1.火电建设焊接工艺及标准
1. 主要标准
(1)DL/T869《火电厂焊接技术规范》;
(2)DL/T678电力钢结构焊接通用技术条件。
2. 支持标准
(1)DL/T868《焊接工艺评定程序》;
(2)DL/T 679《焊工技术考核规程》;
(3)DL/T 675《电力行业无损检测人员资格考试规则》;
(4)DL/T 820《管道焊接接头超声波检测技术规范》;
(5)DL/T 821《钢制压力管道对接焊缝射线检测技术规范》;
(6)DL/T 438《火电厂金属技术监察规程》;
(7)GB11345《钢焊缝手工超声波检测方法及检测结果分类》;
(8)JB/T 4730.1~4730.6承压设备无损检测;
3. 特殊标准
(1)DL/T752火电厂异种钢焊接技术规范;
(2)DL/T819《火电厂焊接热处理技术规范》;
(3)DL/T5210.7《电力建设工程施工质量验收评定规程第7部分:焊接》;
(4)DL/T734《火电厂锅炉锅筒焊接修复技术导则》;
(5)DL/T753《汽轮机铸钢件补焊技术规则》;
(6)DL/T754母线焊接技术规范;
(5)DL/T1097《火电厂冷凝器管板焊接技术规范》。
2.焊接工艺评定及作业指导书
(1)焊接工艺评定是焊接工作的基础
(2)焊接作业指导书是焊接工作的依据
3.火电厂主要钢材
1.碳钢
Q235、20、20G、A672B70CL32、A105、SA-106C
2.低合金钢
WB36
3.耐热钢
12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、12Cr1MoVG、12Cr2Mo
4.马氏体钢
A335P91、A335P92
5.不锈钢
0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、304
4、火电厂主要焊接材料
1. 焊丝
TIG-J50、TIG-R30、TIG-R31、TIG-R40、ER80S-G、ER90S-B9
2.焊条
J507、R307、R317、R407、E9018-G、E9015-B9
五、质量检验与测试
焊接质量控制分为检查和检测两个方面。包括:自检、班组或现场抽检及质量部门专项检查、质量验收及等级评定、质量监督、质量阶段监督检查、专业检测部门技术检验等。检查过程分为焊前、焊中、焊后三个阶段,检查与检测工作应严格按照有关法规、规范规定的检查项目、方法、标准和程序进行,对重要部位的焊接,可安排对焊接全过程进行现场监督。
6.焊接接头硬度合格标准
1.同种钢焊接接头热处理后的焊缝硬度一般不得超过母材布氏硬度值加100HBW,并不得超过下列规定:
a) 当总合金含量小于3%时,布氏硬度值小于或等于270HBW;
b) 当总合金含量3%∽10%时,布氏硬度值小于或等于300HBW;
c)当总合金含量大于10%时,布氏硬度值小于或等于350HBW。
2、异种钢焊接接头焊缝硬度试验应符合DL/T752的规定;
3、耐热合金钢焊缝的硬度不得低于母材的硬度。
7.焊接接头金相组织标准
1、焊缝金相组织的合格标准是:
a) 无裂纹;
b) 无过度烧伤组织;
c) 未硬化的马氏体结构。
8. 缺陷类型及其原因
无损检测的主要目的是检测缺陷,了解材料及对接接头中缺陷的种类及产生原因,有助于正确选择无损检测方法,正确分析判断检测结果,是质量检验人员应掌握的。
1.钢材焊缝常见缺陷及产生原因
1.外观缺陷:
指不借助仪器,用肉眼就能发现的工件表面缺陷。常见的有咬边、焊缝、凹痕、未焊透、烧穿和焊接变形等,有时也有表面气孔、表面裂纹等。
(1)咬边:指沿焊趾方向在母材上形成的凹陷或沟槽。它是电弧在焊缝边缘熔化母材而没有得到熔敷金属的充分补充时留下的缺陷。
主要原因有:电弧热过高,即电流过大,焊条速度过慢,焊条与工件夹角不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接顺序不合理等,也会引起咬边。直流焊磁弧偏吹也是造成咬边的一个原因。另外,立焊、横焊、仰焊都会加剧咬边。
危害:减少母材有效截面积,降低结构承载力。还会造成应力集中,发展成为裂纹源。
预防措施:纠正操作姿势,选择合理的规格,采用正确的送丝方法均有利于消除咬边。角焊时采用交流焊代替直流焊,也能有效防止咬边。
(2)焊瘤:是指焊缝中的液态金属流到未加热、未熔化的母材上或从焊缝根部溢出,冷却后形成的未与母材熔合在一起的金属瘤。
其主要原因有:焊接规范过严、焊条熔化过快、焊条质量差(如偏心)、焊接电源特性不稳定、操作姿势不正确等,都容易造成焊接结核。形成焊接结核。
IX. 缺陷类型及其原因
危害:改变焊缝的实际尺寸会造成应力集中,管道内部的焊缝结节会减小内径,并可能造成堵塞,另外焊缝结节往往伴有未熔合、夹渣等缺陷。
预防措施:在平焊位置进行焊缝、选择正确的规格、选用不偏焊条、合理操作。
(3)凹陷:指焊缝表面或背面低于母材的部分。
其主要原因是焊条(焊丝)在电弧闭合时,停留时间过短(即形成电弧坑),在仰焊、横焊时,常发生在焊缝背面根部。
危害:焊缝有效截面积减少,弧坑处常有弧坑裂纹、弧坑缩孔。
预防措施:焊接时尽量采用平焊位置,采用合适的焊接规范,收弧时让焊条在熔池中短暂停留或作一圈摆动,以填满弧坑。
(4)未完焊:指焊缝表面或背面低于母材的部分。
主要原因:填充金属不足是造成焊接不全的根本原因,规格太弱、焊条太细、焊条运输不当等都会导致焊接不全。
危害:它降低了焊缝的有效截面积,削弱了焊缝,同时也会造成应力集中。同时由于规范过弱,冷却速度增大,容易产生气孔、裂纹等缺陷。
预防措施:增大焊接电流、增加盖面焊缝。
(5)烧穿:是指焊接时熔深超过工件厚度,造成熔融金属从焊缝背面流出,形成穿孔缺陷。
其主要原因是:焊接电流过大,速度太慢,电弧在焊缝处停留时间过长,都会产生烧穿缺陷。另外,工件间隙过大,钝边太小,也容易产生烧穿。
危害:破坏焊缝,使接头失去连接和承载能力,所以烧穿是锅炉压力容器和压力管道产品不允许存在的缺陷。
预防措施:采用较小的电流和适当的焊接速度、减小装配间隙、在焊缝背面加垫或助焊剂垫、采用脉冲焊接等均能有效防止烧穿。
(6)其他表面缺陷:
1)成型不良:指焊缝的外观形状和几何尺寸不符合要求,焊缝过高、表面粗糙、焊缝过宽、焊缝与母材过渡不圆滑等。
2)错边:指两工件在厚度方向上偏移一定位置,既可以看作焊缝表面缺陷,又可以看作装配成形缺陷。
3)塌陷:是指单面焊时,由于热输入过大,熔融金属过多,使液态金属向焊缝背面塌陷,造成焊缝背面鼓起,正面塌陷的情况。
4)各种焊接变形:如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷,而且角变形也属于装配成形缺陷。
2.毛孔:
指熔池中的气体在金属凝固前来不及逸出而在焊缝中形成的空洞。这些气体可能是熔池从外部吸收的,也可能是焊接过程中反应产生的。
(1)孔隙的分类:按孔隙形状可分为球形孔隙、条状孔隙;按孔隙数量可分为单孔隙和群孔隙。群孔隙又可分为均匀
孔隙有均匀分布的、密集排列的、链状分布的,根据孔隙内气体成分可分为氢气孔隙、氮气孔隙、二氧化碳孔隙、一氧化碳孔隙、氧气孔隙等。
(2)气孔的形成机理:室温下气体在固态金属中的溶解度仅为高温液态金属中的几十分之一至几百分之一,熔池金属在凝固过程中,需要大量气体从熔池中排出,当金属凝固速度大于气体逸出速度时,就会形成气孔。
(3)主要原因:母材或填充金属表面有铁锈、油污等,焊条、焊剂未烘干,都会使气孔数量增多。铁锈、油污、焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解产生气体,会使高温金属中气体含量增多。焊接线能量太小,熔池冷却速度太快,不利于气体的逸出。焊缝金属脱氧不充分,也会使氧气孔增多。
(4)危害:它减小了焊缝的有效截面积,使焊缝疏松,从而降低焊接接头的强度和塑性,也会引起泄漏。气孔也是造成应力集中的一个因素,氢孔还有可能促进冷裂纹的产生。
(5)预防措施:
a.清除焊丝、工作坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物;
b.使用碱性焊条及焊剂,并充分干燥;
c.采用直流反接、短弧焊接;
d.焊前预热,并减慢冷却速度;
e.采用强度更高的焊接规范进行焊接。
3.夹渣:
指焊接后,焊渣残留在焊缝中的现象。
(1)夹渣分类:
1)金属夹杂:指焊缝中残留的钨、铜等金属颗粒,通常称钨夹杂、铜夹杂。
2)非金属夹渣:指焊缝中残留的未熔化的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物等。
3)夹渣的分布及形状:点状夹渣、条状夹渣、链状夹渣、致密状夹渣。
(2)产生原因:坡口尺寸不合理、坡口上有污物、多层焊时层间除渣不彻底、焊接线能量太低、焊缝散热过快、液态金属
凝固过快、焊剂药皮化学成分不合理、电极摆动不正确均不利于炉渣上浮。
可根据产生的原因采取适当的措施,防止夹渣的形成。
(3)危害:点状夹渣与气孔类似钢结构焊接垫板,具有尖角的夹渣会造成尖端应力集中,尖端也会发展成为裂纹源。
4.裂缝:
金属原子间的键合被破坏,形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。
(1)裂纹的分类:
1)按裂纹尺寸分:宏观裂纹、微观裂纹、超微观裂纹;
2)按裂纹扩展方向分:纵向裂纹、横向裂纹、径向裂纹;
3)按出现部位分:焊缝裂纹、热影响区裂纹、熔合区裂纹、焊趾裂纹、焊道下裂纹、弧坑裂纹;
4)按发生的条件和时间分为:热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂。
(2)各类裂纹的产生机理:
1)热裂纹:焊缝金属在凝固过程中,由于晶体偏析使杂质生成的低熔点共晶在晶界处富集,形成所谓“液膜”,在特定的敏感温度范围内,其强度极小,由于焊缝凝固收缩,受到拉应力,最终形成裂纹。
2)再热裂纹:在高温热循环作用下,焊缝附近金属中的强化相碳化物(如碳化钛、碳化铬等)沉积在晶体内的位错区上,使得晶内强化过程远高于晶界强化,这样由应力松弛引起的塑性变形主要由晶界金属承担,因此晶界区域金属就会发生滑移,在三晶粒交界处产生应力集中,从而引起裂纹的产生。
3)冷裂纹:硬化组织使金属的塑性储备减少;焊接残余应力使焊缝受到拉伸;焊缝金属含有较多的原子氢。
(3)危害:
裂纹属于面积缺陷,是焊接缺陷中危害最大的一种,特别是冷裂纹,使承载面积明显减小,更为严重的是裂纹末端形成尖锐缺口,应力高度集中,极易扩展造成破坏。
(4)预防措施:
1)热裂纹:降低钢材和焊接材料的碳含量,降低S、P含量,添加某些合金元素以减少偏析和柱状晶(如钼、钒、钛等),采用浅熔深的焊缝,合理选择焊接规范和预热、后热,降低冷却速度,采用合理的装配顺序,以减少焊接应力。
2)再热裂纹:合理预热或采用后加热,控制冷却速度,降低残余应力,避免应力集中,回火时尽可能避开再热裂纹敏感温度区,注意冶金元素的强化作用。
3)冷裂纹:采用低氢碱性焊条,严格干燥,提高预热温度,采用后加热措施并保证层间温度不低于预热温度,避免焊缝出现硬化组织,合理焊接,依次减少焊接变形和焊接应力,焊后及时进行除氢热处理。
5.未焊透:
是指母材金属还未熔化,焊缝金属还未进入接头根部的现象。
(1)原因:
焊接电流小,熔池浅,坡口及间隙尺寸不合理,钝边过大,影响磁吹,电极偏心过大,层间及焊根清理不良。
(2)危害:
焊缝有效截面积减少,使接头强度降低,引起应力集中,严重降低焊缝疲劳强度,并且可能成为裂纹源,造成焊缝破坏。
(3)预防措施:
采用较大电流焊接,角焊缝焊接时用交流改直流,防止磁吹,合理设计坡口及加强清理,采用短弧焊等措施。
6.未融合:
指焊缝金属与母材或焊缝金属未熔合在一起的缺陷。
(1)原因:
焊接电流过大,焊接速度过快,焊条角度不正确,出现电弧偏吹,母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材的熔化和结合等。
(2)危害:
减小焊缝有效截面积,使接头强度降低,使应力集中更加严重,可能成为裂纹的源头,造成焊缝破坏,其危害仅次于裂纹。
(3)预防措施:
采用较大电流焊接,正确进行焊接操作,合理设计坡口,加强清理。
(二)铸件常见缺陷及产生原因:
1.毛孔:
由于气体在凝固过程中来不及逸出而在金属表面或内部形成的圆形孔洞;
2.夹渣:
该缺陷是由于钢包中的炉渣未与铁水分离而混入铸件造成的;
3.夹砂:
砂型中的砂子剥落并混入铸件而引起的缺陷;
4.毛孔密集:
由于金属在凝固过程中收缩而出现的一组孔隙;
5.保冷:
由于铸造温度过低,金属溶液不能充分流动,两熔体相遇而未能熔合钢结构焊接垫板,产生缺陷;
6、缩松:
缩孔是由于收缩和收缩补偿不足而产生的,它呈沿铸件中心分布的多孔结构,中心处较疏松。
7.裂缝:
凝固过程中收缩应力引起的裂纹。