N6复合板换热器管板TIG焊接工艺研究
发表时间：2019-07-08T10:05:00.447Z 来源：《电力设备》2019年第5期作者：巫国斌[导读] 摘要：本文主要论述了工业纯镍（N6）的焊接性能试验，对N6焊接中易出现的夹渣、裂纹、气孔、晶粒粗大几种缺陷进行了讨论，在此基础上制定焊接工艺参数并进行了焊接工艺评定，据此制作的产品也获得了满意的焊接质量。
（江苏昆仲机械有限公司）摘要：本文主要论述了工业纯镍（N6）的焊接性能试验，对N6焊接中易出现的夹渣、裂纹、气孔、晶粒粗大几种缺陷进行了讨论，在此基础上制定焊接工艺参数并进行了焊接工艺评定，据此制作的产品也获得了满意的焊接质量。
关键词：纯镍；工艺评定；焊接参数我司于2019年4月制造一台N6复合板换热器。管板为N6+Q345R复合板，换热管为N6 材质，规格为Φ25*2mm，壳程材质为Q345R，管程介质为甲苯、氯化甲苯、少量氯气氯化氢、微量硫化铁。N6焊缝接头为C类接头，要求100%PT，Ⅰ级合格。
1.N6的焊接性能分析 N6含镍纯度一般不低于99%，杂质含量小于1%，组织主要为奥氏体，晶格为面心立方，与奥氏体不锈钢相似。密度为8.9g/mm3。纯镍焊缝凝固时没有相变容易形成粗大的树枝状结晶。低熔点杂质S、Si、P、Pb、Zn等元素容易在晶界处形成低熔点共晶。在焊接应力作用下产生凝固裂纹。热导率比碳钢低，电阻率大。焊接过程中易过热导致焊缝晶粒迅速长大，对焊接接头的机械性能和耐蚀性能产生不利影
响。纯镍固液相温度区间小，流动性差。液态时易溶解H?O?CO?等气体但在冷却凝固时溶解度迅速降低，而且镍在高温下会与氧反应形成氧化镍，冷却过程中与溶于金属中的氢反应生成水蒸汽，与溶于金属中的碳反应生成一氧化碳，结晶时这些气体来不及逸出就会形成气孔。纯镍熔点为1446℃，而氧化镍（NiO）2090℃（比镍的熔点高约45%）。由于镍的氧化物的熔点差不多比镍本身的熔点高了45%——就是说当镍熔化的时候，氧化镍还远远没有达到它的熔点。所以，在表面清洁的时候没有彻底清除被氧化的镍，则这些掺杂在熔池中的氧化镍就会形成夹渣。
2、N6 TIG焊可能出现的问题
根据上文分析，N6TIG焊时可能会出现以下几方面的问题： 2.1 由氧化镍导致的夹渣和S Pb等有害元素形成热裂纹 2.2 气孔
2.3 晶粒粗大
3.应对措施 3.1去除氧化物最彻底的方法是打磨，或者进行酸洗即用化学的方法去除表面氧化物。因为本台换热器壳程主要材料是碳钢，折流板、N6+Q345R复合管板在打孔后碳钢部份生锈是不可避免的。为此在生产中组对前要细心清理管板和折流板上的浮锈。用笔式不锈钢丝刷逐孔逐面清理锈迹，以用干净的手指套擦拭孔内侧四周不见锈迹为标准。并用干净丝布蘸丙酮擦拭孔内侧一遍后用干净塑料布盖好后备用。组对时操作工要戴干净的纱手套穿管，发现手套有污迹时要及时更换手套。组对好后焊接前要把不焊的开孔部位用干净塑料布封闭。在重新起弧前剪去焊丝的末端以免将残留在末端上的氧化物再带入熔池。防止会引起脆化的元素进入熔池，会引起脆化的元素为S、Si、Pb、P、Zn。这些元素可能会出现在：油漆和标记色中，测温计的探头上，机械加工时所残留的油脂中，空气压缩机或者其他机械产生的油烟，车间里漂浮的粉尘，铅质或铜质槌子敲打母材时所残留在表面的细微颗粒。为此在焊接前要保证焊接坡口两侧25mm宽度的金属表面上修磨去除氧化色，并用丙酮清洗去除油脂、水分和有机物等污物。总之就是要保证被焊接处表面高度清洁。
3.2加强保护：采用纯度达99.99%的纯氩做保护气，每瓶氩气在使用前，可先在N6试板上点焊检验，焊点外观银白色为合格。使用中氩气内压到2.0MPa时因含水量有所增加应停止使用。焊接时使用提前送气滞后关气（即断弧后需要继续输入保护气流，并保持一段时间）。选择合适的气体流量，根据氩气流量经验公式Q=K*D确定，式中Q为氩气流量，K为系数（K=0.8-1.2）D为喷嘴直径，D=（2.5-3.5）*d（d 为钨棒直径，一般d=2.4mm）所以氩气流量一般在8-10L/min，背面保护气流量为4-6L/min为宜。为加强保护效果，焊接时采用短弧操作，弧长控制在1.0-1.5mm之间。
3.3 焊接时严格控制层间温度，具体是每个接头不使用二道连焊，采取从中间到四周用梅花桩位置施焊。待第一道焊缝已冷却到室温状态时开始焊第二道（其间不停止氩气保护）。焊时要填满弧坑，焊道外观呈凸型。
3.4 针对纯镍导热率低，容易过热，焊缝晶粒易长大的特点，应严格控制焊接工艺参数，尤其是线能量的控制。实践证明单独靠减少焊接电流的方法不是最有效的，因为镍液态熔池十分粘稠流动性差，熔深浅，实际电流不宜太小。在保证焊缝熔合情况下可采用提高焊速来控制热输入量。
3.5 选用S、Si、P等杂质含量非常低且添加有Al、Ti细化晶粒和脱氧作用的合金元素的焊丝。
4、焊接艺评定
焊接工艺评定按照JB/T4756-2006《镍及镍合金制压力容器》，JB/T4745-2002《钛制焊接容器》附录B执行。
4.1 焊接材料及试件制备
工艺评定采用手工钨极氩弧焊（TIG）焊接方法，母材为N6，焊丝为ф2.4mm的ERNi-1材料，试件尺寸为500mm*260mm*6mm。坡口形式应选择较大的坡口角度，角度为70°，钝边1mm，间隙3mm。母材（宝钛集团生产）和焊丝（哈尔滨威尔焊接有限责任公司生产）化学成份见下表：
管壳式换热器制造工艺规程 1、主题内容与适用范围： 本规程规定了本公司管壳式换热器组装制造中的具体工艺要求 2、引用标准 《固定式压力容器安全技术监察规程》、GB151-2014《管壳式换热器》和GB150-2011《固定式压力容器》。 3、基本要求 管壳式换热器主要受压部分的焊接接头分为A、B、C、D、E五类，按下图所示。 a) 壳体圆筒部分的纵向接头、球形接头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头，均属A类焊接接头。 b) 壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长颈法兰与接管连接的接头， 均属B类焊接接头，但已规定为A类的焊接接头除外。 c) 平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头，均属C类焊接接头。 d) 接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头，均属D类焊接接头，但已规定为A、B类的 焊接接头除外。 e）非受压元件吊耳、支座垫板与压力容器连接的焊缝，均属E类焊接接头。 对不同板厚对接的规定： a) 下列不同板厚必须削薄厚板：
当? 2≤10mm，且? 1 -? 2 ＞3mm及? 2 ＞10mm且? 1 -? 2 ≥?n或＞5mm时,必须削薄厚板：削薄形式分单面 削薄和双向削薄。见图2。 b) 下列不同板厚对接无须削薄： 当?≤10mm且?1-?2≤3mm及?2＞10mm且?1-?2≤?2或≤5mm时,无须削薄板厚,且对口错边量b 以较薄板厚度为基准确定。 在测量对口错边量时，不应计入两板厚度的差值。 筒节长度应不小于300mm。组装时，不应采用十字焊缝，相邻圆筒的A类焊缝的距离，或封头A 类焊缝，焊缝的端点与相邻圆筒A类焊缝的距离应大于名义厚度?n 的三倍，且不 小于100mm，（当板厚不同时，?n按较厚板计算）。 4. 壳体园筒 园筒厚度 园筒厚度应按GB150的规定进行计算，但碳素钢和低合金钢及高合金钢园筒的最小厚度不应小于下表的规定。 mm
For personal use only in study and research; not for commercial use 管道全自动焊接工法 天津大港油田集团工程建设有限责任公司 近几年，长输管道市场明显地向着高压力、大口径、厚壁厚的趋势发展。目前中国石油行业大多数施工单位采用全自动焊接的方式从事长输管道施工。 目前中国石油行业各施工单位都在管道焊接装备、施工能力等方面取得长足的进步，陆续装备了自动焊接机组，进入了大口径管道施工市场。 近年来，成品油管线工程及各种天然气支线工程建设累计将有数万公里正在施工。在未来的几年里，石油天然气管输管道工程施工市场容量巨大，给大港油田集团工程建设公司带来了更大的商机，市场发展前景看好。 通过近几年的研究，从室内试验到现场实践，进行了全自动焊接设备优化配置及各项资源的优化配置，合理调整了工艺参数，并针对不同地形地貌制定了适宜性的施工方案和施工组织方式，目前已形成了一套行之有效的施工工法——大口径长输管道全自动焊接工法，并在全公司范围内推广应用，达到了预期的研究效果，取得了良好的经济效益和社会效益。 一、工法特点 1．全自动焊接采用药心焊丝和气体保护，可以获得优良的焊接质量。该焊接工艺以其小电流、低电压、细直径实心焊丝、短路过渡为主要特点，下向焊时熔池体积小、 气可实现全焊接及抗锈低氢的内在优势，特别适合于填充焊，盖面焊时Ar气体和CO 2 体的保护作用使其焊缝表面成型规则、饱满，且与母材过渡圆滑。 2．全自动焊接合格率高，焊接参数调定之后，即可实现自动化作业，减少人为操作因素对焊接质量的影响，提高焊口一次合格率。 3．全自动焊接参数调定后能进行连续性作业，提高了生产效率，与其他焊接方法比较，减少了频繁更换焊条、焊丝产生的材料浪费，降低施工成本。同时全自动化焊接作业也降低了工人的劳动强度，但对工人的自身素质和操作能力有更高的要求。 4．全自动焊接工艺对管道组对坡口质量和坡口型式要求严格，需要配套的坡口整
不锈钢复合板的制作方法有两种： 一、热轧法生产不锈钢复合钢板： 以碳钢基板和不锈钢板处于物理纯净状态，在高度真空条件下进行轧制而成。在轧制过程中两种金属扩散实现冶金结合。当然为了提高复合界面的润湿效果，提高结合强度，在界面的物理化学处理方面还要采取一系列技术措施。 二、爆炸法生产复合钢板： 将不锈钢板重叠置于碳钢基板上，不锈钢板和碳钢基板之间用垫子间隔出一定的距离。不锈钢板上面平铺炸药，炸药爆炸的能量，使不锈钢板高速撞击碳钢基板，产生高温高压使两种材料的界面实现固相焊接。 焊接工艺 作者：陆汉惠 （江门甘蔗化工厂（集团）股份有限公司，广东江门529075） 关键词：不锈钢复合钢板；焊接性；焊接工艺；工艺评定 中图分类号：TG444.1 文献标识码：B 不锈钢复合钢板压力容器是近年来石油、化工行业中应用较广的设备，既有不锈钢较强的耐腐蚀性，又有普通钢的经济性。但其制造及焊接工艺较复杂，特别是对过渡层及复层的焊接质量要求很高。1999年4月，我公司承接了某化工厂10台常压塔的生产任务，其主体材质是24mm＋3mm的16MnR＋316L。对其工艺进行探讨，通过查阅许多有关资料及试验，确定了不锈钢复合钢板容器的制造及焊接工艺。 1 焊接性分析 16MnR＋316L不锈钢复合钢板的复层为316L，属奥氏体不锈钢，基层为16MnR，属碳锰低合金钢，其焊接工艺较简单。而16MnR＋316L的焊接工艺难点是16MnR和316L过渡层和316L不锈钢的焊接。 316L不锈钢焊接时，易发生HAZ敏化区晶间腐蚀，对于316L，发生敏化区间井非在平衡加热时的450—85O℃，而是有一个过热度，可达600－1000℃。因为焊接过程是一个快速加热和冷却的过程，而铬碳化合物沉淀是一个扩散过程，为足够扩散需要一定的“过热度”，其焊接工艺应采用快速过程。以减少处于敏化区加热的时间。所以焊接过渡层应用小热输入、反极性、直线运条和多层多道焊。 316L的导热系数小．线膨胀系数大，热量不易散失，很容易形成所需尺寸的熔地，而旦在自由状态下，易产生较大的焊接变形。因此，在焊接复层316L 时，应采用小电流、快速焊、窄焊道的多层多道焊接，要控制道间温度在6O℃以下。 2 制造工艺 2.1 下料划线禁止在复层表面上切割线内用针划线打样冲眼，不得用墨汁、油漆涂写，尽量避免铁器碰伤划伤表面。 2.2 切割试样材料厚度为24mm＋3mm，采用切割机进行切割时复层朝下，从基层侧开始切割并严禁熔渣溅到复层表面。切割前留有加工余量，切割后用刨边机把切割的热影响区刨掉。坡口也采用刨边机进行加工，加工后的坡口要进行外观检验，不得有裂纹和分层，否则要进行修补。 2.3 拼接拼接前坡口两侧各2O mm 内外表面要用不锈钢丝刷清理，复层距坡口100 mm 范围内要涂防飞溅材料。拼接时应以复层为标准，保证对口错边量≤1mm，间隙l～2 mm 。
换热器制作工艺规程 换热器是压力容器中比较常见的换热设备，在制造过程中应严格执行《压力容器安全技术监察规程》和GB151《管壳式换热器》及相关标准的规定。另外，还应按照以下工艺要求进行换热器的制造、检验、验收。 1、壳体 1.1用钢板卷制时，内直径允许偏差可通过外圆周长加以控制，其外圆周长允许上偏差为10mm，下偏差为零。 1.2 筒体同一断面上，最大直径与最小直径之差为e≤0.5%DN。 且：当DN≤1200mm时，其值不大于5mm； 当DN＞1200mm时，其值不大于7mm 1.3 筒体直线度允许偏差为L/1000（L为筒体总长） 且：当L≤6000mm时，其值不大于4.5mm； 当L＞6000mm时，其值不大于8mm 直线度检查应通过中心线的水平和垂直面，即沿圆周0°90°180°270°四个部位测量。 1.4 壳体内壁凡有影响管束顺利装入或抽出的焊缝均应磨至与母材表面平齐。 1.5 在壳体上设置接管或其他附件而导致壳体变形较大，影响管束顺利安装时，应采取防止变形措施。 1.6 插入式接管，管接头除图样有规定外，不应伸出管箱、壳体的内表面，而且在穿管前应将内侧角焊缝先焊，为防止筒体变形，外侧角焊缝待组装管束后再施焊。
2、换热管 2.1 换热管管端外表面应除锈、去污。用于焊接时，管端清理长度应不小于管外径，且不小于25mm；用于胀接时，管端应呈现金属光泽，其长度不应小于2倍的管板厚度。 2.2 换热管拼接时应符合以下要求： 2.2.1 对接接头应作焊接工艺评定，试件的数量、尺寸、试验方法应符合JB4708的规定： 2.2.2 同一根换热管的对接焊缝，直管不得超过一条；U型管不得超过二条；最短管长不应小于300mm，包括至少50mm直管段的U型弯管段范围内不得有拼接焊缝； 2.2.3 管端坡口应采用机械方法加工，焊前应清洗干净； 2.2.4 对口错边量应不超过换热管壁厚的15%，且不大于0.5mm；直线度偏差以不影响顺利穿管为限； 2.2.5 对接后应先取相应钢球直径（d≤25 钢球直径0.75di；25＜d≤40 钢球直径0.8di；d＞40 钢球直径0.85di；di为管子内径＝ 2.2.6 对接接头应进行射线检测，抽查数量应不少于接头总数的10%，且不少于一条，以JB/T4730的Ⅲ级为合格；如有一条不合格时，应加倍抽查；再出现不合格时，应100%检查； 2.2.7 对接后的换热管，应逐根进行液压试验，试验压力为设计压力的2倍。 2.3 U型管的弯制：U型管弯管段的圆度偏差，应不大于换热管名义外径的10%；但弯曲半径小于2.5倍换热管名义外径的U形弯管段可按15%
管道全自动焊接技术及工艺控制 管道全位置自动焊接就是指在管道相对固定的情况下，焊接小车带动焊枪沿轨道围绕管壁运动，从而实现自动焊接。一般而言，全位置自动焊接装置由焊接小车、行走轨道、自动控制系统等部分组成。研制全位置自动焊接装置的目的就是为了提高焊接质量和劳动生产率、减轻工人的劳动强度。 一、焊接小车 焊接小车是实现自动焊接过程的驱动机构，它安装在焊接轨道上，带着焊枪沿管壁作圆周运动，是实现管口自动焊接的重要环节之一。焊接小车应具有外形美观、体积小、重量轻、操作方便等特点。它的核心部分是行走机构、送丝机构和焊枪摆动调节机构。行走机构由电机和齿轮传动机构组成，为使行走电机执行计算机控制单元发出的位置和速度指令，电机应带有测速反馈机构，以保证电机在管道环缝的各个位置准确对位，而且具有较好的速度跟踪功能。送丝机构必须确保送丝速度准确稳定，具有较小的转动惯量，动态性能较好，同时应具有足够的驱动转矩。而焊枪摆动调节机构应具有焊枪相对焊缝左右摆动、左右端停留、上下左右姿态可控、焊枪角度可以调节的功能。焊接小车的上述各个部分，均由计算机实现可编程的自动控制，程序启动后，焊接小车各个部分按照程序的逻辑顺序协调动作。在需要时也可由人工干预焊接过程，而此时程序可根据干预量自动调整焊接参数并执行。 二、焊接轨道 轨道是装卡在管子上供焊接小车行走和定位的专用机构，其的结构直接影响到焊接小车行走的平稳度和位置度，也就影响到焊接质量。轨道应满足下列条件：装拆方便、易于定位；结构合理、重量较轻；有一定的强度和硬度，耐磨、耐腐蚀。轨道分为柔性轨道和刚性轨道两种。所谓刚性轨道就是指轨道的本体刚度较大、不易变形，而柔性轨道则是相对刚性轨道而言。两种类型的轨道各自有各自的特点。刚性轨道定位准确、装卡后变形小，可以确保焊接小车行走平稳，焊接时焊枪径向调整较小，但重量较大、装拆不方便。而柔性轨道装拆方便、重量较
焊接工艺基本知识 1什么是焊接接头？它有哪几种类型？ 用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称为接头）。它由焊缝、熔合区、热影响区及其邻近的母材组成。在焊接结构中焊接接头起两方面的作用，第一是连接作用，即把两焊件连接成一个整体；第二是传力作用，即传递焊件所承受的载荷。 根据GB/T3375—94《焊接名词术语》中的规定，焊接接头可分为10种类型，即对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底接头，如图1。其中以对接接头和T形接头应用最为普遍。
2什么是坡口？常用坡口有哪些形式？ 根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部位加工成一定几何形状的沟槽称为坡口。开坡口的目的是为了得到在焊件厚度上全部焊透的焊缝。 坡口的形式由 GB985—88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》、GB986—88《埋弧焊焊缝坡口的基本形式及尺寸》标准制定的：常用的坡口形式有I形坡口、Y型坡口、带钝边U形坡口、双Y形坡口、带钝边单边V形坡口等，见图2。
3表示坡口几何尺寸的参数有哪些？它们各起什么作用？ ⑴坡口面焊件上所开坡口的表面称为坡口面，见图3。
⑵坡口面角度和坡口角度焊件表面的垂直面与坡口面之间的夹角称为坡口面角度，两坡口面之间的夹角称为坡口角度，见图4。
开单面坡口时，坡口角度等于坡口面角度；开双面对称坡口时，坡口角度等于两倍的坡口面角度。坡口角度（或坡口面角度）应保证焊条能自由伸入坡口内部，不和两侧坡口面相碰，但角度太大将会消耗太多的填充材料，并降低劳动生产率。
⑶根部间隙焊前，在接头根部之间预留的空隙称为根部间隙。亦称装配间隙。根部间隙的作用在于焊接底层焊道时，能保证根部可以焊透。因此，根部间隙太小时，将在根部产生焊不透现象；但太大的根部间隙，又会使根部烧穿，形成焊瘤。 ⑷钝边焊件开坡口时，沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分称为钝边。钝边的作用是防止根部烧穿，但钝边值太大，又会使根部焊不透。 ⑸根部半径 U形坡口底部的半径称为根部半径。根部半径的作用是增大坡口根部的横向空间，使焊条能够伸入根部，促使根部焊透。 4试比较Y形、带钝边U形、双Y形三种坡口各自的优缺点？ 当焊件厚度相同时，三种坡口的几何形状见图5。
1 要求 1.1 材料 1.1.1 用于制造压力容器的不锈钢复合钢板材料及焊材应符合相应的国家标准或行业标准的规定，并具有材料制造厂的质量证明书。采用国外材料时，应符合《压力容器安全技术监察规程》第22条的规定。 1.1.2 用于主要受压元件的材料，其复验要求应符合《压力容器安全技术监察规程》第61条的规定。 1.1.3不锈钢复合钢板的使用范围应符合GB150的规定。 1.1.4材料不得有分层，表面不允许有裂纹、结疤等缺陷。用于制造有表面粗糙度要求的设备的不锈钢复合钢板板，需经80~100号砂头抛光后，再检查表面质量。经酸洗供应的材料表面不允许有氧化皮和过酸洗现象。 1.1.5不锈钢复合钢板应按牌号、规格和炉批号分类存放，并作明确标志。与碳钢等原材料有严格的隔离措施。1.1.6 不锈钢复合钢板材料上应有清晰的入库标记。该标记和1.1.6条规定的标志应采用无氯、无硫记号笔书写，不得采用油漆等有污染的物料书写，不得在与介质接触的表面打钢印。 1.1.7 焊接材料应按种类、牌号、批次、入库时间分类放置于干燥、通风良好的室内，一般应放在离地约200~500mm 以上的架子上。室内应整洁，不允许放置有害气体和腐蚀性介质。并应建立严格的验收、保管、烘干、发放和回收制度。 1.1.8 钢板吊运时，要防止钢板变形。钢丝绳要加护套，以防损伤材料表面。 1.2 制造环境 1.2.1 不锈钢复合钢板压力容器的制造应有独立、封闭的生产车间或专用场地，应与碳钢制产品严格隔离。不锈钢复合钢板压力容器如附有碳钢零部件，其碳钢零部件的制造场地应与不锈钢复合钢板件分开。 1.2.2 为了防止铁离子和其它有害杂质的污染，不锈钢复合钢板压力容器生产场地必须保持清洁、干燥、地面应铺设橡胶或木质垫板。零部件半成品、成品的堆放需配有木质堆放架。 1.2.3 不锈钢复合钢板压力容器在制造过程中应使用专用滚轮架（如滚轮衬有橡胶等）、吊夹具及其它工艺设备。起吊容器或零部件的吊缆宜采用绳制吊缆或柔性材料（橡胶、塑料等）铠装的金属吊缆。进入生产现场的人员应穿着鞋底不得带有铁钉等尖锐异物的工作鞋。 1.2.4 不锈钢复合钢板材料或零部件在周转和运输过程中，应配备必要的防铁离子污染和磕划的运送工具。 1.2.5 不锈钢复合钢板压力容器的表面处理应有独立且配备必要的环境保护措施的场地。 1.3 加工成型及焊接 1.3.2 划线应在清洁的木板或光洁的平台上进行，加工过程中不能去除的不锈钢复合钢板材料表面严禁用钢针划线或打冲印。 1.3.3 下料时，应将不锈钢复合钢板原材料移至专用场地用等离子切割或机械切割方法下料。用等离子切割方法下料或开孔的板材，如割后尚需焊接，则要去除割口处的氧化物至显露金属光泽。当利用机械切割方法时，下料前应将机床清理干净，为防止板材表面划伤，压脚上应包橡胶等软质材料。严禁在不锈钢复合钢板材料垛上直接切割下料。 1.3.4 板材的剪口和边缘不应有裂缝、压痕、撕裂等现象。 1.3.5 剪好的材料应整齐地堆放在底架上，以便连同底架吊运，板间须垫橡胶、木板、毯子等软质材料，以防损伤表面。 1.3.8 不锈钢复合钢板板卷圆时，应在卷板机的轧辊表面或在不锈钢复合钢板表面上覆盖无铁离子的材料。 1.3.9 进行钻、锪、车削等机械加工时，冷却液一般采用水基乳化液。 1.3.10 不锈钢复合钢板封头采用热成型时，应按热处理规范和冲压工艺的要求，严格控制炉内温度和冲压的起始温度与终了温度，并作好记录。不允许与碳钢封头同炉加热。热成型所用的工具、压模等须清洁干净，不允许有碳钢屑、氧化皮等污物存在。 1.3.11 壳体组装过程中，临时所需的楔铁、垫板等与壳体表面接触的用具应选用与壳体相适应的不锈钢复合钢板材料。 1.3.12 不锈钢复合钢板压力容器严禁强力组装，组装过程中不得使用可能造成铁离子污染的工具。容器的开孔应采用等离子或机械切割的方法。 1.3.13 不锈钢复合钢板压力容器施焊前的焊接工艺评定和首次焊接的钢种，首次采用的焊接材料及焊接方法，以及改变已经评定合格的焊接工艺中任何一项重要因素或补加因素时的施焊前焊接工艺评定均应符合JB4708的规定，焊接规程应符合JB/T4709的规定。 1.3.14 施焊的焊工必须持有劳动部门颁发的相应类别有效焊工合格证。 1.3.15 不合格的焊缝允许返修，但同一部位的返修次数不宜超过两次。对经过两次返修仍不合格的焊缝，如再进行返修，每次须经制造单位技术负责人批准，并将返修次数、部位和返修情况记入产品的质量证明书。有抗晶间腐蚀要求的零部件，焊缝返修后仍应保证原有要求。 1.3.16 制造过程中应避免尖锐、硬性物质擦伤不锈钢复合钢板表面。如进行容器内工作，应采取铺设衬垫等保护措施。 1.3.17 不锈钢复合钢板压力容器的表面如有局部磕碰或划伤等影响耐腐蚀性能的缺陷，必须修复。 1.4 表面处理 1.4.1 不锈钢复合钢板压力容器的所有焊缝修补工作结束后按设计图样的要求进行表面处理。 1.4.2 压力容器表面的焊接飞溅物、熔渣、氧化皮、焊疤、凹坑、油污等杂质均应清除干净，清除过程中不得使用碳钢刷清理不锈钢复合钢板压力容器的表面。 1.4.3 采用机械抛光时，抛光磨料宜选用氧化铝或氧化铬，不得使用铁砂等作磨料。磨料应按不同的粒度分开放置，不得混放。
全自动电热熔焊机PE管焊接工艺指导书 编制： 审核： 批准： 2015年2月25日
（一）对操作人员的要求 全自动电热熔焊机操作人员必须经过培训合格且持有《全自动电热熔焊机操作证书》和《PE焊接上岗证》方可进行聚乙烯管道施工（培训和发证授权单位为：南昌市锅炉设备安装公司）。证书有效期为1年，在有效期满3个月前，继续从事聚乙烯管道施工的操作人员，应当向发证授权单位提出申请，由授权单位安排重新进行复证。 （二）聚乙烯管材、管件的检验 用户对材料的检验，应做到如下几点： 1)合格证与检验报告。应检查有无产品出厂合格证，并索要出厂检验报告。 2)外观检查。进行外观及几何尺寸检查。检查管子内外表面是否清洁光滑，是否有沟槽、划伤、凹陷、杂质和颜色不均等。 3)长度检查。定尺管的长度应均匀一致，误差不应超过20mm。注意检查管口端面是否与管子的轴线垂直，是否存在气孔，若有气孔则管材不合格。凡长短不一的管子多系厂家自检时发现有气孔、端面有明显缺陷或其它原因而被截短，这种管材在未查明原因前应不予使用。 4)颜色检查。燃气管材应为黄色或黑色，当为黑色时管上必须有醒目的黄色条纹。同时管材上应有连续的、间距不超过2m的永久性标志，写明用途（燃气或水）、原料牌号、标准尺寸、标准代号和顺序号、生产厂名或商标、生产日期。 （三）热熔焊接操作程序 以PILOTEFUSE系列全自动热熔焊机为例。 ?焊接前准备 (1)清洁油路接头，正确连接焊机各部件； (2)测量电源电压，确认电压符合焊机要求（187V～253V）； (3)检查清洁加热板，当涂层损坏时，加热板应当更换,加热板表面聚乙烯的残留物只能用木质工具去除，油污油脂等必须用洁净的棉布和酒精进行处理； (4)按照焊接工艺正确设置吸热、冷却时间和加热板温度等参数，焊接前，加热板应当在焊接温度下适当预热，以确保加热板温度均匀； ?PILOTEFUSE控制器将给操作者提示一系列信息如下: ?提示输入管理信息 按PILOTEFUSE控制器显示屏提示输入以下信息：
价值工程 序号标准号名称批准部门使用范围标准简称1JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》国家机械工业局、国家石油和化学工业局联合发布。钢制压力容器的气焊、焊条手弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊、电渣焊、耐蚀层堆焊的焊接工艺评定JB4708标准2GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》第4条：焊接工艺评定中华人民共和国建设部和国家技术监督局联合发布。工程建设中施工现场设备和工业金属管道焊接工程的碳素钢、合金钢、铝及铝合金、铜及铜合金、工业纯钛、镍及镍合金的气焊、手弧焊、氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、埋弧焊焊接工艺评定“设计压力不大于42MPa ，设计温度不超过材料允许使用温度的管道工程”不适用于锅炉、压力容器、核装置的专用管道、矿井专用管道、长输管道 GB50236标准3蒸汽锅炉安全技术监察规程》附录Ⅰ焊接工艺评定中华人民共和国劳动部用于承压的以水为介质的固定式蒸汽锅炉及锅炉范围内的管道制造、安装焊接工艺评定或汽水两用锅炉的焊接工艺评定。 不适用水容量小于30L 的固定式承压蒸汽锅炉和原子能锅炉。需评定的焊缝。《蒸规》4SHJ509-88《石油化工工程焊接工艺评定》 中国石油化工总公司用于石油化工常压容器、工业管道和特殊的钢结构施工采用气焊、手弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊等焊接方法的焊接工艺评定SHJ509标准5SHJ509-88《石油天然气金属管道焊接工艺评定》国家经济贸易委员会适用于陆上石油天然气工程（不含炼油工程）中各类金属管道的气焊、焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、自保护管状药芯焊丝自动及半自动焊、埋弧自动焊及它们的组合等焊接方法的焊接工艺评定 SY/T0452标准表1常用的焊接工艺评定标准1我国焊接工艺评定现行标准我们国家对焊接工艺评定管理工作，同世界先进国家一样，把它也纳入了标准化管理，随着与国际标准化接轨日趋完善。但我国行业管理在国民经济中还占有较大的比重，各行各业就各自产品工程的焊接特点，对焊接工艺评定均制定了相应的标准。本文对国内的焊接工艺评定标准（以下简称“标准”，常用标准见表1）进行对比分析，谈谈焊接工艺评定（以后简称“焊评”）管理的建议。2标准的分析与对比 为了减少焊接工艺评定数量，各“标准”根据母材的化学成分、 力学性能和焊接性能进行分类分组，由于各“标准”涉及产品范围不 一样，各自所列母材分类分组也有所区别。《蒸规》标准中附录Ⅰ第 10条第2款把母材钢号分4类，没有再分组，仅涉及碳素钢、低合 金结构钢、耐热钢，对同类钢号评定合格范围(替代)规定不具体、操 作不方便。但对其它“标准”正文中没涉及到的国外钢材，作出了具 体规定。2.1JB4708标准和SHJ509标准中，母材钢号分类分组基本一 致，区别在于类别号对应钢号顺序排列，在JB4708标准中Cr5Mo 钢单独列为一类，列出8类14组52种钢材牌号；SHJ509标准Cr5Mo 钢列入了耐热合金钢类别单独一组，共计7类19组58种钢材牌号。另外，有色金属铝及铝合金、铜和铜合金单独分列为两类。但这些不同之处,在母材替代方面没有矛盾。JB4708标准中有一项独特内容，即耐蚀层堆焊其合金弯曲试验合格指标。2.2GB50236标准中表4.2.3对母材分类分组更全面细致，分列了23类28组64种牌号钢材，除铝、镁、铜及其合金外，增列了镍合金和钛，对耐热钢和不锈钢又细分出分类号，它主要依据美国机械工程师协会标准ASM —Ⅸ分类分组。在替代范围上较其它“标准”放宽，体现在：2.2.1P+P3（12CrMo+12CrMo ）可替代P3+P2A 、P2B 或P1组成的异种钢接头，其中：P2A ：16Mn\16MnR\16MnRc\15MnV\15MnNR 等P2B ：16MnDR 、09Mn2VD 、09MnVDR P1：Q235—A 、B 、\20R\20G\20HP\10\20等；2.2.2P4+P4（15CrMo+15CrMo ）可替代P4+P2A 、P2B 或P1组成的异种钢焊接接头； 2.2.3P5A ＋P5A （12Cr2Mo+12Cr2Mo ）可替代P5A+P2A 、P2B 或P1组成的异种钢焊接接头。但这三种情况适用性不强，因为P3、P4、P5A 各自同类钢评定合格，各自与低合金钢、碳素钢组成异种焊接，焊条牌号前三位（或焊丝钢号）要改变，属于改变重要因素，必须重新进行“焊评”。对于未列入“标准”中钢号，各“标准”都给予了一致的规定。2.3GB50236标准中较三个“标准”缺少角焊缝和组合焊缝的试件、试样和检验、评定内容；弯曲试样的厚度的规定也不甚一致，但不矛盾。它规定弯曲试样（面弯、背弯）厚度为:当试件厚度T<10mm 时，试样厚度t ＝T （与其他“标准”相同）。当试件厚度T ≥10mm 时， 试样厚度t ＝10mm ，与其他标准有不同之处，不同材质试件弯曲试验所用的弯轴直径与其它“标准”要求也不一样。同时，GB50236———————————————————————作者简介：张军锋（1975-），男，河南灵宝人，焊接工程师，主要从事压力容器的焊接工艺评定和焊接质量管理工作。国内焊接工艺评定标准的对比及差异 Comparison of Domestic Welding Procedure Qualification Standards and the Differences 张军锋①Zhang Junfeng ；彭建良②Peng Jianliang （①东方电气河南电站辅机制造有限公司，灵宝472501；②三门峡市锅炉压力容器检验所，三门峡472000） （①DEC He ′nan Station Auxiliary Equipment Co.，Ltd.，Lingbao 472501，China ； ②Sanmenxia Boiler &Pressure Vessel Inspection Institute ，Sanmenxia 472000，China ） 摘要：目前，我国用于焊接工程的常用材料，其焊接性已基本掌握，要确保焊接质量，施焊前应进行焊接工艺评定，以评定施焊单位是否有能 力焊出符合相应规程、 规范和产品技术条件所要求的焊接接头。然而，国内不同行业的产品对其焊接工艺评定规定却不太一致，本文通过对国内常用的焊接工艺评定标准的对比，发现其不同点，因而在实际中应用时根据不同的要求选用不同的焊接工艺评定标准。 Abstract:At present,the weldability of materials commonly used in welding engineering has already been grasped basically,and we should make welding procedure qualification before welding when ensuring the quality of welding,so as to assess whether the welding units weld the welding joint which meets corresponding regulations,standards and the requirements of product technology conditions or not.However,there are consistent provisions of domestic different industries ′products to its welding procedure qualification.Through the comparison of domestic commonly used welding procedure qualification standards,this paper finds the differences,thus choose different welding procedure qualification standards according to different requirements in practical application. 关键词：焊接工艺评定；标准 Key words:welding procedure qualification ；standard 中图分类号：P755.1文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）03-0014-02 ·14·
不锈钢复合板的焊接工艺规程 1、使用范围 本工艺适用于复板为304不锈钢，基板为碳钢（Q345R）的焊接。 2、焊接材料的选择 a、复板用A102焊条。 b、过渡层用A302或A307焊条。 c、基层板用J506焊条。 3、焊前准备 3.1下料 不锈钢复合钢板的切割以及坡口加工尽量采用机械加工方法，切割面应光滑，采用剪床切割时，复层应朝上。也可以采用等离子切割，切割时复层朝上，严禁将切割的熔渣落在复层上。 3.2 坡口加工及检查 a.坡口形式和尺寸按图纸设计规定，如设计未明确规定的，可参照图1-1。 不锈钢复合板双面焊接的焊接顺序如图1-2. b.坡口选用原则：确保焊接质量填充金属少，熔合比小，便于操作。 c.坡口加工一般采用机械方法制成。若采用等离子切割、气割等方法开制 坡口，则必须去除复材表面的氧化层 d. 加工完的坡口要进行外观检查，不得有裂纹和分层，否则应进行修补。 3.3焊前清理 坡口及其两侧各20mm范围内应用机械方法及有机溶剂进行表面清理，清除表面的油污、锈迹、金属屑、氧化膜及其他污物。 3.4焊件装配 a.装配应以复层为基准，其错边量不得大于复层厚度的二分之一，且不大于 2mm，对于复层厚度不同时，按较小的复层厚度取错边量 b.定位焊应焊在基层母材上，且采用与焊接基层金属相同的焊接材料。手弧 焊定位焊焊缝参照表3.4-1 表3.4-1手弧焊定位焊焊缝尺寸（mm）
c.在装配过程中，严禁在复层上焊接工卡具，工卡具应焊在基层一侧。 d.复层一侧附件的焊接要符合设计图纸要求，当设计要求复层测附件焊在基层 金属上时，应先将复层部分剥开，采用过渡层焊条将不锈钢托架焊在基层壳体上，焊缝表面采用与焊复层相同的焊条进行焊接。 4、焊接 4.1焊接方法 基层的焊接采用手工电弧焊。复层和过度层的焊接，采用手工电弧焊或钨极氩弧焊。 4.2 焊接程序 焊接宜先焊基层，再焊过渡层，最后焊复层（如图1-2所示）。当条件受到限制时，也可先焊复层，再焊过渡层和基层，在这种情况下，如果复合板厚度小于10mm，基层的焊接可直接选用与过渡层相同的焊接材料，如果复合板厚度大于10mm，这时可适当加大过渡层的焊接厚度（过渡层的焊接厚度应大于或等于5mm），最后碳钢焊接基层。 图1-1 坡口形式
钨极氩弧焊的优缺点 1钨极氩弧焊的优点： ①氩气能有效的隔绝空气，本身又不溶于金属，不和金属反应，施焊过程 中电弧还能自动清除熔池表面氧化膜的作用，因此，可成功的焊接易氧 化、氮化、化学活泼性的有色金属，不锈钢和各种合金。 ②钨极电弧稳定，几十在很小的焊接电流（小于10A）下仍可稳定的燃烧， 特别适合用于薄板，超薄材料的焊接。 ③热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进行各种位置的 焊接，也是实现单面焊双面成型的理想方法。 ④由于填充焊丝熔滴不通过电弧，所以不会产生飞溅，焊缝成型美观。 2钨极氩弧焊的缺点 ①焊缝熔深浅，熔敷速度小，生产率较低。 ②钨极承载电流较差，过大的电流会引起钨极融化和蒸发，其微粒有可能 进入熔池，造成污染（夹钨）。 ③惰性气体（氩气、氮气）较贵，和其他电弧焊方法（如手弧焊、埋弧焊、 二氧化碳气体保护焊等）相比，生产成本较高。 注：脉冲钨极氩弧焊适宜于焊接薄板，特别是全位置对接焊。钨极氩弧焊一般只适用于焊接厚度小于6mm的焊件。 二：熔化极氩弧焊的特点： ①与TIG焊一样，几乎可焊接所有的金属，尤其适合于焊接铝及铝合金、 铜及铜合金以及不锈钢等材料。 ②由于焊丝作电极，可采用高密度电流，因而母材熔深大，填充金属熔敷 速度快，用于焊接厚铝板，铜等金属时生产率比TIG焊高，焊接变形比 TIG小。 ③熔化极氩弧焊可直流反接，焊接铝及其合金有着很好的阴极雾化作用。 ④熔化极氩弧焊焊接铝及其合金时，亚射流电弧的固有调节作用比较显 著。 三：MIG焊的特点：（MIG焊通常采用惰性气体（氩、氦或其混合气体））作焊接区的保护气体。 MIG焊的优点： ①惰性气体几乎不与任何金属产生化学作用，也不溶于金属中，所以几 乎可以焊接所有金属。 ②焊丝外表没有涂料层，焊接电流可提高，因而母材熔深较大，焊丝熔 化速度快，熔敷率高，与TIG（Tungsten Inert Gas Arc Welding ）焊相 比，其生产效率高。
在各种焊接方法中，TIG焊是典型的热传导型焊接方法，焊接过程平稳，焊缝质量良好，焊接操作时工作环境优越，因此得到了广泛的应用[1]。但值得注意的是，传统TIG焊接有个较为明显的弱点，即焊缝熔深较浅、生产效率低，原因是受限于传统TIG焊接钨极的载流能力。于是如何提高TIG焊接的生产效率成为了每一个焊接工作者的奋斗目标。而活性化焊接A-TIG焊（Activating flux TIG welding）正是近几年兴起的这样一种绿色高效焊接技术，并受到人们越来越多的关注与亲睐[2]。活性化焊接是把某种组分（单一组分或者混合组分的物质成分）的活性剂涂敷在焊件母材的焊接区，在与传统TIG焊相同的规范下进行焊接，焊接熔深将大幅度的提高。传统TIG电弧在进行钢、铝合金等材料的焊接时，由于电弧本身的原因，在使用正常规范焊接参数的情况下，综合考虑焊缝深宽比以及成形方面的要求，通常单道焊接只能获得非常小的熔深。这个原因导致传统TIG焊在遇到厚度较大的板材或管材时，如果需要焊缝成形良好，并且背面完全熔透，就需要进行多层焊接，且要在焊接前进行坡口加工。如此，不仅工序复杂，还降低了生产效率。而活性化焊接法就是在这样的一个时代背景下由前苏联巴顿焊接研究所（PWI）在20世纪60年代中期所提出，80年代初期，该种方法就在各种材料（尤其是钢、钛合金）的焊接中取得了良好的结果。 活性化焊接的原理实际上是焊前在待焊区域涂敷某种活性焊剂，焊接过程中在活性焊剂的作用下引起焊接电弧收缩，电弧能量密度增加，电弧力增大，最终导致焊缝熔深增加的一种焊接新工艺[3]。在A-TIG焊接工艺中，一般采用I字型坡口，在焊接不锈钢材料时，其单层焊的熔深相对传统TIG焊接可以增加2~3倍左右，对于8mm厚度的304不锈钢板可以不开坡口一次获得较大的熔深或一次性焊透[4]。对于6mm厚度的6061铝合金材料的焊接也能取得相对传统TIG焊接较好的结果。这样使得TIG焊接的发展应用具有很大的优势，不仅可以大大提高生产率，降低生产成本，同时还可以获得较高质量的焊缝，还使得TIG焊接不仅仅局限于薄壁焊接和厚大构建的打底焊接。 A-TIG焊接技术要点在于活性剂组分的选配。市面上流动的活性剂成分主要分为氧化物、卤化物。针对不同的焊接母材，活性剂成分也不尽相同。由于专利限制的因素，无法获得相关材料活性剂成分的配方。于是本文主要针对304不锈钢和6061铝合金材料，按正交试验法选择出不同活性剂配比最佳的配方进行焊
管道全自动焊接工法 天津大港油田集团工程建设有限责任公司 近几年，长输管道市场明显地向着高压力、大口径、厚壁厚的趋势发展。目前中国石油行业大多数施工单位采用全自动焊接的方式从事长输管道施工。 目前中国石油行业各施工单位都在管道焊接装备、施工能力等方面取得长足的进步，陆续装备了自动焊接机组，进入了大口径管道施工市场。 近年来，成品油管线工程及各种天然气支线工程建设累计将有数万公里正在施工。在未来的几年里，石油天然气管输管道工程施工市场容量巨大，给大港油田集团工程建设公司带来了更大的商机，市场发展前景看好。 通过近几年的研究，从室内试验到现场实践，进行了全自动焊接设备优化配置及各项资源的优化配置，合理调整了工艺参数，并针对不同地形地貌制定了适宜性的施工方案和施工组织方式，目前已形成了一套行之有效的施工工法——大口径长输管道全自动焊接工法，并在全公司范围内推广应用，达到了预期的研究效果，取得了良好的经济效益和社会效益。 一、工法特点 1．全自动焊接采用药心焊丝和气体保护，可以获得优良的焊接质量。该焊接工艺以其小电流、低电压、细直径实心焊丝、短路过渡为主要特点，下向焊时熔池体积小、可实现全焊接及抗锈低氢的内在优势，特别适合于填充焊，盖面焊时Ar气体和CO 气 2 体的保护作用使其焊缝表面成型规则、饱满，且与母材过渡圆滑。 2．全自动焊接合格率高，焊接参数调定之后，即可实现自动化作业，减少人为操作因素对焊接质量的影响，提高焊口一次合格率。 3．全自动焊接参数调定后能进行连续性作业，提高了生产效率，与其他焊接方法比较，减少了频繁更换焊条、焊丝产生的材料浪费，降低施工成本。同时全自动化焊接作业也降低了工人的劳动强度，但对工人的自身素质和操作能力有更高的要求。 4．全自动焊接工艺对管道组对坡口质量和坡口型式要求严格，需要配套的坡口整形机等设备。 气体，因此与其他焊接方法比较，施工5．全自动焊接的保护气体为Ar气体和CO 2 环境更为苛刻，现场施工时要求环境风速小于2m/s。 二、适用范围
●闪光焊，钢轨形成对接接头，通电并使其端面逐渐移近，达到局 部接触，利用电阻热加热这些接触点（产生闪光），使端面全部熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，迅速施加顶锻力完成焊接。 优点：闪光焊自动化程度高，工艺稳定，焊接质量优良，焊接接头为致密锻造组织，接头韧性好，力学性能接近钢轨母材，生产效率高，主要用于厂焊或基地焊，部分用于单元轨节焊接。缺点：焊机价格昂贵，一次性投资大，设备复杂且需配备大功率电源、柴油发电机组，焊接工艺参数较多，调节繁琐；同时闪光焊焊接过程中钢轨烧损严重，每个接头消耗钢轨25.1-50mm。 ●气压焊，是利用气体燃料产生的热能将钢轨端部加热到熔化状态 或塑性状态，再施加一定的顶锻压力，完成钢轨焊接。 优点：气压焊的一次性投资少，焊接时间短，焊接质量好，焊接接头也为致密锻造组织，主要用于现场联合接头焊接。钢轨烧损较少，焊接后钢轨缩短约30mm。缺点：焊接时对接头断面的处理要求十分严格，焊接工艺受诸多人为因素影响，接头质量波动较大，不易控制。 ●铝热焊，是利用铝和氧化铁（含添加剂），在一定温度下进行氧化 还原反应，形成高温液态金属注入特制的铸模内，将两个被焊钢轨端部熔化而实现连接的一种焊接方法。 优点：设备简单、操作方便，生产成本较低，且没有顶锻过程，接头外观平顺性好，占用封锁时间短，尤其适用于断轨修复、跨区间无缝线路道岔联焊和运输任务繁忙的线上联焊。缺点：强度低、质量欠稳
定，断头率高，综合性能差，是无缝线路最薄弱环节。 电弧焊，接头间隙，并利用铜挡块强迫成型，冷却后形成焊接接头，属于熔化焊方法。 优点：采用合适的焊条和焊丝成分，电弧焊接头可以得到性能优异的贝氏体组织，综合性能可达到母材水平，抗拉强度和耐磨性能等有时甚至超过钢轨母材。缺点：目前推广较少，此外对焊接工艺、技术水平要求严格。
浅谈换热器管板与换热管胀焊并用连接的制造工艺 摘要：简要叙述了换热器管板与换热管胀焊并用连接的制造工艺，并提出了控制其连接质量的方法。 关键词：换热管管板连接问题及对策 GBl5l—l999标准中规定，强度胀接适用于设计压力~<4MPa、设计温度 ≤300℃、无剧烈振动、无过大温度变化及无应力腐蚀的场合；强度焊接适用于振动较小和无间隙腐蚀的场合；胀、焊并用适用于密封性能较高、承受振动或疲劳载荷、有间隙腐蚀、采用复合管板的场合。由此可见，单纯胀接或强度焊接的连接方式使用条件是有限制的。胀、焊并用结构由于能有效地阻尼管束振动对焊口的损伤，避免间隙腐蚀，并且有比单纯胀接或强度焊具有更高的强度和密封性，因而得到广泛采用。目前对常规的换热管通常采用“贴胀+强度焊”的模式；而重要的或使用条件苛刻的换热器则要求采用“强度胀+密封焊”的模式。胀、焊并用结构按胀接与焊接在工序中的先后次序可分为先胀后焊和先焊后胀两种。 1先胀后焊 管子与管板胀接后，在管端应留有15ram长的未胀管腔，以避免胀接应力与焊接应力的迭加，减少焊接应力对胀接的影响，15ram的未胀管段与管板孔之间存在一个间隙(见图1)。在焊接时，由于高温熔化金属的影响，间隙内气体被加热而急剧膨胀。据国外资料介绍，间隙腔内压力在焊接收口时可达到200～ 300MPa的超高压状态。间隙腔的高温高压气体在外泄时对强度胀的密封性能造成致命的损伤，且焊缝收口处亦将留下肉眼难以觉察的针孔。目前通常采用的机械胀接，由于对焊接裂纹、气孔等敏感性很强的润滑油渗透进入了这些间隙，焊接时产生缺陷的现象就更加严重。这些渗透进入间隙的油污很难清除干净，所以采用先胀后焊工艺，不宜采用机械胀的方式。由于贴胀是不耐压的，但可以消除管子与管板管孔的间隙，所以能有效的阻尼管束振动到管口的焊接部位。但是采用常规手工或机械控制的机械胀接无法达到均匀的贴胀要求，而采用由电脑控制胀接压力的液袋式胀管机胀接时可方便、均匀地实现贴胀要求。采用液袋式胀管机胀接时，为了使胀接结果达到理想效果，胀接前管子与管板孔的尺寸配合在设计制造上必须符合较为严格的要求。只有这样对于常规设计的“贴胀+强度焊”可采用先胀后焊的方式，而对特殊设计的“强度胀+强度焊”则可采用先贴胀，再强度焊，最后强度胀的方法。
铝合金焊接的几种先进工艺:搅拌摩擦焊、激光焊、激光- 电弧复合焊、电子束焊。针对于焊接性不好和曾认为不可焊接的合金提出了有效的解决方法,几种工 艺均具有优越性,并可对厚板铝合金进行焊接。 关键词: 铝合金搅拌摩擦焊激光焊激光- 电弧复合焊电子束焊 1 铝合金焊接的特点 铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50 %以上。 铝合金焊接有几大难点: ①铝合金焊接接头软化严重,强度系数低,这也是阻碍铝合金应用的最大障碍; ②铝合金表面易产生难熔的氧化膜(Al2O3 其熔点为2060 ℃) ,这就需要采用 大功率密度的焊接工艺; ③铝合金焊接容易产生气孔; ④铝合金焊接易产生热裂纹; ⑤线膨胀系数大,易产生焊接变形; ⑥铝合金热导率大(约为钢的4 倍) ,相同焊接速度下,热输入要比焊接钢材大 2～4 倍。 因此,铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效 焊接方法。 2 铝合金的先进焊接工艺 针对铝合金焊接的难点,近些年来提出了几种新工艺,在交通、航天、航空等行业得到了一定应用,几种新工艺可以很好地解决铝合金焊接的难点,焊后接头性能良好,并可以对以前焊接性不好或不可焊的铝合金进行焊接。 2. 1 铝合金的搅拌摩擦焊接 搅拌摩擦焊FSW( Friction Stir Welding) 是由英国焊接研究所TWI ( The Welding Institute) 1991 年提出的新的固态塑性连接工艺[1～2 ] 。图1为搅拌 摩擦焊接示意图[3 ] 。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位,通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦,摩擦产生热使该部位金属处于热塑性 状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使焊件压焊在一起。图2 为搅拌摩擦焊接过程[4 ] 。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化,是一种固态连接过程,故焊接时不存在熔焊的各种缺陷,可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料,如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料 焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括2000 系列(Al- Cu) 、5000 系列(Al - Mg) 、6000 系列(Al - Mg - Si) 、7000 系列(Al - Zn) 、8000 系列(Al - Li) 等。国外已经.进入工业化生产阶段,在挪威已经应用此技术焊接快艇上长为20 m 的结构件,美国洛克希德·马丁航空航天公司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭结 构件。 铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成,焊缝区晶粒细化,无熔焊的树枝晶,组织细密,热影响区较熔化焊时窄,无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷,综合性能良好。与传统熔焊方法相比,它无飞溅、烟尘,不需要添加焊丝和保护气体,接头性能良好。由于是固相焊接工艺,加热温度低,焊接热影响区显微组织变化小,如亚稳定相基本保持不变,这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。焊后的残余应力和变形非常小,对于薄板铝合金焊后基本不变形。与