锅炉筒体纵焊缝焊接工艺规范

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制定工业锅炉筒体纵焊缝焊接工艺规范

一、母材技术状况

Q345 是一种钢材的材质。它是低合金钢（C<0.2%)，广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器等。Q代表的是这种材质的屈服，后面的345，就是指这种材质的屈服值，在345左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。Q345按等级可分为Q345A，Q345B，Q345C，Q345D，Q345E。它们所代表的，主要是冲击的温度有所不同。

1、结构性能  Q345综合力学性能良好，低温性能尚可，塑性和焊接性良好，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动载荷的结构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件，热轧或正火状态使用，可用于-40℃以下寒冷地区的各种结构。

2、化学成分 Q345化学成分见表1。

表1  Q345化学成分（%）：

元素	C≤	Mn	Si≤	P≤	S≤	Al≥	V	Nb	Ti
含量	0.2	1.0-1.6	0.55	0.035	0.035	0.015	0.02-0.15	0.015-0.06	0.02-0.2

3、力学性能    Q345力学性能见表2。

表2  Q345力学性能（%）：

机械性能指标	伸长率（%）	试验温度0℃	抗拉强度MPa	屈服点MPa≥
数值	δ5≥22	J≥34	σb（470-650）	σs（324-259）

其中壁厚介于16-35mm时，σs≥325Mpa；壁厚介于 35-50mm时，σs≥295Mpa

二、焊接材料选择及技术状况

埋弧焊焊接材料根据ISO/4174或GB/T1247-1990《埋弧焊用焊丝和焊剂》规定选择适用的埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂，其主要参数见表3。

表3  焊丝牌号按GB/T4957和GB/T3429的主要参数

牌号 \成分	Mn	C	Si	S	P	Ni	Cu	Cr
H08A	0.30-0.55	≤0.10	≤0.03	≤0.030	≤0.030	≤0.30	≤0.20	≤0.20
H08MnA	0.80-1.10	≤0.10	≤0.07	≤0.030	≤0.030	≤0.30	≤0.20	≤0.20
H10Mn2	1.50-1.90	≤0.12	≤0.07	≤0.035	≤0.035	≤0.30	≤0.20	≤0.20

焊剂HJ431是熔炼型高锰高硅低氟焊剂。为棕红色至浅黄色玻璃状颗粒，粒度为2.5-0.45mm（8-40目）等。可交直流两用，直流焊时焊丝接正极。焊接工艺性能良好，脱渣容易，成形美观。配合H08A、H08MnA、H10MnSi等焊丝，其熔敷金属机械性能见表4。可焊接低碳钢及某些低合金钢，如16Mn，15MnV等结构，如锅炉、船舶、压力容器等。也可用于电渣焊及铜的焊接。焊剂按规定烘干、保温;焊丝需去除油、锈;保护气体应保持干燥。

表4  熔敷金属机械性能

牌号\成分	屈服强度Mpa	抗拉强度Mpa	延伸率(%)	冲击值J（℃）
H08A	≥330	≥410	≥22	≥27
H08MnA	≥330	≥410	≥22	≥27
H10Mn2	≥330	≥410	≥22	---

三、焊接准备

1、坡口形式及注意事项

根据GB/T985.2(等效于ISO9692:2003)埋弧焊的推荐坡口表示法：规定了推荐的坡口形式和尺寸，如图1 所示。

（1）、焊接选择坡口形式和尺寸应考虑下列因素：

a. 焊缝填充金属尽量少；

b. 避免产生缺陷；

c. 减少残余焊接变形与应力；

d. 有利于焊接防护；

e. 焊工操作方便；

f. 复合钢板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率。

图1  坡口形式

（2）、焊接坡口制备注意事项

①、碳素钢和标准抗拉强度不大于540MPa的碳锰低合金钢可采用冷加工 ,也可采用热加工方法置备坡口。

②、标准抗拉强度大于540MPa的碳锰低合金钢、铬钼低合金钢和高合金钢宜采用冷加工法.若采用热加工方法,对影响焊接质量的表面层,应用冷加工方法去除。

③、焊接坡口应保持平整,不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷,尺寸符合图样规定。

④、坡口表面及两侧应将水、铁锈、油污、积渣和其它有害杂质清理干净。  

表5  纵焊缝对口错边量

对口处名义厚度过 δn	≤10	12≤δn≤50	＞50
错边量	δn /5	≤2.5	δn /16且不大于10

四、焊接设备

埋弧焊（SAW,ISO代号为12），是一种利用位于焊接层下电极与焊件之间燃烧的电弧产生的热量熔化电极、焊剂和母材金属的焊接方法。埋弧焊的设备由焊接电源、控制系统、送丝机构、行走机构、导电嘴、焊丝盘、焊剂输送与回收装置以及焊件变位设备和焊接夹具等部分组成。如图2所示。

深和焊缝余高都有显著增加，而焊缝的宽度变化不大。同时，焊丝的熔化量也相应增加，这就使焊缝的余高增加。随着焊接电流的减小，熔深和余高都减小。

2、电弧电压

电弧电压的增加，焊接宽度明显增加，而熔深和焊缝余高则有所下降。但是Q345 板厚14mm,埋弧焊焊接，采用单面V形坡口，留2～4mm间隙，中间钝边1～2mm，坡口度数为60 &ordm;，焊接时带焊剂垫，焊材采取H08A或H08MnA，焊剂为HJ431,焊接速度20～25m/h,电流500~600A,电压36～40V。具体参数见表8。

表8  锅炉筒体双面埋弧焊纵焊缝焊接工艺参数

焊接方法	焊接材料规格/mm	焊接电流/A	电弧电压/V	焊接速度/(m/h)
SAW	φ5.0	650～800	36～40	25～35

六、埋弧焊操作事项

1、埋弧焊操作技术

(1)对接直焊缝焊接技术  对接直焊缝的焊接方法有两种基本类型，即单面焊和双面焊。根据钢板厚度又可分为单层焊、多层焊，又有各种衬垫法和无衬垫法。   

①焊剂垫法埋弧自动焊。在焊接对接焊缝时，为了防止熔渣和熔池金属的泄漏，采用焊剂垫作为衬垫进行焊接。焊剂垫的焊剂与焊接用的焊剂相同。焊剂要与焊件背面贴紧，能够承受一定的均匀的托力。要选用较大的焊接规范，使工件熔透，以达到双面成形。

②多层埋弧焊。对于较厚钢板，一次不能焊完的，可采用多层焊。为了保证焊透，正面焊时要焊透工件厚度的40％～50％，背面焊时必须保证焊透60％～70％。在实际操作中一般很难测出熔深，经常是靠焊接时观察熔池背面颜色来判断估计，所以要有一定的经验。第一层焊时，规范不要太大，既要保证焊透，又要避免裂纹等缺陷。每层焊缝的接头要错开，不可重叠。

(2)对接环焊缝焊接技术  圆形简体的对接环缝的埋弧焊要采用带有调速装置的滚胎。如果需要双面焊，第一遍需将焊剂垫放在下面简体外壁焊缝处。将焊接小车固定在悬臂架上，伸到筒体内焊下平焊。焊丝应偏移中心线下坡焊位置上。第二遍正面焊接时，在筒体外，上平焊处进行施焊。   

(3)埋弧半自动焊  埋弧半自动焊主要是软管自动焊，其特点是采用较细直径(2mm或2mm以下)的焊丝，焊丝通过弯曲的软管送入熔池。电弧的移动是靠手工来完成，而焊丝的送进是自动的。半自动焊可以代替自动焊焊接一些弯曲和较短的焊缝，主要应用于角焊缝，也可用于对接焊缝。

2、埋弧焊的安全操作技术

(1)埋弧焊机操作人员必须经过电弧焊接工作的专门培训，持证上岗，非本机操作人员，严禁擅自操作设备。

(2)作业前检查电缆绝缘情况，如有损坏立即停止使用，确认各部导线连接良好，控制箱外壳和接线板上的罩壳盖好。

(3)作业过程中，操作人员要精神集中，正确操作，注意机械情况，不得擅自离岗或将机器交给其他无证人员操作，严禁无关人员进入作业区。

(4)作业工程中，任何人员均不得蹬上龙门架顶层平台进行观察、检修或检查工作。如必须蹬顶作业，必须先停车断电。

(5)控制箱和焊机外壳应可靠的接地(零)和防止漏电。接线板罩壳必须盖好。

(6)埋弧自动焊机的小车轮子要有良好绝缘，导线应绝缘良好，工作过程中应理顺导线，防止扭转及被熔渣烧坏。

(7)焊接进行中，不许铲药皮、清渣，铲药皮清渣时要戴护目镜。

(8)认真及时做好保养工作，保持机械完好状态，机械不得带病工作，运转中发现不正常，立即停机断电检查，排除故障方可使用。

(9)操作人员下班时，要将机械停放在待命位置，关机断电，锁好电闸箱，清理现场杂物，焊渣。

(10)半自动埋弧焊的焊把应有固定放置处，以防短路。

(11)埋弧自动焊熔剂的成分里含有氧化锰等对人体有害的物质。焊接时虽不像手弧焊那样产生可见烟雾，但将产生一定量的有害气体和蒸气。所以，在工作地点最好有局部的抽气通风设备。

七、工艺评定过程

根据JB/T4708/4709-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》进行以下试验，并满足下表9所涉及的要求。

表9   力学性能

σb /MPa	σs /MPa	δ（％）	弯曲角度/° （d=3a）	冲击试验			其他
				缺口形式	试验温度℃	Ak/J
390～530	≥205	≥25	180	U形	常温	≥48

八、参考文献

［1］张帅谋.国际焊接标准解读与贯彻［M］安徽：安徽机电职业技术学院出版社，2009

［2］杨松.锅炉压力容器焊接技术［M］北京：机械工业出版社，20013

［3］雷世明.焊接方法与设备北京［M］北京：机械工业出版社，20013

［4］王小平.金属材料焊接工艺与评定［M］安徽：安徽机电职业技术学院出版社，2009

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规范写很详细的，谢谢分享。

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对接直焊缝焊接技术  对接直焊缝的焊接方法有两种基本类型，即单面焊和双面焊。根据钢板厚度又可分为单层焊、多层焊，又有各种衬垫法和无衬垫法。