7.3 焊接工艺要求

    1  焊接材料选用的基本原则：

      1）应考虑焊接材料的工艺性能。工艺性能若不好，则电弧燃烧不稳定，不易脱渣，飞溅大，焊缝易出现气孔，容易产生焊接缺陷。所以工艺性能是否良好是选择焊材时应考虑的一项重要条件。

      2）应考虑焊材与母材的相匹配性，保证焊接接头的使用性能，即按照母材的化学成分、力学性能、焊接性能、焊前预热、焊后热处理和使用条件等因素综合考虑，必要时通过试验确定。

    2  同种钢材的焊接，首先要保证焊缝金属的使用性能（包括力学性能，耐热耐腐蚀及低温性能等）与母材相当。为此：

      1）碳素钢、低合金强度钢应保证焊缝的力学性能高于或等于相应母材标准规定下限值。

      2）铬钼耐热钢应保证焊缝的力学性能和化学成分均高于或等于相应母材标准规定下限值。通常情况下都是根据其合金元素含量选择相应化学成分的焊材。

      3）低合金低温钢应保证焊缝的力学性能高于或等于相应母材标准规定下限值，选用与母材使用温度相适应的焊材。就低温钢的焊接性而言，主要矛盾是保证接头的低温韧性要求，防止接头在使用中产生脆性断裂，其强度通常均能满足要求。

      4）高合金钢应保证焊缝金属的力学性能和耐腐蚀性能均高于或等于相应母材标准规定下限值。也可选用镍基焊材。

      5）当用奥氏体焊接材料焊接非奥氏体母材时，应慎重考虑母材与焊缝金属膨胀系数不同而产生的应力作用。

    3  异种钢结构能充分利用材料各自的优点，节省大量的贵重材料，并能更好地满足使用要求，在工程建设施工中，不可避免地会遇到异种钢材的焊接问题。

      1）金相组织基本相同而钢种不同的异种钢焊接时，因其热物理性能彼此差异不大，可不考虑因组织差异对焊接质量所带来的问题。一般情况下根据合金含量较低一侧或介于两者之间的钢材选择焊材，既可满足对接头的使用要求，而且焊材的焊接性也较好。

      2）奥氏体钢与珠光体钢焊接时，为避免焊缝中产生脆性的马氏体组织，用含镍量高的焊接材料是目前改善此类异种钢焊接接头中熔合区质量的主要手段。含镍量越高，脆性层宽度越小，当使用镍基焊材时，脆性层会完全消失。

    对于“设计温度高于425℃时，宜选用镍基焊接材料”的规定，主要参考电力行业和石化行业的通行做法（见现行行业标准《石油化工异种钢焊接规程》SH/T 3526-2004和《火力发电厂焊接技术规程》DL/T 869-2004的相关规定。

    4  复合钢基层多半由碳素钢或低合金钢组成，以满足设备在使用中的强度和刚度要求；不锈钢部分称为复层，主要用来满足耐腐蚀性能要求，其厚度通常占总厚度的10％～20％。复合钢板基层与复层过渡的焊接，实际上即为奥氏体钢与珠光体钢之间异种钢的焊接，需采用25Cr-13Ni或含镍量更高的焊材。

7.3.2  定位焊缝承受组对应力。定位焊缝过短、过薄，易撕裂，存在缺陷的可能性大。这些缺陷在焊接过程中常常不能全部熔化，而保留在新的焊道中，形成根部缺陷。因此，对定位焊缝应进行清理检查，对发现的缺陷进行打磨处理和修整。

    对定位焊缝的焊接要求与正式焊缝同样对待（合格焊工，相同焊材、预热条件和焊接工艺）。

    由于工夹具焊缝短，受热影响硬而脆，容易产生焊接缺陷，所以除通过组装方法和工夹具设计的改进使得工夹具焊点数最少外，最好工夹具材质与母材相同或同一类别号，工夹具焊接（焊材和工艺）也要求与正式焊接相同。

7.3.4  对合金元素含量较多的钢种，在钨极惰性气体保护电弧焊（如氩弧焊）打底时焊缝背面应充保护气体加以保护，否则焊缝背面将会被严重氧化，甚至形成疏松组织而无法成形，严重影响焊缝质量。但对合金元素含量较少的钢种，内侧是否充保护气体对焊缝成形和焊接质量并无明显影响，在此情况下则没有必要对焊缝背面金属进行保护。保护气体普遍采用氩气。国外及国内有些单位采用氮气或氩气＋氢气等其他气体成分作为背面保护取得了成功经验。所以本条对焊缝背面保护方法和保护气体的种类未予限制。

    根据多年来的施工经验保留原规范将钨极惰性气体保护电弧焊或熔化极气体保护电弧焊时，焊缝背面应进行保护的合金钢化学成分限定在Cr≥3％或合金元素总含量大于5％。

7.3.8  中断焊接是指一条焊缝因某种原因未能完成而中断，焊缝要在完全冷却后重新开始焊接。每条焊缝连续焊完，可使焊缝在整个焊接过程中少受外界不利因素影响，因此强调：除工艺或检验要求需分次焊接外，每条焊缝宜一次连续焊完。考虑到某些焊缝要进行中间检验、或工艺要求、或其他缘故而中断焊接时，应根据工艺要求采取保温缓冷或后热等防止产生裂纹的措施。再次焊接前应清理并检查焊层表面。

7.3.9  需预拉伸或预压缩的管道焊缝组对时的附加应力由工夹具所承受，在焊接过程中和热处理前如将工夹具拆除，则这部分附加应力将叠加到焊缝上，易导致焊缝产生裂纹。为防止该附加应力在工夹具拆除后叠加到焊缝上，在焊完及热处理完毕焊缝已达到足够的强度和塑性，并经检验合格后方可拆除工夹具。

7.3.12  对低温钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢、耐热耐蚀高合金钢以及奥氏体与非奥氏体异种钢接头，为保证其焊接质量，除应选择正确的焊接方法和焊接材料外，需采用的焊接工艺的共同特点就是选用较小的焊接线能量施焊，并尽量降低道间温度。

    焊接低温钢时，控制焊接线能量，可防止因焊缝过热出现粗大的铁素体或粗大的马氏体组织。试验证明，增大焊接线能量时，焊缝和热影响区的韧性都随之下降。

    奥氏体不锈钢采用小的焊接工艺参数焊接，可有效地防止合金元素的烧损，降低焊接残余应力，减少熔池在敏化温度区的停留时间，避免产生晶间腐蚀，同时也可防止热裂纹的产生。

    双相不锈钢既要控制焊接线能量的上限，也要控制其下限。这是因为当线能量太低可导致母材熔合区和热影响区铁素体含量过高，从而降低韧性和耐蚀性，而太高的线能量可导致金属间沉淀相的形成，而铁素体对形成金属间相敏感。

    双相不锈钢进行多层多道焊时，后续焊道对前层焊道有热处理作用，焊缝和热影响区的奥氏体相组织增多，成为奥氏体占优势的两相组织，从而使整个焊接接头的组织和性能显著改善。所以双相钢接触腐蚀介质一面的焊缝先焊比后焊要好，这恰与奥氏体不锈钢焊缝相反。

    22Cr-5Ni-3Mo（2205型）、25Cr-7Ni-4Mo（2507普通型和超级型）双相不锈钢焊接采用氩＋氮混合保护气，对焊缝的双相比是有好处的。因为双相不锈钢（如2205型、2507型）均是氮合金化的，在距焊缝表面的一定范围内氮的损失是难免的，如果氮的损失过多，则焊缝区的奥氏体相比例将会大大减少，铁素体相偏高，冲击韧性下降，耐腐蚀性能也会减弱。因此保护气体中保持一定量的氮气可以补充焊接过程中金属本身氮的损失，但如果补充量太大，焊缝易产生气孔，焊缝的冲击值也会下降。一般推荐采用98％Ar＋2％N2比较合适。

    耐热耐蚀高合金钢采用较小的焊接线能量焊接，可减小合金元素烧损和熔池过热而形成粗晶组织，获得较好“等强度”的接头。粗晶组织虽然对高温瞬时强度和持久强度有一定好处，但严重降低高温塑性和疲劳强度，并易引起热裂纹，过热区越宽，影响越严重。

    非奥氏体与奥氏体异种钢接头的焊接，选用小电流、短电弧、快焊速工艺可有效降低熔合比，避免接头一侧产生淬硬组织，防止扩散层。如果淬硬倾向较大，焊前应对其预热，其预热温度比单独焊接时要低一些。

7.3.15  酸洗、钝化的目的是为了使不锈钢表面生成一层无色致密的氧化薄膜，起耐腐蚀作用。奥氏体不锈钢焊缝及其附近表面是否必须进行酸洗、钝化处理，应由设计根据使用条件确定。酸洗、钝化液的配方也应由设计或相关标准给定。

7.3.16  螺柱焊每个工作日前的焊接试验是对当天焊接人员、设备及作业条件的检验，有利于确保焊接质量。