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锆材的焊接及现场实用报告 编写：张自祥 北京时代科技股份有限公司焊接工艺实验室 锆材的焊接及现场实用报告 一：简介 锆是一种耐腐蚀金属材料，它是一种化学性质非常活泼的元素，一般都应用在化工行业中，在高温下极易与大气中的各种气体发生反应。在锆焊接时，焊缝和热影响区易被空气中的氧、氢、氮等元素污染，生成硬而脆的化合物，并产生脆性的针状组织，使焊接接头的硬度、强度升高，塑性下降，耐蚀性能也大幅下降。因此锆焊接时应对熔池、焊缝和热影响区进行充分的保护以完全隔绝空气。锆材的焊接一般用钨极惰性气体保护电弧的焊接方法进行焊接居多，其他的焊接方法包括：电子束焊、等离子弧焊和电阻焊等。它的焊接性能和钛金属焊接比较接近，由于锆的热膨胀系数和弹性模量小，因而焊接变形和焊缝残余应力比较小，建议在1100°F（594℃）下焊缝的消除应力时间为1小时/英寸厚度。在不受污染的情况下，焊缝不易出现结晶裂纹和冷裂纹。锆在高温下一般容易与大气发生反应，在200℃就开始吸收氧，300℃吸收氢，400℃吸收氮，温度越高反应的强度越剧烈。锆焊接的另一个主要问题就是焊缝中容易过于软化而导致焊件错动，根部焊道容易烧穿，因此焊接锆时，应合适地固定焊件并尽量采用双面焊。除钛、铌、银、钒之外，锆不能和其它金属直接焊接。 二：焊接方法及焊材的选用 锆与锆合金采用的钨极氩弧焊焊接选用的焊丝一般与母材相同，锆材焊丝的选用应符合ASME标准SFA-5.24中的有关规定及要求，焊丝经外观检验：其外观必须光滑、圆整，不允许存在毛刺、皱皮、重叠、裂纹、孔隙等缺陷，必要时进行金相微观检查，不允许存在偏析、夹渣等缺陷。下面是常用锆与锆合金焊接推荐选用的焊丝 序号 母材牌号（SB658） 焊丝牌号(AWS) 1 R60702 ERZr2 2 R60704 ERZr3 3 R60705 ERZr4 施工环境应符合的相关要求 2.1设立专用的预制场地，同时焊接场所应保持清洁、干燥。 2.2 环境温度应大于5℃ 2.3 焊接场所严禁有黑色金属焊接、切割、打磨等工作。 2.4 现场焊接时应有防风，防雨措施，当风速大于0.5m/s，相对湿度大于80%，禁止施焊 3 施工准备 3.1 从事锆材施工的人员必须具备并掌握锆材的特殊物理性能和化学性能的知识，并在此基础上正确从事锆材的搬运、切割、组对等工作。并具备良好的专用预制场地。 3.2 从事锆材焊接的焊工应按照ASME标准第IX卷要求进行考试，考试内容及项目应与实际从事的锆材焊接项目相符，焊工考试合格后，方能从事锆材的焊接。 式样厚度mm 弯轴直径mm 支撑间距mm 弯曲角度° T≤9.5 10t 12t+3.2 180 3.3 锆材焊接工艺评定和 焊工技能评定弯曲试验应按下表规定： 3.4 焊件的坡口型式和组对：在一般情况下坡口型式和尺寸的选用应重点考虑，遵守易于保证焊接接头质量，减少填充金属量，便于操作和减少焊接变形等原则。当设计无规定时焊件的坡口型式和尺寸可参照下图： 3.5 锆材管子切割前应核对材质和规格，并做好材质标记的移植工作，应使用无腐蚀的记号笔，严禁打钢印，锆材切割应使用机械方法，若使用等离子或砂轮切割，切割时管子转动，使其始终处于最佳位置，采用等离子切割时应采取措施保护管子内外表面，以防表面被火花灼伤，并用机械方法去除污染层。经常清理工具上的污物，每次使用前应清洁，无任何杂物。锆材管子无论用机械加工或锯切后，还应使用锉刀修磨切口，然后用不锈钢刷或电动不锈钢丝轮等工具，进一步加工，使坡口表面平整光滑，无毛刺、凹坑、沙粒等缺陷。管子、管件最对过程中，不允许强力组对，严禁锤击或划伤材料表面。 3.6 由于锆材焊接时液态金属流动性特别好，管子坡口组对装配时钝边、间隙应严格按工艺指导书规定，以免焊接时烧穿。管子管件定位焊的工艺措施及焊接材料应与正式焊接一致，点焊高度不得超过管壁厚的3/2，定位焊的焊缝不得有裂纹、气孔或不允许存在的氧化变色等缺陷，否则应打磨。 三：焊接工艺 1：焊接工艺参数 母材厚度 （mm） 钨极直径 （mm） 焊丝直径 （mm） 喷嘴孔径 （mm） 焊接电流 （A） 氩气流量（L/min） 焊速 （m/h） 备注 喷嘴 拖罩 背面 0.8 1.6 1.2 10 45~55 8~10 ------ 6~8 手工钨极氩弧焊 1.6 2.0 1.6 10 50~60 8~10 14~16 6~8 2.0 3.0 2.0 12 60~70 8~10 14~16 6~8 3.0 3.0 2.0 14 95~120 12~14 16~18 12~14 4.0 4.0 2.0 16 140~150 12~14 16~18 12~14 5.0 4.0 2~3 18~20 165~175