钛焊接作业指导说明书.doc

钛/钢(TA2/Q235B)复合板
焊接作业指引书

目 录
1 主题内容及合用范畴
1.1 主题内容
1.2 合用范畴
2 书引用文献
3 材料
3.1 钛/钢（TA2/Q235B）复合板
3.2 钛(TA2)盖条
3.3 焊接材料
4 焊工
5 焊接办法与设备
6 焊接工艺评估
7 焊前准备
7.1 下料
7.2 坡口制备
7.3 焊前清理、准备
8 焊接
8.1 焊接工艺参数
8.2 技术规定
9 质量检查
9.1 检查人员
9.2 检查项目
10 焊接缺陷返修
11 焊接环境
12 安全防护
1 主题内容及合用范畴
1.1 主题内容
本焊接施工指引书规定了电厂用TA2/Q235B复合板焊接时，对材料、焊工、焊前准备、焊接工艺、焊接质量检查以及焊接过程中焊接缺陷返修等技术条件，作为钛/钢(TA2/Q235B)复合板现场施工作业指引书。
1.2 合用范畴
合用于电厂烟囱用钛/钢（TA2/Q235B）复合板，即以钛（TA2）为复层，以低碳构造钢（Q235B）为基层钛/钢（TA2/Q235B）复合板焊接。
凡本指引书涉及内容，如与设计图纸、技术合同不相符合处，均应一方面满足设计规定；凡本书未涉及内容，则以相应国标、设计图纸和技术阐明为准。
2 书引用文献
《钢构造工程施工质量验收规范》 GB50205-
《钢焊缝手工超声波探伤办法和探伤成果分级》 GB11345-1989
《涂装前钢材表面锈蚀级别和除锈级别》GB8923-88
《钢构造焊接技术规程》JGJ81-
《电力建设施工质量验收及评估规程》（土建工程）DL/T5210.1-
《钛及钛合金复合钢板焊接技术规定》GB/T13149-91
《钛制焊接容器》JB/T4745-
《钛-钢复合板》GB8547-
3 材料
本指引书中所有材料应符合设计施工图、技术规定规定，且都必要有合法有效材料质量证明书。
3.1 钛-钢（TA2/Q235B）复合板
钛-钢（TA2/Q235B）复合板应符合GB/T8547-《钛-钢复合板》规定及订货合同中技术合同规定，其尺寸规格、坡口形式及刨边尺寸以设计图纸、技术规定和订货合同为准。
3.2 钛盖条
钛盖条施工应符合GB/T13149－91规定。
3.3 焊接材料
3.3.1 钛焊丝
复层钛板（TA2）用焊丝应符合GB/T3623－规定，采用JB/T4745-《钛制焊接容器》附录D中相应焊丝STA2R。
3.3.2 氩气
焊接用氩气纯度不应低于99.99％，且符合规范规定，当瓶装氩气压力低于2MPa时不得使用。氩气纯度低于原则规定期，过量氧、氢、氮会被熔化焊缝金属吸取，致使焊缝变脆；过量气体会使焊缝产气愤孔；此外，氩气中杂质会减少焊缝拉断长度。
3.3.3 钨电极
非熔化极氩弧焊（TIG）采用铈钨电极，其质量应符合GB/T4191《惰性气体保护焊和等离子焊接、切割用铈钨电极》规定。
4 焊工
钛和钢熔焊焊缝会产生脆裂，脆裂是由于焊缝中产生脆性化合物以及钛与钢热物理特性差别导致。由于焊工焊接操作中操作偏差导致钛/钢（TA2/Q235B）复合板烟囱焊接浮现任何缺陷，都是极具危害性。
4.1 焊工必要通过培训，并经考试合格，获得合格证后方可上岗。
4.2 由于钛材（TA2）为稀有金属，焊接有其特殊性，特别是钛/钢（TA2/Q235B）复合板焊接，由于钛和钢不具备异种金属可焊性，两者互熔所产生中间化合物是脆性组织，因此对焊接操作人员提出严格规定。
4.3 在钛/钢（TA2/Q235B）复合板烟囱施焊过程中，焊工必要严格遵守施工指引书。
5 焊接办法与设备
5.1 复层钛（TA2）焊接采用钨极氩弧焊，选用相应焊接设备。为了使焊接能得以持续进行，应选用品备水冷却系统氩弧设备。钨极氩弧焊特点是焊缝质量高，氩弧燃烧稳定，热源集中，并且氩弧焊是明弧焊，焊缝质量易于控制，比焊条电弧焊和埋弧焊更易于实现全位置焊接。
5.2 所选焊机引弧、稳弧性能要好，焊接过程中书参数稳定，调节以便，冷却水、保护气体供应系统安全可靠。复层钛焊接保护要好，输送氩气管道应采用不易吸潮材料塑料管，每次开机前对输气管进行检查，开机后，检查氩气出气状况，若发现其中输气管不正常，要由专业人员及时检修，待检修完毕后，再次检查，直到输气系统一切正常后，才可进行下一步工作。
5.3 焊接设备应简朴、操作以便，可进行全位置焊接，适应性强、成本低，保护严格。
6 焊接工艺评估
6.1 烟囱用钛/钢（TA2/Q235B）复合板在第一次工程焊接前或焊接评估重要因素发生重大变化时，应进行焊接工艺评估。
7 焊前准备
由于钛-钢复合板由两种金属材料复合构成，其性能具备其独特之处，焊前准备必要引起高度注重，制定切实可行办法。
7.1 下料
厂家所提供钛/钢（TA2/Q235B）复合板均符合国标及电厂烟囱施工设计图规定，可以直接进入现场卷制、焊接。若遇特殊状况需要下料时，尽量采用机械办法，从复层钛材表面一侧开始切割，以避免复层钛材（TA2）剥离。若采用火焰切割时，规定钛复层背向火焰，复合板离地面高度应不不大于300mm，切口氧化层在焊接前必要清除。
7.2 坡口制备
7.2.1 焊缝形式
钛/钢（TA2/Q235B）复合板重要焊缝形式如下：

图 1

阐明：1、如下各图中角焊缝未注释焊脚高度均为满焊缝，未注单位均为㎜。
2、对接焊钝边2㎜，宽度方向坡口单角度边30°。
3、钛/钢复合板纵缝和环缝复层用钛盖板厚度为1.6mm，宽度为50mm。
7.2.2 坡口加工
坡口加工采用机械办法或其他有效办法进行。加工钛/钢（TA2/Q235B）复合板坡口时，不能采用油质润滑。如采用气割、等离子切割等火焰加工，应将钛板氧化区用机械办法清除，加工后坡口表面应平整、光滑，不得有裂纹、分层、夹杂、毛刺和氧化色，坡口表面应呈银白金属光泽。
7.3 焊前清理、准备
钛（TA2）复层焊前清理是一项非常重要工作，由于其清理不细致导致污染钛材、钛焊丝被使用，其危害是致命。
7.3.1 焊前应对钛焊丝进行化学清洗，酸溶液用HNO3、HF、H2O混合配制，清洗后必要用清水冲净，然后烘干，即可使用，若暂时不用应妥善保管，以免导致新污染。配制方式及清洗制度见下表1：
表1
溶液成分
配一升所需量
%
酸洗温度
℃
酸洗时间
min
HNO3
30%~40%
室温
10~20
HF
2%~5%
H2O
余量
7.3.2 钛盖条装配时不能用铁器敲打焊件，应采用铜锤或铝锤敲击焊件，避免产生铁污染。
7.3.3 钛（TA2）复层施焊前，采用清洗或机械办法（如刮刀、不锈钢丝刷）清理坡口区及附近污物然后再用干净白布蘸丙酮擦洗，清理范畴距离焊边至少40mm，焊件清理后要尽快施焊。
7.3.4 清理干净焊丝和焊件应妥善保护，不应用裸手触摸，避免再次污染，否则应重新清理。
7.3.5 钛盖条装焊时所用工具都应用丙酮或酒精清除灰尘、油脂等污物，且这些工具不能与钢构造焊接所用工具混用。
7.3.6 焊工和装配钳工应戴干净白手套，穿干净工作服。
8 焊接
8.1 焊接工艺参数
钛/钢（TA2/Q235B）复合板焊接工艺参数经焊接工艺实验及焊接工艺评估拟定，其原则应保证复层钛（TA2）不被氧化，但又不能熔到钢面，尽量采用较小焊接线能量，基层钢板（Q235B）焊接不应过热，否则会导致复层钛板（TA2）氧化。
焊接工艺参数如下（其中钛/钢（TA2/Q235B）复合板复层钛（TA2）纵焊缝及横焊缝对接工艺参数见表2、钛/钢复合板（TA2/Q235B）复层钛（TA2）角焊缝焊接工艺参数见表3）：
表2　钛/钢（TA2/Q235B）复合板复层钛（TA2）纵焊缝及横焊缝对接工艺参数
焊缝
焊缝层
焊接
办法
焊接材料
焊接书（cm/min）
牌号
规格
（mm）
电流
（A）
电压
（V）
焊接速度
（cm/min）
对接焊缝
钛（TA2）
盖条对接
GTAW
STA2R
f1.6
40~60
~10
10~16
表3　钛/钢复合板（TA2/Q235B）复层钛（TA2）角焊缝焊接工艺参数
焊缝
焊缝层
焊接
办法
焊接材料
焊接书（cm/min）
牌号
规格
（mm）
电流
（A）
电压
（V）
焊接速度
（cm/min）
角焊缝
钛（TA2）
盖条与复层钛（TA2）角接
GTAW
STA2R
f1.6
85~105
~10
10~16
8.1.1 若需调节焊接工艺参数时，必要征得项目部主管领导承认后，方可进行调节，但其调节幅度不得超过原焊接工艺评估时所制定有关层工艺参数10%，并经实验焊接后，才干进行焊接施工，并在焊接施工记录中注明。
8.1.2 如果浮现焊接工艺参数调节超过原工艺参数10%时，经试焊接仍不能满足焊接规定期，则应认真核对外界条件与否变化、焊材、焊接设备及保护气体状况等，待问题解决后再进行焊接工作，并在焊接施工记录中注明。
8.2 技术规定
由于钛、钢不能互熔，钛/钢（TA2/Q235B）复合板中钛（TA2）复层与钢（Q235B）只能各自焊接，本技术规定中规定了复层钛（TA2）焊接规定。由于钛（TA2）熔点高、热容大、导热性差及具备高化学活性，使钛材焊接远不及钢材普及，操作保护办法、工艺书和操作规定比钢焊接难度大、技术办法严格。
8.2.1 钛/钢（TA2/Q235B）复合板内筒纵横焊缝错距规定见下图：

图6 焊缝错距规定
8.2.2 钛/钢（TA2/Q235B）复合板装配时以复层钛（TA2）表面为基准，基层钢（Q235B）焊接时书不适当过大，以免导致基层钢（Q235B）与复层钛（TA2）脱层或复层钛（TA2）氧化。钢面焊完后检查焊透限度，未焊透应在复层钛（TA2）一侧进行补焊，并将背面余高磨平，钢焊缝质量检查合格后方可进行复层钛（TA2）焊接。
8.2.3 钛（TA2）焊件组对时定位焊点间距为50mm～80mm，焊点尺寸约5mm，钛盖条左右两条缝定位焊点互相错开，定位焊普通不加焊丝，定位焊采用与正式焊接相似焊接材料及焊接工艺。若对焊件、焊丝干净限度有质疑时，可用干净白布蘸丙酮对其进行再次净化解决。
8.2.4 钛（TA2）定位焊缝不应有裂纹、气孔、夹渣等缺陷，否则应清除重焊，重焊应在附近区域进行。将会熔入永久焊缝定位焊缝应清除其表面氧化层等，焊缝颜色应为银白色、淡黄色或金黄色，并使焊缝两端平滑过渡以便于接弧，否则要加以修整。
8.2.5 钛（TA2）焊接时尽量采用引弧板和熄弧板，禁止在坡口外工件表面上打弧。引弧板和熄弧板采用TA2板。
8.2.6 钛（TA2）施焊时要采用办法（如加拖罩），保证正面及背面氩气保护，以保证复层钛（TA2）焊缝及其热影响区质量，复层钛（TA2）焊接接头保护好坏可以依照其表面颜色来拟定，该区颜色应为银白色、淡黄色或金黄色，否则为不合格，则要视状况应予修整。
8.2.8 钛复层与钛盖板角接缝，应根部焊透，焊缝表面呈微凹形。
8.2.9焊缝金属和高温热影响区晶粒长大是钛（TA2）焊接接头塑性下降重要因素，因此复层钛（TA2）焊接时，规定采用较小焊接线能量和较快冷却速度，压低电弧，并且将电弧偏向基体，以达到减小高温停留时间，减小晶粒长大限度和缩小高温热影响区目。
8.2.10 钛（TA2）焊接过程中特别防止铁离子污染焊缝区。若浮现熔深过大，也许产生钛（TA2）焊缝与钢（Q235B）互熔时，应及时停止焊接，查明因素，并及时采用办法将互熔区予以清除。
8.2.11 钛（TA2）焊接过程中定位焊点开裂，导致板边错位或间隙变化，应及时停止焊接，经修复后方可继续施焊。
8.2.12 若发生触钨时，应及时停止焊接作业，去除触钨区，更换钨极后再进行焊接作业。
8.2.13 钛（TA2）盖条间对接焊操作时最佳采用断弧焊接，以避免焊接接头氧化。
8.2.14 钛（TA2）焊缝成形应光滑、均匀，不得有气孔、凹坑、氧化等缺陷，焊接完毕后应进行自检，发现问题及时修补解决。
8.2.15 钛（TA2）焊后仔细清理焊件表面焊渣、焊瘤、飞溅物以及其他污物，必要时应对焊缝进行局部修整。
9 质量检查
9.1 检查人员
焊接质量检查人员应经必要技术培训，能对的掌握焊缝质量评估原则。
9.2 检查项目
9.2.1 外观检查
9.2.1.1 焊后用肉眼或5倍放大镜对焊缝外形尺寸及表面质量进行检查，不得有裂纹、气孔、氧化、未熔合以及超过规定咬边等缺陷。焊缝成形应均匀、致密、平滑地向母材过渡。焊缝外观检查率为100％。
9.2.1.2 钛（TA2）焊缝表面不容许存在深度不不大于或等于0.5mm划伤。如有不不大于0.5mm划伤应清除，清除后焊缝表面不得低于母材表面，否则要进行补焊解决。
9.2.1.3 钛（TA2）焊缝和热影响区表面颜色为银白色、淡黄色和金黄色为合格。若焊缝区或热影响区浮现其他颜色，则要视状况进行修整。如焊缝区或热影响区呈灰色或白色粉状物，必要清除氧化某些进行返修。
9.2.2 无损探伤
焊缝外观检查，按《钢构造工程施工及验收规范》GB50205-进行，其焊缝按二级焊缝质量规定进行检查，详细规定如下：钢焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷检查，超声波探伤比例为20%；钛板搭接焊缝按JB/T4730.5规定办法进行渗入检测。其内部缺陷分级及探伤办法应符合现行国标《钢焊缝手工超声波探伤办法及探伤成果分级法》GB1134规定。焊缝成型良好，焊缝过渡圆滑，焊波均匀，焊缝宽度匀直，钛板焊缝颜色一致。焊工对所焊焊缝及时清理药皮后100%自检，专职质检员做25%抽查，并认真做好记录。
无损探伤检查不合格时，应在缺陷两端延伸部位增长检测长度，增长检查长度应为该焊缝总长10%且不不大于250mm，若不合格，检测焊缝应为100%。焊缝返修按原工艺执行。
质量记录填写内容及书写规定：质量验收及作业过程中施工记录由项目部专业质检员整顿，规定资料真实，笔迹清晰，内容全面。
10 焊接缺陷返修
10.1 当复层钛（TA2）焊缝上发既有不容许缺陷，经清除后需返修时返修办法应得到焊接技术人员批准，按评估合格焊接工艺进行返修。
10.2 复层钛（TA2）焊接缺陷清除和修整，采用砂轮（机械）修磨办法进行解决。修磨时特别注意不要伤及其她无缺陷或不需修理部位，以免导致加大焊缝区域倾向。返修前将缺陷清除干净，必要时可采用表面探伤检查确认。用砂轮修磨后，再用白布蘸丙酮进行擦洗清理，清理完毕后再进行返修补焊。返修部位和返修过程应记入质量档案。
10.3 复层钛（TA2）待修补部位开槽宽度应均匀、表面平整、便于施焊且两端有一定坡度。
10.4 复层钛（TA2）焊接区同一部位返修次数不适当超过两次，若超过两次返修仍不合格，需经质量监督方技术总负责人批准，并将返修次数，部位和返修状况记入质量档案。
10.5 如需用钛板补贴修复时，应用砂轮将以缺陷为中心周边向外延伸10mm左右钛层去除，去除后用机械办法制取与去除某些尺寸匹配钛板条，并对去除后部位及钛板条用丙酮进行清洗，待凉干后进行补块焊接。
10.6 返修焊缝性能和质量规定与原焊缝相似。
11 焊接环境
11.1 对施工现场规定保持清洁、干燥、施焊宜在18℃以上进行。
11.2 焊接环境风速应不大于1.5m/s。
11.3 氩弧焊接时，焊接场合应有良好通风。
11.4 钛/钢（TA2/Q235B）复合板火焰切割时，力求在通风良好地方进行。
12 安全防护
12.1 烟囱用钛/钢（TA2/Q235B）复合板焊接必要遵守安全操作规程及施工现场各项安全制度。
12.2 焊工必要穿戴清洁工作服、工作鞋及白手套才干进入施焊区施工，工作服领口、袖口应扎紧。
12.3 钛材（TA2）氩弧焊接时，操作人员应注意防光保护，面罩不应漏光。施工场地应有良好通风，必要有专人监护。
12.4 焊机应安全接地，电缆线绝缘良好。
12.5 气瓶应栓接可靠，以防倾倒。
12.6 高空作业时，必要遵守登高安全操作规程。
12.7 防止烧伤、烫伤及引起火灾等事故。