钛焊接作业指导书Word格式.docx

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9质量检验

检验人员

检验项目

10焊接缺陷返修

11焊接环境

12安全防护

1主题内容及适用范围

本焊接施工指导书规定了电厂用TA2/Q235B复合板焊接时，对材料、焊工、焊前准备、焊接工艺、焊接质量检验以及焊接过程中焊接缺陷返修等的技术条件，作为钛/钢（TA2/Q235B）复合板现场施工作业指导书。

适用范围

适用于电厂烟囱用钛/钢（TA2/Q235B）复合板，即以钛（TA2）为复层，以低碳结构钢（Q235B）为基层的钛/钢（TA2/Q235B）复合板的焊接。

凡本指导书涉及的内容，如与设计图纸、技术协议不相符合处，均应首先满足设计要求；

凡本书未涉及的内容，则以相应的国家标准、设计图纸和技术说明为准。

2书引用文件

《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001

《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345-1989

《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923-88

《钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002

《电力建设施工质量验收及评定规程》（土建工程）DL/

《钛及钛合金复合钢板焊接技术要求》GB/T13149-91

《钛制焊接容器》JB/T4745-2002

《钛-钢复合板》GB8547-2006

3材料

本指导书中所有材料应符合设计施工图、技术要求的规定，且都必须有合法有效的材料质量证明书。

钛-钢（TA2/Q235B）复合板

钛-钢（TA2/Q235B）复合板应符合GB/T8547-2006《钛-钢复合板》的规定及订货合同中技术协议的要求，其尺寸规格、坡口形式及刨边尺寸以设计图纸、技术要求和订货合同为准。

钛盖条

钛盖条施工应符合GB/T13149－91的要求。

焊接材料

3.3.1钛焊丝

复层钛板（TA2）用焊丝应符合GB/T3623－2007的规定，采用JB/T4745-2002《钛制焊接容器》附录D中相应的焊丝STA2R。

3.3.2氩气

焊接用的氩气纯度不应低于％，且符合规范要求，当瓶装氩气的压力低于2MPa时不得使用。

氩气纯度低于标准要求时，过量的氧、氢、氮会被熔化的焊缝金属吸收，致使焊缝变脆；

过量的气体会使焊缝产生气孔；

另外，氩气中杂质会降低焊缝拉断长度。

3.3.3钨电极

非熔化极氩弧焊（TIG）采用铈钨电极，其质量应符合GB/T4191《惰性气体保护焊和等离子焊接、切割用铈钨电极》的规定。

4焊工

钛和钢熔焊的焊缝会产生脆裂，脆裂是由于焊缝中产生脆性化合物以及钛与钢的热物理特性的差异造成的。

由于焊工焊接操作中的操作偏差导致钛/钢（TA2/Q235B）复合板烟囱的焊接出现任何缺陷，都是极具危害性的。

焊工必须经过培训，并经考试合格，取得合格证后方可上岗。

由于钛材（TA2）为稀有金属，焊接有其特殊性，特别是钛/钢（TA2/Q235B）复合板的焊接，由于钛和钢不具有异种金属的可焊性，两者互熔所产生的中间化合物是脆性组织，所以对焊接操作人员提出严格要求。

在钛/钢（TA2/Q235B）复合板烟囱施焊过程中，焊工必须严格遵守施工指导书。

5焊接方法与设备

复层钛（TA2）的焊接采用钨极氩弧焊，选用相应的焊接设备。

为了使焊接能得以连续进行，应选用具备水冷却系统的氩弧设备。

钨极氩弧焊的特点是焊缝质量高，氩弧燃烧稳定，热源集中，而且氩弧焊是明弧焊，焊缝质量易于控制，比焊条电弧焊和埋弧焊更易于实现全位置焊接。

所选焊机的引弧、稳弧性能要好，焊接过程中书参数稳定，调节方便，冷却水、保护气体供应系统安全可靠。

复层钛的焊接保护要好，输送氩气的管道应采用不易吸潮材料的塑料管，每次开机前对输气管进行检查，开机后，检查氩气的出气情况，若发现其中输气管不正常，要由专业人员及时检修，待检修完成后，再次检查，直到输气系统一切正常后，才可进行下一步工作。

焊接设备应简单、操作方便，可进行全位置焊接，适应性强、成本低，保护严格。

6焊接工艺评定

烟囱用钛/钢（TA2/Q235B）复合板在第一次工程焊接前或焊接评定的重要因素发生重大改变时，应进行焊接工艺评定。

7焊前准备

由于钛-钢复合板由两种金属材料复合组成，其性能具有其独特之处，焊前准备必须引起高度重视，制定切实可行措施。

下料

厂家所提供的钛/钢（TA2/Q235B）复合板均符合国家标准及电厂烟囱施工设计图要求，可以直接进入现场卷制、焊接。

若遇特殊情况需要下料时，尽量采用机械方法，从复层钛材表面一侧开始切割，以避免复层钛材（TA2）的剥离。

若采用火焰切割时，要求钛复层背向火焰，复合板离地面的高度应不小于300mm，切口的氧化层在焊接前必须清除。

坡口制备

7.2.1焊缝形式

钛/钢（TA2/Q235B）复合板主要焊缝形式如下：

图1

说明：

1、以下各图中角焊缝未注释焊脚高度的均为满焊缝，未注单位均为㎜。

2、对接焊钝边2㎜，宽度方向坡口单角度边30°

。

3、钛/钢复合板纵缝和环缝复层用钛盖板厚度为1.6mm，宽度为50mm。

7.2.2坡口加工

坡口加工采用机械方法或其它有效方法进行。

加工钛/钢（TA2/Q235B）复合板坡口时，不能采用油质润滑。

如采用气割、等离子切割等火焰加工，应将钛板氧化区用机械方法清除，加工后的坡口表面应平整、光滑，不得有裂纹、分层、夹杂、毛刺和氧化色，坡口表面应呈银白金属光泽。

焊前清理、准备

钛（TA2）复层的焊前清理是一项非常重要的工作，由于其清理的不细致导致污染的钛材、钛焊丝被使用，其危害是致命的。

7.3.1焊前应对钛焊丝进行化学清洗，酸溶液用HNO3、HF、H2O混合配制，清洗后必须用清水冲净，然后烘干，即可使用，若暂时不用的应妥善保管，以免造成新的污染。

配制方式及清洗制度见下表1：

表1

溶液成分

配一升所需量

酸洗温度

℃

酸洗时间

min

HNO3

30~40

室温

10~20

HF

2~5

H2O

余量

7.3.2钛盖条装配时不能用铁器敲打焊件，应采用铜锤或铝锤敲击焊件，避免产生铁污染。

7.3.3钛（TA2）复层施焊前，采用清洗或机械方法（如刮刀、不锈钢丝刷）清理坡口区及附近的污物然后再用洁净白布蘸丙酮擦洗，清理范围距离焊边至少40mm，焊件清理后要尽快施焊。

7.3.4清理干净的焊丝和焊件应妥善保护，不应用裸手触摸，避免再次污染，否则应重新清理。

7.3.5钛盖条装焊时所用的工具都应用丙酮或酒精清除灰尘、油脂等污物，且这些工具不能与钢结构焊接所用的工具混用。

7.3.6焊工和装配钳工应戴洁净的白手套，穿洁净的工作服。

8焊接

焊接工艺参数

钛/钢（TA2/Q235B）复合板焊接工艺参数经焊接工艺试验及焊接工艺评定确定，其原则应保证复层钛（TA2）不被氧化，但又不能熔到钢面，尽量采用较小的焊接线能量，基层钢板（Q235B）的焊接不应过热，否则会导致复层钛板（TA2）的氧化。

焊接工艺参数如下（其中钛/钢（TA2/Q235B）复合板复层钛（TA2）纵焊缝及横焊缝对接工艺参数见表2、钛/钢复合板（TA2/Q235B）复层钛（TA2）角焊缝焊接工艺参数见表3）：

表2　钛/钢（TA2/Q235B）复合板复层钛（TA2）纵焊缝及横焊缝对接工艺参数

焊缝

焊缝层

焊接

方法

焊接材料

焊接书（cm/min）

牌号

规格

（mm）

电流

（A）

电压

（V）

焊接速度

（cm/min）

对接焊缝

钛（TA2）

盖条对接

GTAW

STA2R

40~60

~10

10~16

表3　钛/钢复合板（TA2/Q235B）复层钛（TA2）角焊缝焊接工艺参数

角焊缝

盖条与复层钛（TA2）角接

85~105

8.1.1若需调整焊接工艺参数时，必须征得项目部主管领导认可后，方可进行调整，但其调整幅度不得超过原焊接工艺评定时所制定的相关层工艺参数的10%，并经试验焊接后，才能进行焊接施工，并在焊接施工记录中注明。

8.1.2如果出现焊接工艺参数调整超过原工艺参数的10%时，经试焊接仍不能满足焊接要求时，则应认真核对外界条件是否变化、焊材、焊接设备及保护气体的情况等，待问题解决后再进行焊接工作，并在焊接施工记录中注明。

技术要求

由于钛、钢不能互熔，钛/钢（TA2/Q235B）复合板中钛（TA2）复层与钢（Q235B）只能各自焊接，本技术要求中规定了复层钛（TA2）的焊接要求。

由于钛（TA2）的熔点高、热容大、导热性差及具有高的化学活性，使钛材的焊接远不及钢材普及，操作保护措施、工艺书和操作要求比钢焊接难度大、技术措施严格。

8.2.1钛/钢（TA2/Q235B）复合板内筒纵横焊缝错距要求见下图：

图6焊缝错距要求

8.2.2钛/钢（TA2/Q235B）复合板装配时以复层钛（TA2）表面为基准，基层钢（Q235B）焊接时书不宜过大，以免造成基层钢（Q235B）与复层钛（TA2）脱层或复层钛（TA2）氧化。

钢面焊完后检查焊透程度，未焊透的应在复层钛（TA2）一侧进行补焊，并将背面余高磨平，钢焊缝质量检验合格后方可进行复层钛（TA2）的焊接。

8.2.3钛（TA2）焊件组对时的定位焊点间距为50mm～80mm，焊点尺寸约5mm，钛盖条左右两条缝定位焊点相互错开，定位焊一般不加焊丝，定位焊采用与正式焊接相同的焊接材料及焊接工艺。

若对焊件、焊丝的洁净程度有质疑时，可用洁净的白布蘸丙酮对其进行再次净化处理。

8.2.4钛（TA2）定位焊缝不应有裂纹、气孔、夹渣等缺陷，否则应清除重焊，重焊应在附近区域进行。

将会熔入永久焊缝的定位焊缝应清除其表面的氧化层等，焊缝颜色应为银白色、淡黄色或金黄色，并使焊缝两端平滑过渡以便于接弧，否则要加以修整。

8.2.5钛（TA2）焊接时尽量采用引弧板和熄弧板，禁止在坡口外工件表面上打弧。

引弧板和熄弧板采用TA2板。

8.2.6钛（TA2）施焊时要采取措施（如加拖罩），确保正面及背面的氩气保护，以保证复层钛（TA2）焊缝及其热影响区的质量，复层钛（TA2）焊接接头保护好坏可以根据其表面颜色来确定，该区的颜色应为银白色、淡黄色或金黄色，否则为不合格，则要视情况应予修整。

8.2.8钛复层与钛盖板的角接缝，应根部焊透，焊缝表面呈微凹形。

8.2.9焊缝金属和高温热影响区的晶粒长大是钛（TA2）焊接接头塑性下降的重要因素，所以复层钛（TA2）焊接时，要求采用较小的焊接线能量和较快的冷却速度，压低电弧，并且将电弧偏向基体，以达到减小高温停留时间，减小晶粒长大程度和缩小高温热影响区的目的。

8.2.10钛（TA2）焊接过程中特别防止铁离子污染焊缝区。

若出现熔深过大，可能产生钛（TA2）焊缝与钢（Q235B）的互熔时，应立即停止焊接，查明原因，并及时采取措施将互熔区予以清除。

8.2.11钛（TA2）焊接过程中定位焊点开裂，造成板边错位或间隙变化，应立即停止焊接，经修复后方可继续施焊。

8.2.12若发生触钨时，应立即停止焊接作业，去除触钨区，更换钨极后再进行焊接作业。

8.2.13钛（TA2）盖条间的对接焊操作时最好采用断弧焊接，以避免焊接接头氧化。

8.2.14钛（TA2）焊缝成形应光滑、均匀，不得有气孔、凹坑、氧化等缺陷，焊接完成后应进行自检，发现问题及时修补处理。

8.2.15钛（TA2）焊后仔细清理焊件表面的焊渣、焊瘤、飞溅物以及其它污物，必要时应对焊缝进行局部修整。

9质量检验

检验人员

焊接质量检验人员应经必要的技术培训，能正确掌握焊缝质量评定标准。

检验项目

9.2.1外观检查

9.2.1.1焊后用肉眼或5倍放大镜对焊缝外形尺寸及表面质量进行检查，不得有裂纹、气孔、氧化、未熔合以及超过规定的咬边等缺陷。

焊缝成形应均匀、致密、平滑地向母材过渡。

焊缝外观检查率为100％。

9.2.1.2钛（TA2）焊缝表面不允许存在深度大于或等于0.5mm的划伤。

如有大于0.5mm的划伤应清除，清除后的焊缝表面不得低于母材表面，否则要进行补焊处理。

9.2.1.3钛（TA2）焊缝和热影响区表面的颜色为银白色、淡黄色和金黄色为合格。

若焊缝区或热影响区出现其它颜色，则要视情况进行修整。

如焊缝区或热影响区呈灰色或白色粉状物，必须清除氧化部分进行返修。

9.2.2无损探伤

焊缝外观检验，按《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-2001进行，其焊缝按二级焊缝质量要求进行检验，具体要求如下：

钢焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验，超声波探伤比例为20%；

钛板搭接焊缝按JB/规定的方法进行渗透检测。

其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及探伤结果分级法》GB1134的规定。

焊缝成型良好，焊缝过渡圆滑，焊波均匀，焊缝宽度匀直，钛板焊缝颜色一致。

焊工对所焊焊缝及时清理药皮后100%自检，专职质检员做25%抽查，并认真做好记录。

无损探伤检验不合格时，应在缺陷两端的延伸部位增加检测长度，增加的检验长度应为该焊缝总长的10%且不小于250mm，若不合格，检测焊缝应为100%。

焊缝的返修按原工艺执行。

质量记录的填写内容及书写要求：

质量验收及作业过程中的施工记录由项目部专业质检员整理，要求资料真实，字迹清楚，内容全面。

10焊接缺陷返修

当复层钛（TA2）焊缝上发现有不允许的缺陷，经清除后需返修时返修措施应得到焊接技术人员的同意，按评定合格的焊接工艺进行返修。

复层钛（TA2）焊接缺陷的清除和修整，采用砂轮（机械）修磨的方法进行处理。

修磨时特别注意不要伤及其他无缺陷或不需修理的部位，以免造成加大焊缝区域的倾向。

返修前将缺陷清除干净，必要时可采用表面探伤检验确认。

用砂轮修磨后，再用白布蘸丙酮进行擦洗清理，清理完成后再进行返修补焊。

返修部位和返修过程应记入质量档案。

复层钛（TA2）待修补部位开槽宽度应均匀、表面平整、便于施焊且两端有一定坡度。

复层钛（TA2）焊接区同一部位的返修次数不宜超过两次，若超过两次返修仍不合格的，需经质量监督方技术总负责人批准，并将返修次数，部位和返修情况记入质量档案。

如需用钛板补贴修复时，应用砂轮将以缺陷为中心周围向外延伸10mm左右的钛层去除，去除后用机械方法制取与去除部分尺寸匹配的钛板条，并对去除后的部位及钛板条用丙酮进行清洗，待凉干后进行补块焊接。

返修焊缝性能和质量要求与原焊缝相同。

对施工现场要求保持清洁、干燥、施焊宜在18℃以上进行。

焊接环境风速应小于1.5m/s。

氩弧焊接时，焊接场所应有良好通风。

钛/钢（TA2/Q235B）复合板火焰切割时，力求在通风良好的地方进行。

烟囱用钛/钢（TA2/Q235B）复合板焊接必须遵守安全操作规程及施工现场各项安全制度。

焊工必须穿戴清洁工作服、工作鞋及白手套才能进入施焊区施工，工作服领口、袖口应扎紧。

钛材（TA2）氩弧焊接时，操作人员应注意防光保护，面罩不应漏光。

施工场地应有良好通风，必须有专人监护。

焊机应安全接地，电缆线绝缘良好。

气瓶应栓接可靠，以防倾倒。

高空作业时，必须遵守登高安全操作规程。

防止烧伤、烫伤及引起火灾等事故。