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【2017年整理】不锈钢焊接指导书 11.工程概况平顶山第二发电厂一期 2×1000MW 工程#1 机凝汽器是由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产，型号为 N-49500-1 型凝汽器。N-49500-1 型凝汽器采用双壳体、双背压、双进双出、单流程、横向布置结构，采用从东芝公司引进的 AT 型管束排列。凝汽器布置在 A 排～B 排、＃4柱～＃6 柱之间。其主要部件有凝汽器上部、凝汽器下部、前水室、后水室、凝结水聚集器、死点座、背包式疏水扩容器等。凝汽器与水泥基础间为刚性支撑，壳体板下部中心处设有固定死点，运行时以死点为中心向四周自由膨胀，凝汽器与排汽缸之间设有不锈钢补偿节，补偿相互间的胀差。循环水连通管设有支架支撑，并且内侧连通管允许自由滑动，以适应凝汽器自身的膨胀。后水室处的管板与壳体间布置有波形补偿节，用以补偿壳体与冷却管纵向热膨胀的差值，同时也改善了冷却管的振动情况，并减少了凝汽器冷却管与管板间的焊口处所承受的拉力或压力。每个凝汽器下部有四只小支撑座和四只大支撑座，呈对称布置，在每个支撑座下面布置有调整垫铁。每个凝汽器下部正中央布置凝汽器的死点座。每个凝汽器壳体上部各布置有＃7、＃8 共壳体的低压加热器一台，一台减温减压器。凝汽器本身带有两个背包式疏水扩容器，汇集汽机热力系统中不同压力、不同温度、不同数量的疏水。主 凝 结 区 冷 却 水 管 采 用 φ31.75×0.508 的 不 锈 钢管 ， 计 12 根 ， 在 易 冲 刷 部 位 、 管 束 顶 部 、 大 量 疏 水 部 位 及空 冷 区 采 用 φ31.75×0.711 不 锈 钢 管 ， 计 4080 根 ， 总 计 33992 根 。不 锈 钢 管 材 质 为 TP316L， 水室管板采用厚度为 45mm 的复合板，两 者 胀 接后 采 用 不 填 丝 全 自 动 旋 转 氩 弧 焊 焊 接 ， 管 板 密 封 焊 接 共 有 焊 口67984 道 。 本 作 业 指 导 书 用 于 指 导 #1 机 组 凝 汽 器 不 锈 钢 管 板 密 封 焊 接 。1.1 工程名称、施工地点、施工范围21.1.1 工程名称：＃1 机凝汽器不锈钢管焊接1.1.2 施工地点: A排～B排、＃4柱～＃6柱之间。1.1.3 施工范围：前水室管板、后水室管板不锈钢管焊接1.2 工程特点： # 1 机 组 凝 汽 器 不 锈 钢 管 板 密 封 焊 接 共 有 焊 口 67984 道 ,焊接 工 作 量 大 。 管 板 材 质 为 复 合 板 ， 对 焊 接 过 程 控 制 要 求 严 格 ； 用 于 管 板密 封 焊 接 的 全 自 动 旋 转 氩 弧 焊 焊 接 设 备 参 数 设 置 复 杂 ， 对 焊 件 准 备 工 作要 求 严 格 。2. 编写依据2.1 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司提供的安装图纸、说明书及相关技术协议。2.2 山东电力建设第一工程公司质量、环境、职业健康安全管理体系文件。2.3《焊工技术考核规程》 DL/T869-《火力发电厂焊接技术规程》 （焊接篇） DL/T869-《火电施工质量检验及评定标准》 焊接篇（1996 年版） 。2.6《焊接工艺评定规程》 DL/T868-《山东电建一公司焊接工艺评定汇总表》 。2.8 中华人民共和国电力行业标准《焊接工艺评定规程》DL/T 868-20042.9《电力建设安全安全健康与环境管理规定》2.10《电力建设安全工作规程》 （火力发电厂部分）DL022.11《电力建设施工及验收技术规范》 （汽轮发电机组篇）DL. 开工应具备的条件和施工前应做的准备3.1 熟悉图纸，清楚所焊构件的材质、规格及工作条件；掌握焊接的具体要求和3质量标准。3.2 具有相应合格证的焊工到位（电力部或劳动部） 。焊前应对焊工进行操作技术考核，考核内容为管板自动密封焊接，考核的接头数量应不小于 10 个。操作技术考核所用的材料、基本工艺、焊接位置等应与实际担任的焊接工作相同。3.3 不 填 丝 全 自 动 旋 转 氩 弧 焊 焊 接 设 备 到位，经调试保证性能优良，运转正常，满足现场焊接施工要求。 （使用华恒电源有限公司生产的 EWA 406 型程控 旋 转 氩 弧 焊 机 ）3.4 焊接工艺评定满足现场焊接需要。3.5 使用的各种焊接材料齐全，具有相应的合格证。3.6 现场焊接搭设好防风设施，焊接区域无风 。3.7 不锈钢管装配顺序应为：管与板的清洗、打磨→穿管→胀管→铣管→清洗。 3.8 不锈钢管与板的清洗应先采用吸尘器抽吸杂物，然后用浓度大于 95％的酒精或丙酮擦洗。3.9 焊接接头的装配型式采用平行接头，不锈钢管突出管板的长度为 0.3-0.5mm(见下图), 多余部分应铣去。3.10 管口清洁度以白绸布蘸酒精擦拭不染色为合格。加工及清洗完毕的管口严禁用手触摸，暂时不焊的管口须用塑料薄膜覆盖，以防污染。43.11 检查焊机、机头、控制箱等的电缆接线和胶管连接是否正确可靠。3.12 接通电源，检查各种仪表是否指示正确，预定焊接参数。3.13 检查氩气质量是否符合要求，调整氩气流量，并释放焊机中的不纯气体。3.14 补焊用焊丝再使用过程中应保持干燥、清洁。焊丝在使用前应清除油污等，再用酒精进行清洗。4.人员的组织、分工及有关的资格要求4.1 人员组织及分工总负责人 1 人 负责不锈钢管焊接的工艺和进度安全员 1 人 负责施工过程中的安全监督工作技术员 1 人 负责不锈钢管焊接过程技术工作质检员 1 人 负责焊接过程中的质量检验及监督工作焊 工 8 人 负责不锈钢管的焊接工作4.2 人员资格要求所有焊工应熟悉凝汽器不锈钢管焊接过程及技术要求，并严格按照技术要求进行焊接，焊工必须持证上岗，且考试合格。5.所需的施工机械、工器具及要求序号 名 称 规 格 数 量 备 注1 程 控 旋 转 氩 弧 焊 机 EWA 406 型 4 台由电源、控制箱、机头三部分组成2 角向磨光机 3 台56.施工进度计划2009 年 12 月 17 日——2009 年 12 月 27 日7.主要施工工序、焊接方法及要求7.1 施工工序如下：返修不合格管口清理焊 接自 检外观检查着色检验验收67.2 焊接方法管板焊口采用不 填 丝 全 自 动 旋 转 氩 弧 焊 方 法 ， 所焊焊缝有较严重焊接缺陷时采用手工钨极氩弧焊进行补焊。7.3 焊接工艺要求7.3.1 管板焊口自动钨极氩弧焊a.中心定位杆的外径和焊管内径的间隙以 0.1～0.2mm 为宜。b.钨极与不锈钢管中心线保持平行，钨极中心线距不锈钢管外缘外侧 1mm 左右。c.安装钨极时，钨极应处于焊枪喷嘴的中心位置，不得偏斜。d.焊接工艺参数如下：脉冲基值电流： 20-30A脉冲基值时间：0.04-0.06s脉冲峰值电流： 105-115A脉冲峰值时间：0.04-0.06s预熔时间： 1.5-2.0s预熔电流： 40-50A 焊接速度： 2.5~2.7 r/min氩气流量： 15 L/min氩气提前时间： 8-10 s技术记录7衰减时间： 4-6 s氩气滞后时间： 8-10 se.从 11 点位置起弧，顺时针旋转焊接一周后在 12 点位置开始衰减，在 3 点位置收弧，焊嘴自动返回到 11 点起弧位置，准备第二次焊接(见下图)。f.焊接时应采用 Z 形跳焊法，见下图。双侧施焊时，不得同时焊接一根不锈钢管。单侧施焊时，另一侧严禁进行割、胀、洗管工作。g.焊接过程中，发生焊接异常中断时，应重新清洗焊口，调整参数后，再继续8焊接。7.3.2 管板焊口手工钨极氩弧焊a. 焊缝有较严重焊接缺陷时，应将其彻底铲除后再采用手工加丝钨极氩弧焊方法进行补焊，补焊焊丝规格为 φ1.6 ，材质为 H1Cr24Ni13。不得用重复熔化方法来清除焊接缺陷。 一般的焊接缺陷可用自动钨极氩弧焊机进行再熔化来修整缺陷。b. 补焊前必须对缺陷处进行打磨，并按要求将焊口清理干净。c. 调整焊接参数，并在试板上进行模拟焊接。推荐的焊接参数见下表：钨极直径(mm焊接电流(A)喷嘴直径(mm)氩气流量(L/min)氩气提前时间(s)2.5 70~90 9 6~8 5d.焊口修补长度超过 5mm 时须采用分段焊，每焊完一段后，待焊缝温度冷却至50℃以下后再焊另一段。e.补焊时熔池应始终处在氩气保护下，在焊接收弧时，应先将熔池填满，然后按下衰减按钮，同时将电弧移至焊缝边缘，待焊缝冷却后再将焊枪移开。7.4 对相关专业和施工环境的要求7.4.1 凝汽器不锈钢管板密封焊接场所必须用防火帆布搭置密封室，以防止外部风、砂对工件的污染以及由现场非常因素而引起的火灾，密封室内应配有电源和施工用照明及灭火器材等。7.4.2 施焊前将待焊管口按规定程序清洗干净。8.安全控制措施及要求8.1 进入施工现场的施工人员必须穿戴合格的劳动保护服装并正确佩戴安全帽、安全带。98.2 防弧光辐射。8.3 防火灾、爆炸事故。8.4 防烫伤。8.5 防人身坠落及高空落物。8.6 防电弧擦伤构件。8.7 防开关电焊机及焊接过程中发生触电10山东电建一公司施工作业隐患排查/危险因素辩识与控制措施工程项目: 平顶山第二发电厂一期工程 机组号: #1 作业过程/活动: 凝汽器不锈钢管焊接 执行时间:2009 年 12 月 15-2010 年 01 月 15 日控制序号 危险因素描述 措施序号 控制措施方法 时机 实施人 检测人1焊工施焊前仔细检查脚手架是否牢固，高空作业时安全网、安全绳是否齐全，安全设施不完善时应拒绝施焊。 W P1 现场焊接2 焊机及附件应放置平稳、牢固 W P11山东电建一公司施工作业隐患排查/危险因素辩示控制措施验证表工程项目: 平顶山第二发电厂一期工程 机组号: #1 作业过程/活动: 凝汽器不锈钢管焊接 执行时间:2009 年 12 月 15 日-2010 年 01 月 15 日控制 实施人(签字) 监测人(签字)序号控制编号 方法 时机 周一 周二 周三 周四 周五 周六 周日监测部门或单位 周一 周二 周三 周四 周五 周六 周日12编制: 审核: 批准:注：控制方法：W：见证 H：停工待检 S：连续监护 R：记录确认控制时机：P：作业开始前 D：每天至少一次 T：活动连续过程停顿或中断后重新开始作业前112139.环境、文明施工措施及要求9.1 焊机集中放置，定期清理灰尘，确保机具整洁。9.2 气瓶放置在专用箱内，并有防碰撞设施。9.3 电焊皮线裸露处用绝缘胶布包裹，防止擦伤设备或构件。9.4 焊丝头及时回收，禁止随地乱扔。9.5 坚持“随干随清” ， “谁干谁清” ， “工完料尽场地清” 。9.6 下班前关闭焊机电源。10.质量标准指标及验收要求10.1 质量标准10.1.1 焊接质量的检验工作实行焊工自检和专业检验相结合的办法。10.1.2 焊接接头的检验方法分外观检查和着色检查两种。检查方法及范围见下表：检查方法 范 围 检查人员 检查工具100％ 焊工外观检查100％ 焊接质量检查员用肉眼或低倍电光源放大镜着色检查 100％ 焊接检验员 用 4～10 倍放大镜10.1.3 焊缝外观检查合格后，再进行着色检查。10.1.4 返修后的焊缝必须重新进行外观检查和着色检查，符合质量标准后方为合格。10.1.5 焊缝表面应均匀、美观、呈鱼鳞状。焊缝余高应不大于 0.5mm，焊缝宽度为 2.5～4mm。10.1.6 焊缝表面不允许有裂纹、气孔、未熔合、焊偏、管翻边等缺陷。 焊缝表面颜色不允许发乌。10.1.8 焊缝着色检查不允许有任何缺陷显示。
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由于不锈钢复合钢板具有良好的耐腐蚀性，既保证了产品的性能，又节约了不锈钢材料，因此被广泛应用于工程实际中。本文介绍了在某厂焊接Q235B+SUS316L不锈钢复合钢板所采用的焊接工艺。在不锈钢复合钢板设备的制作下料、坡口制备、组对装配、现场焊接等焊接工艺要求的关键过程中，提出合理的工艺措施和焊接工艺要点，从而达到控制现场不锈钢复合钢板焊接质量的目的。
淄博太极工业搪瓷有限公司&&&
作者简介：赵忠义（1978-），2003年毕业于佳木斯大学，工学学士，焊接责任工程师，现主要从事压力容器及锅炉的焊接管理工作。
不锈钢复合钢板是一种由基层和复层复合而成的双层金属钢板，其基层主要满足结构强度和刚度要求，复层满足耐蚀、耐磨等特殊性能要求。在复合钢板的设备制造中，基层材料分为碳素钢、普通低合金钢、耐热低合金钢类型，如Q235B、20R、16MnR、l5CrMoR等；复层材质分为奥氏体不锈钢、铁素体-马氏体不锈钢类型，如0Crl8Ni9、316L、0Crl3Al、304等；厚度范围基层一般为8~24mm，复层为2
~6mm。不锈钢复合钢板既可以取代某些环境下的纯不锈钢结构，又能达到防腐和降低造价的目的。但由于复合钢板是爆炸焊成形的，基层与复层的分子之间结合既不同于基层的性能又不同于复层的性能，所以，这种机械结合显然不能同原子之间的结合相比,
因而用它来制造压力容器，在制造上必然与单纯的基层或复层的制造不同。
某厂制造的一台压力容器设备使用的复合钢板材料复层为SUS316L厚度为6mm，基层为Q235B，厚度为18mm。由于是首次使用该钢材，在查阅了大量的相关资料的基础上，并通过焊接工艺评定试验，制订出了合理的焊接工艺。
不锈钢复合钢板的焊接特点
不锈钢复合钢板的基层主要满足结构强度和刚度的要求，复层满足耐蚀、耐磨等特殊性能的要求。由于基层与复层是由两种化学成分、力学性能差别很大的金属复合而成，焊接时应对基层和复层分别进行焊接。而过渡层的焊接属于异种钢的焊接，其焊接性能要兼顾基层和复层两种钢材的性能。如果焊材或焊接工艺参数选择不当，往往在基层焊接时可能熔化不锈钢复层使合金元素渗入，而导致基层组织严重脆化，塑性和韧性下降，甚至产生裂纹。在复层焊接时，可能会造成焊缝严重稀释，降低其塑性及抗晶间腐蚀性能。根据舍夫勒组织图和焊接实践经验：过渡层的焊材必须采用高铬、高镍不锈钢焊材，才能在正常焊接参数下得到双相组织的焊缝,
避免大量马氏体组织的产生，防止产生焊接冷裂纹。同时要严格控制焊接热输入，使碳钢或低合金钢基层一侧的熔深较浅，以减少焊缝金属的稀释和基层合金化。总之，为防止出现上述两种不良后果，基层和复层的焊缝金属不能相互影响，在基层和复层材料之间必须采用过渡层的方法。
不锈钢复合板的焊接分三部分进行，基层的焊接、复层的焊接及过渡层的焊接。基层的焊接和复层的焊接属于同种材料的焊接，工艺比较成熟；过渡层的焊接则是异种材料的焊接，是确保不锈钢复合板焊接质量的关键,
也是复合板焊接难度较大的区域。
焊接材料的选择
为提高生产效率，基层采用埋弧自动焊，考虑到复层与过渡层焊接厚度薄，手工电弧焊操作灵活、对母材稀释率小，故复层与过渡层均采用手工电弧焊焊接。基层焊材可按强度选用，保证焊缝强度不低于母材；复层焊材按不锈钢选用，焊缝耐蚀性不低于母材，过渡层焊接一般选用铬镍当量高的奥氏体填充材料，以减少基层对过渡层焊缝的稀释作用。为提高过渡焊缝的抗裂能力，最好使交界处焊缝具有一定的铁素体组织。综上所述,
结合异种钢焊接经验，基层Q235B钢板埋弧焊的焊丝为H08A，焊剂为HJ431,
焊条为J422，基层施焊时不用预热，焊后也不进行焊后热处理。复层的焊条选用A022焊条，过渡层选用A042焊条，复层选用的焊接材料应保证熔敷金属的主要合金元素含量不低于复层母材标准规定的下限值，对于有防晶间腐蚀要求的，还应有一定含量的Nb
和Ti等稳定化元素或是超低碳焊材。本设备复层SUS 316L之间采用手工焊,
选用与之化学成分相近的A022。过渡层的焊接选用25％Cr~13％Ni型焊条，以保证能补充基层对复层造成的稀释,
为同时更好地保证焊接接头的防晶间腐蚀的要求，选用低碳的A042焊条。
不锈钢复合钢板及其配套使用材料必须具有出厂质量证明书，材料入厂后进行检查和验收，压力容器材料必须进行复验，确认所购材料符合规定标准要求后方可投入生产。
焊材的烘干
焊前将J422、A042及A022焊条进行150&#8451;&1h的烘干，放入保温桶中随用随取，HJ431焊剂使用前进行250&#8451;&2h的烘干。
复合钢板划线下料
复合钢板划线下料时禁止用针及铁器划伤复层（SUS316L）表面，不得用油漆、墨汁涂写，为防止复合钢板下料时遭到破坏，应采用等离子切割机，切割时复层应向上。
坡口型式及尺寸见图1。
焊前装配应以复层（SUS316L）为基准面，焊缝错边允许量为≤2mm,
组对间隙0~2.5mm，在装配过程中禁止在复层（SUS316L）表面引弧和焊接工具夹，如果确实需要，只允许在基层一侧，夹具材料应选用Q235B，用J422焊条焊接，去除辅助板时应防止损伤基层金属，并将焊接处打磨光滑。
复合板的定位焊焊缝长度为10~
15mm，间距100~150mm，只允许在基层（Q235B）一侧用J422焊条进行，点焊时要注意防止虚焊或存在根部未焊透，绝对禁止在复层（SUS316L）上点固，严防错用焊条。
对基层侧的坡口及两侧各30mm
范围内用砂轮机仔细清理干净直至露出金属光泽，在复层一侧施焊时，对复层表面及坡口侧150mm范围内涂一层防飞溅涂液，已经粘上的飞溅颗粒,
必须仔细清除干净。
首先在复层一侧的基层处用J422 （Φ4.0mm）焊条进行焊接，电流170
~190A，焊速120~150mm/min，注意其焊道不得触及和熔化复层，复层侧的基层焊接完毕后，彻底清除过渡层熔渣及其表面附着层，并用砂轮机修磨平整，不允许有凹槽及凸起，打磨干净后用A042（Φ4.0mm）焊接过渡层，焊接过渡层时一定要将坡口内的基层金属全部覆盖上，不能有裸露的基层金属直接与复合层相焊，焊接电流160
~180A，电压22~24V，采用直焊道不摆动快速焊接法，过渡层厚度为a[1~1.5mm]
（基层）+b[0.5~0.8mm]（复层），焊缝形状保持平滑，防止焊缝中间凸起,
否则应用砂轮机打磨平整、干净后焊接复层，复层焊接采用A022焊条（Φ
4.0mm）焊接，电流160~180A，电压22~25V，焊接速度140~160mm/min，复层（SUS316L）焊接完毕后磨平焊缝余高，但不得低于母材（丁字接头处过渡层及复层预留，具体要求见2.7.2
丁字接头焊接要求）。内部焊接完毕后用碳弧气刨在外部的基层一侧进行清根，要把未焊透及焊接缺陷（如气孔、夹杂等）刨掉，要求气刨后的刨槽宽度、深度一致，气刨后用磨光机把刨槽内外的渗碳、渗铜、氧化层等磨掉，用钢丝刷将刨槽仔细清理干净,
并采用埋弧焊进行盖面，焊丝牌号为H08A（Φ4.0mm）焊剂牌号为HJ431，电流为720~760A，电压为32~36V，焊接速度为24~26m/h。
（1）焊前若发现不锈钢复合钢板有分层现象，不允许进行焊接。如果在焊接坡口边缘有分层，会导致钢板复层和基层之间焊合不良。此时必须将不锈复合钢板全部进行无损检测，如判断其分层范围很小，可以彻底铲除分层进行焊补（即堆焊），修复后才能进行正式焊接。
（2）复层表面划伤深度在0.2~0.5mm
时必须进行修复，＞0.5mm时需进行修补，每焊完一道焊缝，特别是复层和过渡层，必须按要求进行检验，发现超标缺陷，必须进行返修。
（3）焊接时应注意引弧和熄弧的质量，收弧应将弧坑填满，以免产生弧坑裂纹，多层焊时的层间接头应错开。
（4）对复层、基层和过渡层所用的三种焊接材料分别做出明显标记，严格区分，防止混淆。绝对禁止用焊接基层的焊接材料焊接过渡层或焊接复层；同样也要防止焊接复层的焊接材料用错在焊接基层或过渡层的焊缝上。
（5）过渡层采用焊条电弧焊，在保证焊透的情况下，为了减少合金元素的稀释，希望熔合比小一些，尽可能采用小的焊接电流、快速焊、焊条不允许做横向摆动的焊接，复层被熔化的宽度和深度尽量保持均匀一致。
（6）焊接时应注意引弧和熄弧的质量，收弧时应将弧坑填满，以免产生弧坑裂纹，多层焊时的层间接头应错开。
丁字接头焊接
丁字接头焊接时的焊接顺序为：焊接a时将a焊缝箭头处30~50mm处的过渡层及复合层不焊，待b焊缝基层焊接完成以后将整个丁字接头处的过渡层及复层按照2.7中的焊接工艺进行焊接（如图2所示）。
基层、过渡层及复层全部焊接完毕后进行射线探伤，检测比例为各条焊接接头长度的20%，以JB5
《承压设备无损检测》中的&#8546;级为合格。过渡层、复层焊接接头应进行100%
着色探伤检查，焊接接头表面不得有明显的裂纹、夹渣、气泡等表面缺陷。
设备全部完成并经检验合格后，全部不锈钢内表面焊缝应进行酸洗钝化处理。
焊缝的返修
当检测出内部不允许的缺陷时应进行返修，因复合钢板的焊接缺陷的深度不易确定，因而返修时分两种情况进行：
4.1&返修时从基层打磨有两种可能
缺陷仅存在于基层，去除缺陷后用J422焊条进行补焊后修磨即可。
缺陷处在过渡层或复层，此时应在磨至一定基层深度后早做判断并尽早停止，用J422焊条修复后再从复层一侧寻找缺陷。待磨到缺陷时将缺陷彻底清除，然后全部用过渡层焊条（A042）采用小电流、小参数进行补焊，注意道间温度不宜过高，然后修磨。
4.2&返修时从复层侧打磨，也存在两种情况
缺陷处于较深的基层，这时应先用J422焊条适当填充，注意过渡层所处的位置和熔深，在焊接接近0.5~
1.5mm时进行打磨，彻底清除溅落在过渡层及复层金属表面的飞溅，着色检查坡口两侧的复层是否因焊接受热出现脱层现象，如有脱层应将局部脱层剥离后用A042焊条堆焊至与复层面齐平，修磨坡口后用着色重新检查，合格后用A042焊条过渡焊接，面层用A022焊条修复。
缺陷位于过渡层或复层，直接用A022焊条进行补焊，焊后修磨。
返修后的焊缝应重新按照JB05《承压设备无损检测》的要求进行射线检测，&#8546;级合格。
按照文中所述焊接工艺制造的Q235B+SUS316L不锈钢复合钢板设备各项性能指标满足要求，设备投用后运行状态良好，证明所述工艺具有一定的先进性和实用性。
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