钛管焊接,气体保护罩装置,焊接工艺,参数
材质为（ASME-B861 Ti2）钛管，规格Φ57*5～Φ325*5共计10个规格尺寸。Ti2为工业纯钛，强度为σb 450～600 MPa，其具有良好的塑性、韧性和抗腐蚀性，尤其具有很好的低温性能，所以钛基材料广泛用于化工、电力项目中。在管道预制安装项目前我们制作了各种焊接试验，采用不同气体保护参数进行试验，最终获得了最佳保护效果的焊接工艺，并对钛管材料的焊接进行了焊接工艺评定，编制了详尽的焊接工艺卡，从而保证了焊接质量。
1 钛管的焊接工艺
1.1 焊接性分析
钛及其合金具有很强的化学活泼性，当温度超过400 ℃时即开始与氧、氮、氢及碳发生反应，高于600 ℃时反应剧烈。而氧、氮、氢及碳含量的增加会导致钛及其合金焊缝金属的脆化，所以TA2钛管焊接时的气体保护是关键问题，同时控制焊缝及热影响区的温度，避免因过热产生粗大晶粒、过热组织，导致金属的机械性能降低。
1.2 焊接易出现的焊接缺陷
（1）气孔问题。焊接钛及其合金时，经过焊缝RT后经常会发现在熔合线附近产生聚集型气孔。气孔主要为氢气孔；由于氢在钛中的溶解度随温度的升高而降低，焊接时熔合线附近的温度高，会引起氢脱溶而出。如果焊接区周围气氛中的氢分压高，则熔融金属中的氢不容易析出，于是便聚集形成氢气孔。
（2）裂纹问题。焊接钛基材料时由于材质的硫、磷杂质含量很少，所以很少会出现热裂纹；但是焊接钛材时很有可能出现冷裂纹且具有延迟现象。主要是由于钛的导热性较差，热量散失慢，容易出现焊缝晶粒粗大；当气体杂质含量较高时，焊接接头的塑性降低，特别是当焊缝中溶解较多的氢时会形成氢脆。
1.3 气体保护
钛材焊接时由于对气体的纯度要求较高，所以我们选用 99.999%高纯度氩气；氩气所要保护的范围为熔池、热影响区域以及两侧熔合线以外各10 mm区域的母材。为此需要制定特殊的气体保护装置；管道内部使用氩气室装置进行保护。
1.4 焊前准备
1.4.1 坡口加工
钛管切割后，采用氧化铝砂轮机打磨出坡口，如图1所示，加工坡口不允许使母材产生过热变色。
1.4.2 坡口及焊丝清理
（1）坡口及其两侧各50 mm以内的内外表面进行清理，清理程序如下：光机打磨→砂纸轮抛光→丙酮清洗。企业经营管理论文清洗后不能直接进行焊接作业，待坡口端面晾干后方可以作业。如果放置时间超过2小时，须重新清理一遍或者采用自粘胶带及塑料布对坡口予以保护。
（2）操作人员在焊接过程中必须戴洁净的手套。
1.5 焊接材料的选用
依据母材的分组故选择匹配性较好的ERTi-2，规格为Φ2.0/2.4化学成分如表1所示。
1.6 主要的焊接参数
（1）氩气的流量大小直接影响在焊接过程焊缝的保护效果，根据验证的结果得出能够满足要求的气体流量参数。
（2） 焊接电流大小直接影响在焊接过程中的热输入量，所以根据验证的结果得出能够满足要求的焊接参数，如表2所示。
2 焊缝质量评定
焊接完成后主要通过焊缝外观表面颜色判断焊缝质量的好坏，焊缝表面的颜色主要与氩气保护、破口清洁度等有直接关系；具体根据表面颜色判定焊缝质量好坏如表3所示。
如果在焊接过程中焊缝表面出现蓝色或是青紫色应立即停止焊接，查找原因及时改进焊接措施；如果焊缝表面出现暗灰色应立即停止焊接进行返修，将暗灰色部分全部铲除，重新焊接。
3 结语
综上所述，在钛管焊接过程中，需要从焊接可能产生的问题即气孔问题、焊接裂纹问题以及气体保护问题等，对焊接的流程进行严格把控，做好焊接前的准备工作，保证坡口加工过程中的温度正常，确定坡口与焊丝的清理工作的有效完成，焊接材料选用的过程中，也需要严格按照具体要求参数执行。另外，从焊接结果来看，外观观察上所有的焊缝表面色为银白色时，其焊接工艺最佳。结合焊接流程而言，为了保证TA2钛管在焊接时的气体有效保护、控制焊缝和热影响区温度，尽可能避免因为温度过热产生较大的晶粒、过热组织等，需要在施工中注重各个环节流程，从焊接选材、材料清理、焊接过程中的温度选择、焊接各方面参数的设定角度入手，不断进行工作总结，以便钛管焊接工艺水平的有效提高。
参考文献
[1] 王静，赵睿.钛管TIG焊接工艺探讨[J].石油化工设备技术，2010（1）：48-51，72.
[2] 王中年，强栓榜，贾月华，等.钛管的焊接[J].焊接技术，2011（3）：49-50.
[关键词]GTAW；Inconel600；压力容器
一、前言
2009年8月份，我校协助通达公司生产一台Inconel600的三氯化铝发生器的压力容器，虽然国外已经有相关的标准，但当时国内相关经验还比较欠缺，我校通过走访、学习、借鉴相关企业的有色金属容器的生产制造经验，经过反复的焊接工艺试验验证后，将GTAW用于Inconel600焊缝接头的焊接方法，焊后经RT和UT检验，焊缝质量达到要求。
二、焊接材制的选用
Inconel600的焊接材制的选择。首先，要保证其熔敷金属的化学成分与母材相当，S、P等杂质元素的含量要控制的很低，使焊缝金属具有相应的性能指标。其次，母材厚度为l6mm，为了保证焊缝每层的质量，飞溅少层间易清理等因素，我公司综合上述因素，采用单面U型坡口，焊接方法为GTAW,焊丝为2.5 Inconel82焊丝其化学成分和力学性能见表1、表2。
三、焊接工艺评定
在进行焊接工艺评定之前，我查阅了许多相关的资料，选择不不同的规范参数匹配，并在试板上进行一系列的焊接工艺试验。通过观察飞溅大小，电弧稳定性，焊接表面的成形，母材的熔合情况，确定焊接电流为l60~210(A)电弧电压为16~18(V)。电流太小，不仅生产效率低，还容易产生未熔合，气孔等缺陷，电流过大，会引起钨极熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池而造成污染，而且还容易引起烧穿或焊缝下陷，咬边等缺陷，选择合理的焊接规范参数，参照JB4708-2000和GB50236的标准，试板规格500×150×16对接，保护气体为Ar,气体纯度99.99％焊枪中Ar气流量为14~18L／Min，尾部Ar气流量为l0~12l/Min，焊缝背面Ar气流量为12~14L／Min，对焊接工艺评定试板进行l00％RT无损检测，符合JB／T4730.2-2005的规定，Ⅱ级合格然后进行理化解剖和力学性能试验，其结果见表3。
四、产品焊接
1.焊接坡口的准备。对接焊缝的坡口型式，采用机加工，焊前对坡口区域进行仔细清理，用丙酮或乙醇清洗并去除坡口附近50mm区域的氧化色等杂质
2.焊接要点。在焊接之前，经焊工需进行相关资格的考试，焊工用焊接评定给出的规范参数范围，在非产品试件上进行试焊，调节焊接电流，电压。
3.在焊接过程中，层间温度严格控制在小于或等于90℃、随时用测温笔进行测量，施焊过程中背部和尾部需用氩气进行保护(如图2)，(尤其第一层、第二层)并且每焊完一层需用PT检测，必须仔细检查，如有缺陷，按照有关程序进行处理，合格后再继续施焊。熄弧时定要填满弧坑，以防止弧坑裂纹。
五、焊后检验
焊缝表面无裂纹，气孔，咬边等缺陷。焊缝按照JB／T4730.2-2005进行l00％RT检测，II级合格。
六、小结
Inconel600是镍基材料中焊接性比较好的一种材料，只要严格控制焊接工艺参数和层间温度以及层间的清洗，选用匹配好焊接材制，焊缝完全达到产品制造技术的要求。将GTAW用于镍基材料的焊接技术的成功，在焊接工艺、焊工培训、现场操作和焊接质量管理方面积累了经验，为学校以后在有色金属压力容器教学方面奠定了基础。
参考文献：
[1]ASME锅炉及压力容器规范[S].中国石
化出版社.
[2]压力容器安全技术监察规程[S].
[3]JB4708-2000 钢制压力容器焊接工艺
评定[P].北京：国家机械工业局，国家石
油和化工业局，2000.
[4]GB50236 现场设备、 工业管道焊接工
程施工及验收规范[S].
1.低碳经济背景下环保型焊接材料的焊接工艺
环保型焊接材料的应用必然会对整体焊接流程造成影响，焊接时所需的温度、焊接方法及相关零部件的养护都将发生变化，以下将进行环保型焊接工艺参数的设计，基于设计的参数进行焊接方法的分析，实现基于低碳经济环境下环保型焊接材料的焊接工艺设计，以实现最低的环境代价下的最佳焊接效果[1]。
1.1环保焊接工艺参数设计
传统焊接材料中由于含有铅汞等有毒有害物质，且熔点相对较低，焊接过程中产生的热量会导致有毒有害物质挥发，造成大气环境的污染[2]。因此在进行焊接工艺参数的设计时应首先考虑焊接材料的熔点、最适宜温度及加热温度，综合上述三个方面对焊接温度的研究，基于低碳经济条件下的环保型焊接材料的熔点应比传统焊接材料的熔点高35~45摄氏度，在对材料进行焊接时，将焊丝提前预热5~8秒，将温度控制在245~255摄氏度是最为适宜的[3]。其次进行焊接工艺时间参数的设计，由于焊接时维度相对较高且时间较长，对绝缘层及焊接材料均会造成影响，若时间控制不精准，极易发生接触面焊点的粗糙、颜色变暗等问题。结合上述分析将焊接时间设定在1.25~1.5秒之间，时间不得超过2.25秒。
1.2焊接方法分析
焊接材料中铅元素可以起到降低焊料表面张力的作用，进而提升焊接材料的延展性及湿润程度。环保环节材料受到锡元素的支配，由于锡元素的湿润度较低，因此在进行环保型焊接材料的焊接时，焊接头应频繁进行移动，及时的弥补由于湿润度过低造成的焊接缺陷[4]。同时也可以在焊件与焊接材料接触面之间涂抹助焊剂等润滑试剂降低设备运行时产生的摩擦力，实现基于低碳经济背景下环保型材料的焊接方法分析。
1.3工具维护保养要点分析
在对环保型材料进行焊接时，由于焊接时产生的温度过高导致的烙铁头污染的现象屡见不鲜，经过氧化的烙铁头发生变黑、表面不平整现象在一定程度上影响了焊接的工艺流程。烙铁头表面形成的氧化物影响了前端温度的上升[5]。因此对焊接工具的定期维护是环保型焊接材料应用的关键方向，每实施完一次焊接工作都需要对焊接工具的表面进行擦拭，将焊接工具放置到工具箱时，将工具上焊料使用干净纸巾擦拭掉，再用清洁布对其表面进行覆盖，用于擦拭焊接工具的清洁布必须定期消毒或清洗，确保清洁布中不含有焊锡等污染物质，实现基于低碳经济背景下环保型焊接材料的应用。
2.结束语
文章开展了基于低碳经济背景下环保型焊接材料的应用研究，通过对环保焊接工艺参数的设计、焊接方法的分析及焊接工具的定期维护三方面的研究优化焊接流程，提升了焊接的准确率。尽管焊接工艺的优化已经降低了对大气环境造成的影响，但环保型焊接材料的应用研究仍处于较初级阶段，在焊接行业的未来发展中，将逐步实现“零污染”的焊接材料的应用，满足可持续发展战略对焊接行业提出的要求。
作者：樊艳丽单位：重庆工业职业技术学院车辆工程学院
关键词：长输管道；焊接过程；质量控制
Abstract: Welding is a long-distance pipeline construction process, the welding process quality control to ensure the long-distance pipeline construction quality plays a decisive role. According to our experience in construction, construction workers, welding equipment and testing equipment, tools, materials and welding consumables, welding process documents, welding environment, weld inspection and weld repair seven aspects of the quality of long-distance pipeline welding process control points to ensure that the pressure pipeline construction quality.
Keywords: long-distance pipelines; welding process; quality control
中图分类号： TV732.4 文献标识码： A 文章编号：
1施工人员的控制
在任何施工质量控制过程中“人”是第一要素，在焊接质量控制中也同样如此。从事压力管道受压元件焊接的焊工，必须通过基本知识和操作技能考试合格后，取得质量技术监督部门颁发的焊工合格证，而且在有效期内才能进行相应项目的焊接工作。施工单位必须与焊工签订劳动合同，通过合同约束和规范焊工行为，保持稳定焊接质量。坚决不允许无有效证件人员从事焊接工作。焊工参与具体管道工程焊接前必须参加由业主（监理单位）组织焊工考试，考试合格后方可取得参与该工程焊接资格。焊接机组所有操作人员都必须紧密围绕保证管道焊接一次合格率这个中心，尽心、尽责、尽力做好本职工作，认真履行岗位责任。另外，质检员要起到严格把关的作用，及时发现问题，及时给予纠正，及时反馈质量信息，防止不合格品发生
2焊接设备和检验仪器工具
压力管道焊接所需的氩弧焊机、自动焊机、手弧焊机、焊条烘干设备和焊缝热处理装置等，设备技术性能参数应具备保证焊接质量的能力。所有指示、测量、检验所使用的仪器、仪表，检验工具都必须通过周期检定合格且在有效期内使用，如电流表、温湿度仪、风速仪、电压表、焊口检验尺、红外测温仪等等。
3材料与焊材的控制
采购应用于长输管道的钢管、法兰、焊材、管件、阀门等压力管道元件，必须是取得压力管道元件制造许可证的正规厂家生产的产品，材料或焊材上的标记必须完整、清晰、牢固，质量证明书内容齐全、符合标准要求，质量证明书严禁用抄件，一般应为原件或复印后加盖有经销单位红色检验印章和经办人章的有效复印件，质量证明书上的品种、规格、批号等内容应与实物一致。
压力管道元件和辅助材料如阴极保护、防腐补口补伤材料等必须按照设计标准检验合格后由材料质控责任工程师验证后，签署准用意见。然后报审专业监理工程师审核后准用，将材料验证设置为“停检点”，旨在控制未经验证的压力管道元件，严禁紧急放行；经检验不合格的材料，严禁投入使用。材料存放、保管、吊装、运输等应保证材料不受损伤。
4焊接工艺文件的控制
焊接工艺评定。焊接施工措施方案或焊接作业指导书是焊接施工必须严格遵守的“法律”文件。焊接工艺评定的内容、数量要能覆盖长输管道线路、连头、返修、不同壁厚及爬坡管段等各种焊接工况。
焊接作业指导书依据焊接工艺评定来制定，焊接作业指导书中的焊接工艺参数应在焊接工艺评定规定的范围内。焊接作业指导书应由焊接技术人员向焊接施工班组交底，交底的内容包括：焊接工艺参数，检验方法，工艺流程，质量要求，焊接环境要求，施工安全要求等。
5焊接环境控制
焊接环境是影响焊接质量的关键。当施焊环境出现下列任何一种情况，且无有效防护措施时，禁止施焊。①雨雪天气；②气体保护焊，风速大于2m/s；③大气相对湿度大于90％；④低氢型焊条电弧焊，风速大于5m/s；⑤酸性焊条电弧焊，风速大于8m/s；⑥自保护药芯焊丝半自动焊，风速大于8m/s；⑦环境温度低于焊接工艺规程中规定的温度。
6焊前及焊接检验检测控制
管工要对管口组对质量负责，确保管口表面质量，坡口尺寸，对口间隙，错边量控制在规定的范围内。SY-T4109-2006《石油天然气钢制管道无损检测》是等同采用API有关标准制定的，该标准第一次提出错边未焊透这一新的焊接缺陷概念，并将错边未焊透的长度单独进行焊缝质量评级，而且规定出现错边未焊透的X光底片不能评为I级片。此外错边未焊透缺陷的返修是较为困难的。
焊前焊接质检员应检查焊缝坡口表面状况、坡口角度、钝边、组对间隙、错边量等数据应符合工艺文件规定。每道焊缝焊接完毕后，焊工应按要求将飞溅、熔渣及肉眼可见的缺陷等清除干净，自检合格后，按规定进行焊口标识并做好记录，交焊接质检员确认和专检。焊接质检员对焊工自检合格后的焊缝进行外观检查。需要无损检测的焊缝由焊接质检员根据规定的探伤比例、施焊外观质检情况和焊接作业指导书的规定进行无损检测委托，严禁焊前指定待探的焊口。监督施焊的全过程，检查焊接工艺的执行情况，发现问题及时处理或向有关人员进行反馈。
对焊接咬边应予重视。焊接咬边将造成应力集中，而成为疲劳裂纹源，使管道早期疲劳断裂失效。目视法测量咬边深度只能由检验者凭经验来进行，对于内咬边的深度，通过X射线透照的方法来进行测量。咬边深度的测定，存在一定的误差。钢制管道焊缝咬边，应尽可能进行补焊、修磨，使焊缝与母材圆滑过渡，消除咬边对焊接接头性能的不利影响。
7焊缝返修控制
焊缝同一部位允许的返修次数应严格执行标准规范和设计的规定。返修由焊接工艺人员对需返修的缺陷，分析产生原因并编制返修工艺，返修工艺应经相关责任工程师审批。焊缝返修后应按返修工艺的要求进行焊接检验和无损检测合格。要求焊后热处理的管道焊缝，一般应在热处理前进行返修。
焊缝返修部位、返修次数、返修情况以及热处理报告应记入返修记录,并进入工程交工资料。
8焊缝质量控制应严格执行施工规范和质量验收标准，《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369-2006；《钢质管道焊接施工及验收规范》SY/T4103-2006；《石油天然气钢质管道无损检测》SY/T4109-2005；这些标准贯彻执行和施工应用，将会确保管道焊接施工质量。
9结束语
长输管道焊接的现场情况复杂、施焊环境恶劣、焊缝数量较多，影响焊接质量的因素很多，只要对这些影响因素进行有效的控制和预防，就能保证长输管道焊接质量满足标准规范和设计图纸的要求。随着焊接新技术推广和广泛应用，加之焊接研究人员努力深入研究焊接科学工艺技术，继续开发新的焊接方法，以进一步提高和确保管道焊接施工质量。
参考文献：
关键词：分段退焊 数值模拟 有限元 温度场
随着计算机技术和计算方法的发展，数值模拟技术已经成为现代工程学形成和发展的一个重要推动力。焊接是一个牵涉到电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程，焊接的工艺参数值对焊接效果影响较大，怎样选择焊接工艺参数值而使焊接工艺效果达到最佳呢？本文运用ANSYS软件模拟焊件分段退焊焊接过程中的焊接温度场，借助ANSYS软件使焊接温度场可视化，对分段退焊焊接温度场进行具体分析。采用空间和时间有限元模拟焊接时材料和构建的热行为，焊接过程中焊接温度场随时间和空间的变化情况，并整理数据和对结果进行分析。
分段焊接模型的建立与分析
1、热源模型
焊接热过程取决于外加热源的分布形式，材料热物理性能及材料与周围的换热。热源把热能传给焊件是通过焊件上一定的加热面积进行的。对于焊接电弧来讲，该面积称为加热斑点，如图1所示，加热斑点区的热能分布是不均匀的，中心多而边缘少。在电流密度不变的情况下，电弧电压越高，则中心与边缘的热能相差越小。如电压不变，电流密度越大时，则中心与边缘的热能相差越大。
图1 加热斑点上热流密度的分布
单位时间内通过单位面积提供给焊件的热能称为热流密度q（r）.根据研究表明，加热斑点上的比热流分布可以近似的用高斯曲线来描述，如图2所示：
图2 电弧作用下的加热斑点
距斑点中心为r的点A的热流密度可用下式计算：
q（r） =qmexp（-Kr2） （1）
式中q（r）――A点的热流密度；qm―加热斑点中心最大比热流；K――能量集中系数；r―A点距加热斑点中心的距离。
由式（1）可以看出，由qm和K值就可以求出任意点的热流密度，高斯曲线下面所覆盖的全部热能为：
■
故■（2）
式中 q――电弧的有效功率，■
K值说明热流集中的程度，由实验可知，它主要取决于焊接方法、焊接规范等。不同焊接方法的K值也一般不同。从今后的发展趋势来看，应采用K值较大的焊接方法，如高压真空电子束和激光焊接等。
2、几何计算模型
研究对象材料为Q235钢，几何尺寸为270mm×99mm×8mm（L*W*T），分段退焊是将焊件按焊缝划分成若干段分段焊接，每段施焊方向与整条焊缝长方向相反的焊接方法。焊接是需要两块拼接进行焊接，两块模型对称，我们只需对其中一块模型进行分析，如下图分段退焊原理图。
图3 分段退焊原理图
而几何建模模块的设计首先要定义和设置各种几何参数和工艺参数。其中几何参数包括焊件的长宽高，以及焊件网格划分参数的设置等。工艺参数包括高斯热源加载计算时的电弧电压、焊接电流、焊接速度、焊接热源效率、电弧有效功率、热源有效加热半径、热源集中系数、热源串长度、热源串的总热量、最大电流等。对模型的热物理常熟，需要计算的载荷组数也要加以设定。为程序计算预先进行参数设置，把焊接工艺参数、焊接尺寸、几何建模、网格划分、加载等各参数设计成可变参数。
3、有限元网络划分及加载计算
首先定义网络划分参数，根据设定的模型几何参数来进行网格划分参数的定义。这里将网格边长定为9mm，则模型的长边被划分为Ldiv=Length/0.009，宽被划分为Wdiv=Width/0.009。根据前面定义分两次划分，如图4所示便是网格划分后的模型。
图4 模型网格划分示意图
加载计算模块的设计比较复杂，其中包括：首先温度场的求解，然后再设定边界散热条件，焊接电弧加热阶段的循环加载求解计算以及节点上高斯热源的加载计算。
程序运行结果分析
1、等温线云纹图
从数据库中调取计算结果，并以温度云图显示出来，可以直观的看到焊接过程中焊件温度场的分布情况，如图5所示。不难发现分段退焊的温度场在焊接过程中形状时刻变化。
（a） 第1段 （b） 第2段
（d） 第4段 （e） 第5段
图5 分段退焊不同分段的温度场分布图
分段退焊的焊接方向与整条焊缝增长方向相反，后一次退焊的终点是前一次退焊的起点。在分段端点附近存在二次加热的过程，两次退焊形成的焊缝首位相接，在相接时温度场的高温区呈一个较为对称的“8”字型分布在两次退焊形成的焊缝中间，焊缝两端是低温区，温度场分布对称性好。
2、温度的空间分布
为了比较焊件上焊接温度在不同位置的分布情况，特意选取了如图6所示的几条直线，1～6分别表示为焊件不同位置，选取其中4个路径作为代表，根据程序中设定的坐标，调取数据库中的计算结果，在ANSYS分析结果中输出其沿各直线的温度分布曲线。
图6 焊件模型空间温度路径设定图
通过观察对比发现在最后一段焊缝与前一段焊缝相接的端点处均有峰，是温度最高点。前一个分段焊端点处也存在一个小的峰，在分段端点附近存在二次加热的过程，两次退焊形成的焊缝首尾相接。可以明显看出分段退焊的温度场分布很均匀。因此分段退焊分段端点两端的温度场分布有比较好的对称性。通过观察得出焊缝处温度最高，离焊缝距离越远温度越低，温度变化比较平缓，温度分布很均匀。
3、温度的时间分布
为了研究焊件温度随时间大变化过程，特选取了热循环曲线显示了焊件上不同点的热循环过程，选取参考点可以更直观的看到焊件加热过程温度的变化。这里主要是焊件上LENTH/2处沿宽度方向上的各点温度随时间的变化过程，如图7所示。
图7 分段退焊LENTH/2处温度变化过程图
各曲线表示在LENTH/2处沿宽度方向上的各点温度随时间的变化过程。由于将焊件分为六段，所以LENTH/2处正好是分段端点，因此从图中可以清晰的看到其温度变化曲线有两个峰。点上二次加热的过程，不但消除前一次退焊时产生的焊接应力与变形，并且能使分段端点两端的温度场分布有比较好的对称性。
结论
根据本课题实验研究结果的观察与分析，可以总结出如下几点结论：①分段退焊的焊接温度场形状不停的变化，在分段端点上两次退焊形成的焊缝相接时高温区呈“8”字型分布，焊缝两段是低温区，温度场分布均匀。②分段退焊分段端点上的二次加热过程不但消除了前一次退焊时产生的焊接应力和变形，并且使其两端温度场分布有比较好的对称性。③运用ANSYS软件进行焊接过程的模拟分析，可以在同一物理模型下改变加载热源参数，可以为不同的焊接方法选择最优的工艺参数，为焊接参工艺参数的选择提供参考。
参考文献：
[1]金明阳，于有生。基于ANSYS分段退焊焊接温度场的数值模拟。中国水运2006-11
[2]方总涛，唐德渝。焊接温度场及应力场数值模拟的研究发展。
