问答题1. 管道安装监检时对焊缝的焊接有什么要求?
管道安装焊缝的质量、检查方法和数量应符合DL/T869—2004的规定,焊工钢印标记应清晰、完整。
2. 管道安装监检对支吊架安装质量有什么要求?
检查支吊架安装质量的要求如下:
(1)吊架的吊杆偏装方向和偏装量应符合设计要求。
(2)管道穿墙处应留有足够的管道热位移间距。
(3)弹簧支吊架的冷态指示位置应符合设计要求,支吊架热位移的方向上和热位移的范围内应无阻挡。
(4)支吊架调整后,各连接件的螺杆丝扣必须带满、锁紧螺母应锁紧。
(5)活动支架的滑动部分应裸露,活动零件与其支撑件应接触良好,滑动面应洁净。活动支架的位移方向、位移量及导向性能应符合设计要求。
(6)固定支架应固定牢靠。
(7)变力弹簧支吊架位移指示窗口应便于检查。
(8)参加锅炉启动前水压试验的管道,其支吊架定位销应安装牢固。
(9)定位销应在管道系统安装结束,且水压试验完毕及保温后方可拆除,全部定位销应完整、顺畅地拔除。
(10)管道安装完毕后,应对管道系统进行水压试验(凡管道系统经100%无损检测合格的,可替代水压试验)。
3. 管道安装后,安装单位应将主蒸汽热段管道、高温再热蒸汽热段管道的哪些部分交给电厂?
安装单位应将主蒸汽热段管道、高温再热蒸汽热段管道的监督管原始段移交电厂,并作好交接记录。
4. 管道安装过程中,安装单位应配合建设单位做好哪些测量工作?
安装单位应配合建设单位进行的以下测量工作。
(1)监督管段的两端壁厚。
(2)各对蠕胀测点的径向距离。
(3)蠕胀测点两旁管道的外径或周长。
5. 管道疏放水系统的安装需注意什么问题?
管道疏放水系统的安装,应符合设计规定和安全使用的原则,管道开孔应采用钻孔。
6. 机组试运行后,管道系统应达到什么要求?
机组试运行后,支吊架热位移方向和热位移量应与设计基本吻合;支吊架热态位移无受阻现象;管道膨胀舒畅,无异常振动;管道保温施工良好,表面温度应符合设计规定;管道命名和流向标志正确、完整。
7. 管道安装后,现场安装监检抽查的要求是什么?
管道安装后的现场抽查有以下要求:
(1)每种规格的管道抽查焊缝总数的1%~2%,且不少于2道焊缝,进行RT或UT检验,核查其内部质量。
(2)弯管和弯头的背弧外表面应采用无损检测(UT或MT)抽查,每种规格弯管和弯头的抽查比例为20%且不少于2只。
8. 管道上的压力表、温度表和安全阀的监检有什么要求?
(1)安装质量监检对安全阀有以下要求。
1)安装数量、型号、规格和位置应符合设计规定。
2)有合格证、质量证明书、排量计算书或汇总表。
3)出厂铭牌齐全,弹簧式安全阀有防止随便拧动调整螺栓的装置,杠杆式安全阀有防止重锤移动和杠杆越位的限位装置。脉冲式安全阀接入冲量的导管有保温,导管内径大于或等于15mm,气室式安全阀配备有可靠的气源。
4)在校验合格有效期内,试排汽正常。
5)蒸汽严密性试验检查时无泄漏。
6)起座、回座压力整定值符合规程要求,提升高度符合有关技术文件。
7)安全阀与汽包、联箱之间不应装有阀门和取用蒸汽的引出管。
8)安全阀应装设通到室外的排汽管,排汽管应尽可能取直,应有可靠的支吊装置;每只安全阀宜单独使用一根排汽管,排汽管上不应装设阀门等隔离装置,底部应有接到安全地点的疏水管,疏水管上不允许装设阀门。
9)安全阀排汽管出口装有符合环保要求的消声器,消声器应有足够的排放面积和扩容空间,并固定牢固。
10)排汽管和消声器的对接焊缝应无裂纹等超标缺陷,排汽管和消声器均有足够的强度。
(2)安装质量监检对压力测量装置的要求。
1)压力测量装置数量、精确度、表盘直径、刻度极限值及装设地点应符合有关规程规定。
2)压力测量装置已经校验合格,有铅封和限位红线,并在校验合格期内。
3)压力表表面完整、无破碎,表内无泄漏。
4)就地压力表处有良好的照明。
(3)安装质量监检对温度测量装置的要求。
1)温度测量装置数量、安装地点和要求,应符合DL 612—1996《电力工业锅炉压力容器监察规程》和DL/T 5190.5—2004《电力建设施工及验收技术规范(热工仪表及控制装置)》的有关规定。
2)温度表精确度符合国家计量法和有关规定,并在校验合格期内。
3)热电偶校验合格,符合被测参数要求。
4)测温元件有合格证及质量证明书,材质符合被测介质参数要求。
5)温度表指示正确,测量同一温度的各表计示值均在允许误差范围内。
6)用螺纹固定的测温元件与插座间密封面应无泄漏。
7)用焊接固定的测温元件与插座间焊缝经外观检查,应无裂纹等超标缺陷。
9. 低碳钢的焊接特点是什么?
低碳钢中的碳及合金元素的含量都很低,因此碳当量低,焊接性能良好。其焊接特点主要表现在以下方面。
(1)焊接工艺和技术比较简单,一般不必采取特殊的工艺措施。
(2)焊前一般不预热。但在低温下施焊焊件厚度较厚或刚性较大,以及焊接硫、磷含量较高的沸腾钢时,应考虑采取预热措施(预热温度根据具体情况定,一般为100~150℃),以防止产生裂纹。
(3)不需要特殊和复杂的设备,对焊接电源无特殊要求。但如果工艺参数选择不当(如电流过大或线能量过大),可能出现热影响区,使晶粒出现长大的倾向,温度越高,热影响区在高温停留的时间越长,晶粒长大越严重。
10. 焊接低碳钢一般选用哪些级别的焊条?
焊接低碳钢用的焊条一般都选用E43××级焊条;对强度等级较高、用于重要的焊接结构或低温(-20℃以上)下工作的焊条也可选用E50××级中的碱性低氢型焊条。下表列出了低碳钢焊条选用的大致范围,实际施焊时应根据焊件及环境等具体情况选定焊条。
几种低碳钢用焊条
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钢 号
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强度等级较低或一般结构
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强度等级较高、重要的或 低温下工作的结构
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A3、Q235等
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E4315、E4303、E4301、E4320
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E4303、E4316、E4315、E5016、E5015
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08、10、 15、20等
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E4303、E4301、E4315、E4316
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E4316、E4315、E5016、E5015
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11. 中碳钢的焊接特点是什么?
中碳钢具有以下焊接特点:
(1)由于中碳钢含碳量较高,热影响区容易产生低塑性的淬硬组织,而含碳量越高、板厚越大、淬硬倾向也越大。因此,在焊件刚性较大而焊条选用或焊接工艺不当时,使用中碳钢容易引起冷裂纹。
(2)中碳钢在焊接第一层时,熔合比一般达到30%(即第一层焊缝中母材金属约占30%),而焊条中的含碳量很低,这样就使焊缝中的含碳量远比低碳钢焊缝高,因而容易引起热裂纹。
12. 中碳钢的焊接与补焊时的主要措施有哪些?
为了保证中碳钢焊件在焊后不产生裂纹并获得满意的力学性能,通常采用的主要工艺措施如下:
(1)选用碱性低氢型焊条。由于这类焊条抗冷裂及抗热裂的能力较好,在对焊接接头强度要求允许的前提下,选用强度等级较低的碱性焊条(如E4316、E4315),可以得到更好的效果。
在特殊情况下,还可采用铬镍奥氏体不锈钢焊条焊接或补焊中碳钢。其特点是在焊前不预热的情况下,产生冷裂纹的倾向较小。用来焊接或补焊中碳钢的铬镍奥氏体不锈钢焊条有E1—23—13—16(奥302)、E1—23—13—15(奥307)、E2—26—21—16(奥402)、E2—26—21一15(奥407)等。使用这类焊条施焊时,电流要小,焊接层数要多,熔深要浅。使用铬镍奥氏体不锈钢焊条的缺点是成本高,一般情况下不宜采用。
(2)焊前进行预热。这是焊接或补焊中碳钢时采用的主要工艺措施,尤其在焊件的厚度或刚性较大时更为必要。预热能起到降低热影响区的最高硬度、减缓冷却速度、防止产生裂纹及改善接头塑性的作用。整体预热和恰当的局部预热还能减小焊接残余应力。
中碳钢焊接或补焊时的预热温度,应根据焊件的具体钢号(主要是含碳量)、厚度及所选用的焊条预先进行抗裂性试验来确定。常见的35号钢和45号钢的预热温度一般可选用150~250℃,含碳量再高或者厚度和刚性都很大时,可将预热温度提高到250~400℃。局部预热的加热范围一般为焊口两侧各150~200mm。
(3)采用U形坡口。
13. 中碳钢的焊接与补焊要点有哪些?
中碳钢的焊接与补焊要点如下:
(1)坡口及其两侧各20mm的范围内的油、锈等污物必须清理干净。焊条必须进行烘烤,特别是用碱性低氢型焊条时,应在350~400℃烘烤1~2h,然后放在100~120℃的恒温箱中待用。
(2)焊接第一层时,尽量使用小电流、慢焊速,减小母材的熔深,但必须保证,熔透避免产生未熔合、夹渣等缺陷。焊后应及时保温,使焊件缓慢冷却。
(3)多层焊时,每层焊缝焊完后要及时进行清理,除了清除焊渣外,坡口及其附近的雾状飞溅也必须清除干净。
(4)采用锤击焊缝的方法,减少焊接残余应力。
(5)如果焊件几何形状复杂或焊缝过长,可将焊缝分成若干小段,分段跳焊,既使热量沿整条焊缝基本分布均匀,又不使焊件温度过高。
(6)如果第一层焊缝出现裂纹,应及时将裂纹铲除干净,适当提高预热温度,降低焊速重新焊接。收弧时,电弧慢慢拉长,并将熔池填满,防止收弧处产生裂纹。
14. 16Mn钢在气温较低的情况下或在刚性或厚度较大的焊件上施焊时,应采取什么措施?
采取预热及在焊接工艺允许范围内选用偏大的焊接线能量(即偏大的焊接电流或偏小的焊接速度)等措施,以避免在焊接接头中产生淬硬组织甚至冷裂纹的可能性。
15. 16Mn钢在选择焊接材料时,应考虑哪些因素?常用的焊接材料有哪些?
在选择焊接材料时,应保证焊缝金属的强度、韧性和塑性等性能符合设计要求。应选择与母材强度相当的焊接材料,并综合考虑焊缝金属韧性、塑性及焊接接头的抗裂性。只要焊缝金属的强度不低于母材的下限值即可。焊缝强度过高,将导致焊缝金属韧性、塑性及焊接接头的抗裂性能降低。
16Mn钢常用的焊接材料见下表。
16Mn钢常用的焊接材料
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手工电弧焊
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手工钨极氩弧
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CO2气体保护焊丝
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焊条型号
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焊条牌号
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E5003、E5001
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J502、J503
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H08Mn2Si
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H08Mn2Si
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E5015、E5016
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J506、J507
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H08Mn2SiA
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H08Mn2SiA
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16. 铬钼耐热钢焊缝及热影响区的淬硬倾向主要与哪些因素有关?
铬钼耐热钢焊缝及热影响区的淬硬倾向主要与以下因素有关:碳和铬的含量越多,硬化越严重;焊件越厚,截面积越大(即焊件的刚性越大),硬化越严重;焊件不预热或预热温度过低(特别在冬季施工时),硬化越严重;焊接时的线能量越小,硬化越严重。
17. 铬钼耐热钢焊接时的工艺要点有哪些?
铬钼耐热钢焊接时的工艺要点如下:
(1)严格进行预热。预热可以说是铬钼钢焊接时最重要的措施,不但正式焊接时要预热,进行定位焊或焊接组装用的卡具时也应同样进行预热,以免在定位焊或焊接组装用的卡具处产生裂纹。预热不仅关系到焊接接头是否产生裂纹,而且关系到接头的力学性能,因此必须正确选择预热温度。
预热的集体温度是与钢种及壁厚有关的,对于给定的预热温度,若是首次施焊的钢种可参考下表提供的预热温度进行焊接工艺评定,最后确定合理的预热温度。
常用铬钼耐热钢管预热温度
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钢 种
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焊前预热
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壁厚(mm)
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温度(℃)
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C-0.5Mo
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≥15
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150~200
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0.5Cr-0.5Mo
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≥15
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150~200
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1Cr-0.5Mo
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≥10
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150~250
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1Cr-0.5Mo-V
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≥6
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200~300
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1.5Cr-1Mo-V
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≥6
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200~300
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2.25Cr-1Mo
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≥6
|
200~300
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(2)保持层间温度。层间温度应不低于预热温度,这样才能保证焊接接头不致产生淬硬甚至裂纹。但层间温度也不能过高,以免发生过烧使晶粒粗大,降低耐热钢的性能。
(3)锤击焊缝。在厚板及厚壁管多层焊时,除注意保持层间温度外,还可对焊缝进行锤击,以消除内应力,改善焊缝的力学性能。但要注意,在层间进行锤击时,要同时注意控制层间温度,否则就顾此失彼了。由于表面层锤击后会留下坑坑洼洼的麻点,影响焊缝的成型美观,因此表面层一般不进行锤击。
(4)尽量在自由状态下焊接。由于铬钼耐热钢的裂纹倾向较大,因此应设法减小焊缝的拘束度,尽量在自由状态下焊接,以免因刚性过大而引起过大的内应力甚至裂纹。
(5)焊后缓冷和焊后热处理。焊后缓冷是保证铬钼耐热钢焊接接头不产生裂纹的重要工艺措施之一,在气温比较高的夏季也应如此。缓冷一般采用焊后立即用石棉布覆盖焊缝及近缝区的方法。对于小焊件,也可以将焊件直接放在石棉绒中。覆盖必须严密,以确保缓冷。
因铬钼耐热钢产生的裂纹带有延迟性,也就是焊后当时不裂,待焊件冷却一段时间后才出现裂纹,因而焊后立即进行热处理是避免延迟裂纹的最有效措施。
18. 铬钼耐热钢常用的热处理温度是多少?
铬钼耐热钢常用的热处理温度见下表。
铬钼耐热钢常用的热处理温度
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钢 种
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焊后热处理
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壁厚(mm)
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温度(℃)
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C—0.5Mo
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>20
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600~650
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0.5Cr—0.5Mo
|
>20
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650~700
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1Cr—0.5Mo
|
>10
|
650~750
|
1Cr—0.5Mo)—V
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>6
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700~750
|
1.5Cr—1Mo—V
|
>6
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700~750
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2.25Cr—1Mo
|
>6
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700~750
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19. 常用的铬钼耐热钢管焊接材料有哪些?
常用的铬钼耐热钢管焊接材料见下表。
常用铬钼耐热钢管焊接材料选用表
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钢 种
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钢号
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手工电弧焊焊条
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氩弧焊焊丝 钢号
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型号
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对应牌号示例
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C—0.5Mo
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—
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E5015—A1
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R107
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—
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0.5Cr—0.5Mo
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12CrMo
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E5515—B1
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R207
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H08CrMoA
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1Cr—0.5Mo
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15CrMo
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E5515—B2
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R307
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H13CrMoA
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1.25Cr—0.5Mo—V
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1Cr—0.5Mo—V
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12Cr1MoV
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E5515—B1—V
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R317
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H08CrMoA
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2.25Cr—1Mo
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12Cr2MoV
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E6015—B3
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R407
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—
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20. 铬钼耐热钢焊接操作有哪些要点?
铬钼耐热钢焊接操作有以下要点:
(1)检查坡口及其组装质量是否符合技术要求,如果不符,应及时提出意见,交有关人员进行修整,直至合格。
(2)将坡口及其两侧各不小于10mm的范围内清理至露出金属光泽。
(3)施焊(包括定位焊)的焊工必须持有相应钢材及其相应焊接位置的焊工合格证。
(4)焊条应由专人进行管理、烘烤和发放,并作好相应记录。焊工必须把领用的焊条装入完好的保温筒内,每次领用的焊条不宜超过3kg。
(5)无论是定位焊还是正式焊接,都应严格按照焊接工艺文件的要求进行预热。预热的范围为焊缝每侧不小于焊件壁厚的3倍且不小于100mm,测温应用表面温度计在焊缝两侧离坡口边缘不小于50mm处进行,如图所示。预热时应注意保证焊口两侧及内外壁的温度均匀,防止局部过热。
预热温度测温处示意图
(6)严格按焊接工艺文件规定的焊接参数、焊接顺序、焊接方向和焊接层次施焊,严格控制层间温度、短弧操作,每条焊缝应一次焊完。
(7)整条焊缝全部焊完后,视焊件的具体情况或立即进行后热,或立即用石棉布(绳)将焊接接头区严密覆盖,使其缓冷。
(8)按规定的要求进行焊后热处理。
21. 防止奥氏体不锈钢焊缝产生热裂纹的措施主要有哪些?
防止奥氏体不锈钢焊缝产生热裂纹的主要措施如下:
(1)控制焊缝的形状。
(2)采用多层多道焊。
(3)采用双相组织的焊条。
(4)注意保证收弧处的焊接质量。
22. 什么是焊接变形?什么是焊接应力?
焊接变形就是由于焊接引起的焊件尺寸和形状的变化;焊接应力则是由于焊接引起的焊件内部的应力。
23. 常见的焊接变形有哪几种?
常见的焊接变形有以下几种:
(1)直线变形。指焊件的长、宽尺寸的改变,主要是纵向和横向缩短。直线变形是由于焊缝的纵向及横向收缩引起的,如图1虚线所示。
图1 直线变形
应注意的是,不仅纵向焊缝可引起焊件的纵向缩短,横向焊缝同样也可引起焊件的纵向缩短,而且往往起主要作用,如图图2所示。
图2 吊车梁
1—纵向焊缝;2、3—横向焊缝
(2)角变形。如图3所示,角变形主要是由于焊缝的横向缩短沿焊缝的厚度方向不均匀引起的。对于V形坡口,对接焊缝是由于焊缝截面形状上下不对称,使焊缝的横向缩短上下不均匀引起的,如图3所示;对于X形坡口的对接焊缝,如果焊接顺序不合理,坡口也会产生角变形,如图4所示。
图3 V形坡口对接接头焊后引起的角变形
图4 X形坡口对接接头的角变形
(a)不变形;(b)变形
(3)弯曲变形。弯曲变形主要是由于焊缝在焊件中布置不对称引起的。如图5所示的T形梁,焊缝位于梁的中心线的下方,焊后由于纵向缩短引起弯曲。
图5 弯曲变形
(4)波浪变形。波浪变形主要出现在薄板焊接结构中。产生原因有两种:一种是焊缝的纵向缩短对薄板边缘造成的压应力;另一种是焊缝横向缩短所造成的角变形,见图6。有些波浪变形是上述两种原因共同作用引起的。
图6 波浪变形
(a)焊接应力引起的薄板波浪变形;
(b)船体隔板焊后角变形引起的波浪变形
(5)扭曲变形。装配质量不好、工件搁置不当以及焊接顺序和方向不合理,都可能引起扭曲变形,如图7所示。但归根结底,扭曲变形还是由于焊缝的纵向和横向缩短造成的。
图7 工字梁的扭曲变形
24. 影响焊接结构变形的因素主要有哪些?
影响焊接结构变形的因素主要有以下几种:
(1)焊缝在结构中的位置。如果焊缝在结构中是对称布置的,焊接顺序又合理,一般只产生直线变形。若焊缝在结构中是不对称布置的,则除了直线变形外还会产生角变形和弯曲变形。
(2)结构的刚性。结构的刚性是结构抵抗变形的能力。刚性较大的结构焊后变形小,相应的焊接残余应力较大;而刚性较小的结构焊后变形大,相应的焊接残余应力较小。
(3)组装和焊接顺序。
(4)其他因素。除上述因素外,焊接电流的大小、焊接速度的快慢、焊接方向以及组装质量等因素对结构的变形都有一定的影响。在一般情况下,变形随着焊接电流的增加而增加,而随着焊接速度的增大而减小。另外,焊接方向不合理,组装质量不好以及焊件放置不当等还可能导致扭曲变形。
25. 焊接变形和焊接应力各有什么危害?
焊接变形的危害如下:
(1)由局部组装焊接引起的结构变形,将影响到整体结构的组装质量,甚至造成较大的错边或角变形,从而造成应力集中和附加应力。
(2)增加生产成本,降低接头性能。焊接结构的部件产生焊接变形后,将给整体组装带来困难,往往需要矫正后才能进行整体组装。这不但增加了生产成本,降低了生产率,而且使矫正部位的性能下降。
(3)降低结构的承载能力。
焊接应力的危害如下:
(1)焊接应力达到一定水平后,在其他因素的共同作用下,将在结构中引起热裂纹或冷裂纹(包括层状撕裂)。
(2)焊接结构承载时,拉伸残余应力与工作应力叠加,使总的应力提高。如果材料具有足够的塑性,当应力峰值达到屈服极限后可产生塑性变形,消耗了材料的一部分塑性;若材料的塑性耗尽时,就会造成塑性破坏。当材料缺少足够的塑性时,随着工作应力的增加,应力峰值会不断增加,一直达到断裂强度,往往导致结构的脆性破坏。
(3)接触腐蚀介质的管道或容器(如低碳钢在氢氧化钠、硝酸铵溶液等介质中,18—8型奥氏体不锈钢在氯化物和水气等介质中),拉伸残余应力与工作应力叠加时,将促使焊缝附近很快产生应力腐蚀裂纹。当裂纹扩展到临界值时,在应力作用下裂纹会以极快的速度扩展,造成脆性断裂。
(4)对于焊后需切削加工的焊件,由于机械加工破坏了原来焊件中内应力的平衡,使焊件产生变形,同时加工精度也受到影响。某些高强度钢在焊后会产生残余奥氏体,奥氏体在室温存放过程中不断转化为马氏体,内应力发生变化,从而使结构尺寸也发生变化。低碳钢焊后虽有较稳定的组织,但在长期存放中因应力松弛,尺寸仍然会发生少量的变化。可见残余应力将影响到结构形状和尺寸的稳定性。
26. 焊接变形的预防措施有哪些?矫正方法有哪几种?
焊接变形的预防措施有以下几项:
(1)反变形法。就是预先做出能基本抵消焊后变形的反方向的变形,来达到防止焊接变形的方法,如图所示。
厚度8~12mm钢板对接焊的反变形
(a)未采取反变形法;(b)采取反变形法
(2)利用组装和焊接顺序控制变形。
(3)刚性固定法。就是采用强制固定,增大焊件的刚性以减少焊接变形的方法。如采用简单的夹具或支撑等。这种方法多用在材质强度不太高而塑性和韧性都比较好的焊接结构中,但对强度较高、厚度较大或截面形状较复杂的焊件,如果不加分析地采用该方法,有可能在接头中引起裂纹。
(4)散热法。就是把焊接处的热量迅速散走,使焊缝附近的金属受热面大大减少,以达到减小焊接变形的目的。该法不宜用于有淬硬倾向的钢材或低合金高强度钢的焊件,否则容易在接头中引起裂纹。
(5)锤击焊缝法。这是一种在生产中常用的简便方法。因为焊接变形和应力主要是由焊后焊缝发生缩短引起的,而焊后锤击焊缝,就对焊缝起到了锻打压延的作用,从而对焊缝的缩短起到了部分补偿作用,减少了焊接的残余变形和应力。
焊接结构变形的矫正方法如下:
(1)机械矫正。利用机械力的作用矫正变形。
(2)气体火焰矫正。这种方法是利用金属局部受火焰加热后的收缩所引起的新的变形去矫正(抵消)各种已经产生的焊接变形。因此,掌握火焰局部加热引起变形的规律是做好火焰矫正的关键。