5.2 焊接工艺要求

5.2.1  气体保护焊在水电、水利施工中得到了普遍应用，气体保护焊的风速不得大于2m/s，否则应做防风设施。当风速过大时，焊接时将会把保护气体卷走，使焊接熔池失去保护作用，而出现焊接气孔、合金元素被氧化烧损等焊缝缺欠。

5.2.2  焊接材料烘焙、保温和密封的目的主要是去除焊接材料里的水分或防止吸潮，避免使焊接接头产生氢气孔和产生延迟裂纹。焊剂中当混有杂物时将会导致焊接接头出现焊接缺欠等影响焊接性能。

    6  众所周知，药芯、金属粉芯内的粉末比表面积很大，当工作结束后不对其密封很容易吸潮，采用这些措施，主要是防止焊缝中含氢量增加，减少延迟裂缝发生的几率。

5.2.3  本条对临时构件与钢管焊接要求作出了规定。

    1  当材质不相同或相容，或不做堆焊过渡处理时，必然会影响钢管壁的化学成分，改变钢管壁的力学性能和耐蚀性能。

    2  当不预热焊接的钢管纵缝、环缝时，则点固焊临时构件时也不需要预热焊接。例如，中等厚度及以下的低碳钢Q235或低合金钢Q345R等钢管纵缝、环缝焊接时可不预热。

    3  临时构件距离钢管的纵缝、环缝30mm以上，主要是便于焊接钢管的纵缝、环缝，拆除临时构件时避免损伤钢管的纵缝、环缝并防止应力集中和防止产生焊接缺欠。

    4  引弧和熄弧点均应在工卡具等临时构件上，主要是避免在钢管母材上引弧或熄弧，防止对钢管壁产生自激淬火、出现微裂纹等缺欠。

5.2.4  在第3款中“对屈服强度R_p0.2≥650N/mm²或抗拉强度R_m≥800N/mm²的高强钢，至少焊两层，其长度应在80mm以上”，其根据是日本钢闸门压力钢管技术规范，实际上也是按此实施的。不仅定位焊缝，当表面或内部缺欠焊补时，只要一引弧，焊缝长度就得80mm以上，且至少焊两层。鲁布格水电站岔管制作时正值高温高湿季节，为“连续定位焊缝”。定位焊缝的长度和间隔的选取还要考虑吊装时的安全性。某水电站在钢管制作时，就发生了待焊的钢管从几米高的埋弧焊作业台上“一分为二”的坠落事故。

    在第4款中规定，根据不同钢种裂纹敏感性的大小和焊缝的重要程度对定位焊缝是否清除给予了规定，保证焊缝质量。

5.2.5  铁锈、熔渣、油垢、油漆、水渍等当不清除时，将会导致焊缝出现气孔等焊接缺欠，并使焊缝含氢量增加，出现延迟裂纹的几率加大，焊缝力学性能劣化。低碳钢、低合金钢的一类焊缝，高强钢的一、二类焊缝的定位焊缝在正式焊接前应清除干净，其余类别焊缝的定位焊缝在正式焊接时，应检查定位焊不得有裂纹、气孔、夹渣，否则应清除，不然将会在焊缝内留下焊接缺欠，待正式焊接完后再用无损检测，势必给挖补处理造成较大麻烦，费工费时。

5.2.6  预热的主要目的是防止焊接时出现裂纹和保证焊接接头的力学性能。常用钢号可由本规范推荐表5.2.6确定，新钢号可根据钢材的化学成分、焊缝扩散氢含量、厚度、焊接接头的拘束程度、焊接方法和焊接环境等相应公式估算预热温度，综合这些因素考虑是否需要预热。预热温度最终可通过《对接接头刚性拘束焊接裂纹试验方法》GB/T 13817规定的焊接试验确定。随着板厚的增加拘束度增大预热温度也要相应增加。

5.2.7  本条强调了预热工具的选用要求，是根据现行行业标准《碳钢、低合金钢焊接构件焊后热处理方法》JB/T 6046引入的。

5.2.8  当板厚大于70mm时，预热测量点距离焊缝由50mm变为70mm，其实是提高了预热温度，因为板厚增加，其热容量增加了，目的为了防止出现焊接裂纹。

5.2.9  焊接时，保持层间温度范围的目的是改善焊接接头的金相组织、焊接内应力，防止出现焊接裂纹。

5.2.10  本条规定只能在焊接坡口或焊道内引弧、熄弧。当在其外的母材上引弧、熄弧时，将会导致母材淬火产生局部拘束应力、母材的金相组织遭到破坏和出现裂纹等缺欠。焊接引弧、熄弧时宜设置被焊件部位材质相同或相近的助焊板，其目的就是防止改变母材化学成分和出现焊接缺欠，提高焊接接头的焊接质量。

5.2.11  主要是防止焊接不同步时，导致钢管失圆、偏斜和歪扭移位。

5.2.12  强调在高强钢和冷裂纹敏感性较大的低合金钢，且不立即焊后消除应力热处理的才做后热。对同一种钢而言消氢是钢板厚度、温度和时间的函数。随着加热温度的提高，消氢作用过程中扩散氢在钢中的扩散速度才会越来越快，消氢作用才显著。真正的消氢热处理温度在铁碳相图靠近A1线下面附近，比焊接后热的温度高很多，后热主要不是为了消氢还有别的作用，可以减缓焊接接头冷却速度，在拘束度大的焊接接头，通过后热可以降低焊接收缩应力，从而防止焊接热应力裂纹的产生。所以在编写本条时将行业习惯用语“后热消氢”中的“消氢”二字去掉，而称为“后热”或“后热处理”。

5.2.13  此条规定焊缝采用碳弧气刨清根后一定要磨除渗碳层。否则，残留的渗碳层将会在随后的焊接中，在焊接接头的熔合线上可能会形成脆硬的高碳马氏体组织，甚至导致焊接接头熔合线开裂。

5.2.14  带垫板的V形焊缝坡口、不对称X形焊缝坡口和Y形焊缝坡口的对装间隙是引用现行国家标准《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》GB/T 985.1和《埋弧焊的推荐坡口》GB/T 985.2的规定，此类坡口是钢管焊缝的常用坡口型式，此次规范列出是为了便于施工。其他类型的焊缝坡口可查阅GB/T 985.1和GB/T 985.2的规定。设计图样有规定的优先采用设计图样规定。坡口间隙随着母材板厚的增加而增大，而坡口角度变小，从而便于施焊同时也使填充金属和熔化比在一个合理的范围内，防止焊缝缺欠的产生和焊接内应力过大。焊接坡口垫板宜采用横截面尺寸5mm×(60～80)mm(热轧扁钢)。预留焊缝的垫板宜采用横截面尺寸(8～16)mm×(150～200)mm。垫板厚度过薄容易被焊漏，过厚与钢管装配不易贴合密实。垫板厚度大小还应考虑钢管的曲率，钢管曲率小、直径大，则垫板厚度可选得厚一些，反之，垫板厚度选薄一些。

    美国焊接学会标准《钢结构焊接规范》AWS D1.1/D1.1M：2010第5.22.4.3纠正条是这样规定的“焊缝组装坡口根部间隙大于允许宽度但不大于较薄板厚的2倍或3/4 in(20mm)(取两者中的小值)，可在部件焊接连接之前用焊接的方法予以纠正，达到合适的尺寸”。我们认为本条对这一坡口间隙范围的规定在钢管安装中是可以接受的，特别是水电站大型压力钢管凑合节的焊接是比较符合实际施工的。

5.2.15  当焊缝坡口间隙大于本规范第5.2.14条的规定时，可以选取贴工艺垫板或塞入填塞块的方式进行焊接。因为贴工艺垫板或塞入填塞块的焊缝往往焊接坡口间隙较大，在其背缝贴工艺垫板或在焊缝内塞入填塞块是为了便于焊接。但工艺垫板或填塞块的焊缝注意与管壁材质的相同性或相容性。焊接正面焊缝后，再清除工艺垫板或填塞块时应将其对焊缝的熔合污染区域同时清除，保证焊缝的力学性能不受影响。这类焊缝的表面往往较宽，为了便于超声波检测，应将焊缝表面打磨平整，甚至应清除掉焊缝余高。

5.2.16  此条焊脚的规定是引用了美国焊接学会AWS标准。

5.2.17  因为这类焊缝往往是在钢管上开孔焊接，其平面展开往往是椭圆形焊缝，由于该类焊缝位置的特征采用超声波检测很难甚至无法实施。