锆材焊接的体会_关于锆材的焊接

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锆 材 的 焊 接

摘要：锆材是一种稀贵有色金属材料，用于化工类

一公司2006年在大庆炼化公司甲醇厂承接了一套醋酸项目。此工程中的特殊材质焊接中，其中有特材锆R60702,哈氏合金HB-3，哈氏合金C276,我有幸参加了该项目的焊接工作，现将我的心得体会总结如下：

一、焊机的选择：我们选择了带高频引弧的北京时代焊机，WS-400型。

二、焊接材料：ER2R2,φ1.6，φ2.0，φ2.4的焊丝。

三、锆材的特性：锆是一种耐腐蚀的金属材料，对氧、氮、氢具有活性，很容易与氧起反应并形成稳定的氧化物，而且在高温下氧、氮、氢具有高的可熔性，少量溶解的氧、氮、氢可提高锆的硬度并可以降低锆的延性。锆在高温下还会与碳和碳化物起反应，过多的碳还会引起锆的脆性。

由于锆对氧、氮、氢具有活性，施焊时必须使用高纯度的惰性气体保护或在良好的真空环境里进行焊接。另外为了避免使金属变脆或引起气孔和氧化物的溶解，锆表面不得有油，油脂和污物。

四、施工技术要求：锆对焊接条件的要求非常严格，尤其是锆材焊接时对空气的湿度、温度及清洗度的要求，所以要求预制施工时要在室内进行，管件安放在货架上，管子放在地上下面要垫好胶皮或道木，而且要做好标识。

由于锆是一种非常活泼的金属，特别容易氧化，锆的表面始终覆盖着一层氧化膜，所以焊接前必须把氧化膜去除，去除后要在8小时内点口并焊接完，如果焊接不完，则要重新打磨清理焊口处的氧化膜，锆在高温下易溶解，氧、氮、氢，而且易和碳及碳化物反应，使锆变脆，在下料时切开处要避免高温，焊接时高温状态下要始终在氩气的保护中。1.锆材下料时，最好采用机械加工：如用方形锯床，若大管径长管段下料可用带锯，手工锯切割，如果管子较短，可用车床车断，不论用哪种方法，速度都要放慢，而且要不断向切口处浇水降温，保证切口处不至于因高温而造成浪费，如果发现切口处变成浅蓝或蓝色，说明切口处材质已发生变化，必须去掉不得使用，如果用等离子切割，切割后氧化还要大的多，去掉氧化层还要用大量的人工。时间及消耗过多的材料，因此管子切割下料时最好不使用等离子切割，也不可使用无齿锯下料切割，因无齿锯转速太高使锆材切口材质改变。

2.坡口的加工：管子坡口加工应采用机械方法，可使用车床，坡口机，由于锆材的硬度低，φ57以下的管子也可以使用锉刀直接锉制，较长的管段和直径φ219以下的管段，车床满足不了加工坡口的需要时，采用卧式坡口机加工坡口，短节用车床车坡口，不得使用等离子切割坡口，也不能使用磨光机加工坡口，板材的加工可使用板坡口机，厚度小于6mm的小块板材也可用锉刀加工坡口。

3.焊前的坡口清理：焊口在焊前应用锉刀把坡口两侧25mm区域内的氧化膜去掉，管子坡口内侧25mm内也要用半圆锉刀或使用剐刀把氧化膜锉剐掉，并用100%纯丙酮或无水酒精清除坡口内外的油脂，灰尘，水分等污物，若在阴雨天或空气比较潮湿时，应用电热吹风机把坡口吹干。4.施工方法：施工前要做好操作台，操作台面要用不锈钢钢板制作，以免污染母材，操作台上要固定一个台钳，钳口处要用铜皮包好，用台钳夹住管子进行焊接，焊接较长的管段时，前面用台钳夹住管子，后面用滚轮托架托住管子，托架要做成可调试的，滚轮要用塑胶轮以免污染母材。焊口处理好后，要立即点焊，点焊好的焊口要在8小时内焊完，如果8小时内没有焊完，则要重新处理。预制好的管段要妥善保管，不得有油污，水气污染，最好用胶皮或塑料布包好。

5.焊丝的清洗：焊前焊丝应用丙酮清洗干净，清洗焊丝时要注意不能戴脏手套，要戴干净的羊皮手套，清洗的焊丝要妥善保管，8小时内用不完的焊丝要重新处理。

6.惰性气体保护：由于锆在200℃与氧起反应，300℃与氮起反应，400℃与氢起反应，所以锆材在焊接过程中要特别注意惰性气体的保护，保护气体为高纯氩气，其纯度要达到99.99%，焊接时要三重保护，即内部充氩保护，焊枪送气保护，焊后拖罩保护，只有三重保护都充分有效才能得到满意的焊接效果。

7.焊接方法：锆材焊接时必须采用全氩弧焊焊接，焊枪接负极，因为只有全氩弧焊才能三重保护，否则，无法做到三重保护，就得不到满意的焊接效果。8.锆材的焊接：

（1）施焊人员要衣着干净，焊接场所要干净，干燥，焊接周围不可有别的不同材质的作业组，（2）点焊前坡口要用锉刀或不锈钢钢丝刷清理干净，使坡口光滑平整，无毛刺，凹坑等影响焊接质量，点焊的工艺与正式焊接相同，点焊的高度不得超过管壁厚的2/3，点焊的焊肉不得有气孔，裂纹及不允许存在氧化变色等缺陷。

（3）焊前将坡口两侧各25mm内的内外表面用不锈丝刷或锉刀去除氧化膜，坡口两侧各75mm内的内外表面要用丙酮清除油脂，水分等杂物，用丙酮清洗时要使用干净的纯棉布或亚麻布，不得使用毛巾，棉纱等有颜色的布。

（4）焊接时焊枪充气，拖罩保护要用独立的气络，氩气要保持均匀，不紊流，不相互干扰，气络中要确保没有残余的水分和任何泄露，送气管要用专用的塑料管，不得使用橡胶管或其他易吸潮材料管，胶布要用高温胶布。

（5）引弧前要提前送气，把焊枪里的空气排出，熄弧后要有延时送气，每次焊接长度不得超过保护罩长度的3/4,焊接时保护罩要与保护罩速度同步，不可于焊枪有效长度的间隔，停弧后立即用丙酮或无水酒精擦拭，以加快焊口的冷却速度，待降至100℃以下时，保护罩方可拿开。

（6）焊接时要注意起弧和收弧的质量，收弧时要将弧坑填满，多层焊的层间接头要错开，要严格控制焊接温度，层间温度，不得超过100℃。（7）要保证焊透和熔合良好的条件下，要尽量采用小工艺规范焊接，即小电流窄焊道，快速焊，焊接过程中焊枪不得做横向摆动，焊接过程中焊丝加热端要始终处在氩气的保护区内。如接触空气变色，要将焊丝变色部分剪去才能使用。

（8）焊接过程中若乌棒碰触熔池或焊丝，要停止焊接，铲除污染的焊肉，修磨或更换乌棒。

（9）焊接时要检查每层焊道的表面颜色，焊道表面应是银白色，只允许有淡黄或淡蓝色存在，但要用不锈钢丝刷清除，然后查明原因，采取有效措施后方可继续焊。

（10）每道焊缝焊接完毕后，要对焊缝进行外观检查，如发现，弧坑下凹，咬边等缺陷要即时清除，焊缝金属为银白色，质量最好，淡黄色为良，浅蓝色为合格，如发现有蓝色，深蓝色，和黑色则焊缝为不合格，必须切除该部分重新焊接。

氩弧焊用的电源有交流电源和直流电源。直流电源又有正接法和反接法之分，见图7-4.正接法：焊件接正极，钨棒接负极。焊接时，电子高速冲向焊件，使热量集中在焊件，获得的熔池深而窄。气体正离子冲向钨极，钨极热量低，损耗少。它用于耐热钢、合金钢、不锈钢、铜和钛的焊接。

反接法：焊件接负极，钨棒接正极。焊接时，电子高速冲向钨极，钨极热量高.消耗快，但若是熔化极，则可加速焊丝熔化。气体正离子冲向焊件，由于正离子质量大，可击碎焊件表面氧化膜而产生“阴极雾化”作用。它用于熔化极氩弧焊以及钨极氩弧焊焊接表面产生高熔点氧化膜的铝、镁及其合金。

交流电源由于极性交替变化，它既有“阴极雾化”的作用，又有钨极消耗比直流反接法少的特点，因而适用于焊接铝、镁及其合金。