一、焊接工作的重要性
壓力容器具有爆炸危險，一旦發(fā)生爆炸，將是災(zāi)難性的。事實(shí)證明壓力容器的漏泄和爆炸大多源于焊接接頭的斷裂。因此，焊接質(zhì)量是確保壓力容器安全可靠的關(guān)鍵。國家對壓力容器焊接有嚴(yán)格要求，制造單位在焊接前必須確保焊接工藝評定和焊工持證上崗。在壓力容器制造的諸多工序（如下料、機(jī)加、成形、焊接、檢測等）中，唯獨(dú)焊接不能外委，要求采用本廠的焊接工藝和由本廠的焊工焊接。這些都說明了焊接對壓力容器的重要性。在實(shí)際生產(chǎn)中鎢極氬弧焊是焊接鈦鎳制壓力容器的主要方法，鎢極氬弧焊工的焊接質(zhì)量意識和操作技能是保障鈦鎳制壓力容器質(zhì)量的關(guān)鍵。
二、樹立焊接質(zhì)量意識
做為鎢極氬弧焊工需要樹立四種焊接質(zhì)量意識：干凈意識；保護(hù)意識；焊透意識；飽滿和美觀意識。
2.1焊前處理
清潔程度對鈦鎳材的焊接質(zhì)量有很大影響，雜質(zhì)如水分、油脂、銹蝕、氧化膜等熔入焊縫金屬中將會出現(xiàn)氣孔、夾雜、裂紋等缺陷。應(yīng)特別注意表面不可殘留含硫和含鉛的物質(zhì)。鎢極氬弧焊鈦時更容易出現(xiàn)氣孔，因其焊絲中不像鎳材焊絲含有Mn、Ti、Al等脫氧劑。
2.1.1鎳材焊接前在坡口及其兩側(cè)20mm寬度的表面可用不銹鋼絲刷或金屬銑頭清除氧化膜，用丙酮或酒精去除油脂、灰塵與其它污染物。鎳材坡口表面熱切割產(chǎn)生的氧化層需打磨去除干凈，見金屬光澤。鎳的氧化膜熔點(diǎn)比母材金屬高很多（如鎳的氧化膜熔點(diǎn)2090℃，純鎳的熔點(diǎn)1450℃，相差約640℃），在焊接過程中氧化膜不被熔化掉將導(dǎo)致焊縫金屬夾渣。因此，這種氧化膜在焊接之前必須清除掉。
2.1.2鈦及鈦合金焊絲、坡口表面及其兩側(cè)20mm范圍應(yīng)進(jìn)行表面清潔?？筛鶕?jù)表面污染程度選用脫脂或機(jī)械清理。清理干凈的焊絲和焊件，不應(yīng)再直接用手觸摸。氣割、等離子切割等火焰方法加工的坡口，應(yīng)從變色部分機(jī)械加工掉2～3mm。加工后的坡口表面應(yīng)平整、光滑、不得有裂紋、分層、夾雜、毛刺、飛邊和氧化色。坡口表面應(yīng)呈銀白色金屬光澤。特別應(yīng)注意的是噴砂面鈦板的坡口兩側(cè)10mm范圍內(nèi)必須去除氧化膜，見金屬光澤后再焊接。否則，將會出現(xiàn)焊縫邊緣氣孔。
2.1.3換熱器未穿管前，換熱管整根管子清除表面附著物；管端清除表面氧化膜、油污、水漬和毛刺；清潔長度不小于管外徑，且不小于25mm。管板和折流板整體去除油污和毛刺。換熱管伸出管板過長時，應(yīng)用機(jī)械方法削平，不能用砂輪打磨。
2.1.4鈦-鋼復(fù)合板起邊后的坡口（圖1所示）邊緣10mm范圍內(nèi)的殘余鈦打磨去除干凈。這種殘余鈦熔入鋼焊縫將會形成微裂紋。
圖1 鈦鋼復(fù)合板臺階式坡口加工簡圖
2.1.5鎳鋼復(fù)合板臺階式坡口（圖2所示）邊緣的殘留高合金必須打磨去除干凈。這種高合金熔入鋼焊縫將會產(chǎn)生脆硬相或出現(xiàn)裂紋。
圖2 鎳鋼復(fù)合板臺階式坡口加工簡圖
2.1.6復(fù)合板（包括鈦-鋼和鎳-鋼）復(fù)層焊接前整個筒體內(nèi)部清理干凈，無灰塵鐵削等臟物。復(fù)層坡口兩側(cè)各25mm內(nèi)的表面和鈦蓋板表面焊前拋光處理和丙酮擦洗。
2.1.7焊絲用丙酮擦洗干凈后再使用。
焊前處理就是講究干凈：廠房干凈；焊件干凈；焊絲干凈；人干凈。專業(yè)鈦鎳材容器制造廠應(yīng)有潔凈廠房，操作人員應(yīng)穿干凈的工作服和潔凈的皮質(zhì)手套。
2.2氬氣保護(hù)
母材和焊材表面必須清潔，防止污染物質(zhì)熔入焊縫；高溫熔池和高溫焊道必須得到惰性氣體的有效保護(hù)，防止焊縫金屬的氧化，這兩點(diǎn)是獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的重要條件。因此，氬氣保護(hù)是焊接鈦鎳材的最基本要求。氧化將會削弱焊接接頭的力學(xué)性能和耐蝕性能。
焊接鈦鎳材要有保護(hù)意識并掌握保護(hù)技術(shù)。金屬的活性越高對保護(hù)的要求越嚴(yán)格，鈦材要求使用99.99%的純氬，鋯材要求使用99.999%的高純氬，鉭材應(yīng)在密閉的充氬的氣室中焊接。
根據(jù)焊接接頭的實(shí)際形狀制作適宜的保護(hù)工裝（通常叫保護(hù)盒），是鎢極氬弧焊工應(yīng)具備的技能，也是焊接鈦鎳材的一項重要準(zhǔn)備工作。因此，焊工有兩重任務(wù)，一是焊好，二是保護(hù)好。焊接和保護(hù)二者相輔相成，焊好保護(hù)不好沒用，保護(hù)好焊不好也沒用。沒有合適的保護(hù)措施禁止焊接。
保護(hù)有拖罩保護(hù)和充氬保護(hù)兩種方式，能用拖罩保護(hù)不用充氬保護(hù)。充氬的空間往往較大，不僅保護(hù)效果不好而且費(fèi)氣。
2.2.1只要采用鎢極氬弧焊，就必須對高溫（鈦材為400℃以上）熔池或焊道進(jìn)行氬氣保護(hù)，即使是普通碳鋼。碳鋼、不銹鋼第一層焊接用氬弧打底時，背面也應(yīng)用氬氣保護(hù)。碳鋼保護(hù)好也是銀白色的。不保護(hù)的接頭射線檢測是沒有問題的，但性能（尤其是背彎）就不一定合格了。
2.2.2用鎢極氬弧焊組對工件點(diǎn)焊定位時，背面能用拖罩保護(hù)時用拖罩保護(hù)。對于小直徑對接口可以充氬保護(hù)。
2.2.3換熱器換熱管與管板焊接時有兩種形式，一種是管頭熔倒（破頭焊），一種是管頭不熔倒（留頭焊）。破頭焊加銅堵（圖3所示），防止和減少焊接時焊把噴嘴氬氣流失。留頭焊在管內(nèi)加保護(hù)工裝（圖4所示），通氬氣保護(hù)。
圖3 破頭焊銅堵保護(hù)
圖4 留頭焊工裝保護(hù)管內(nèi)壁
留頭焊的管伸出長度應(yīng)達(dá)到4mm或以上，以便焊接時管頭不被咬豁。若需要焊后可將管頭用機(jī)械的方法削至符合圖樣要求的長度。留頭焊除了保證根部熔合外，應(yīng)特別注意管內(nèi)壁不氧化、不熔化。
2.2.4在氧化的焊道上焊一層保護(hù)完好的焊道是極其錯誤的，尤其對于先拼板后成形的鈦封頭或筒體縱縫。
2.2.5鈦材焊后表面應(yīng)呈銀白或淡黃色，不應(yīng)出現(xiàn)藍(lán)色?？坑玫诙楹附踊蛴煤赴岩涣侨コ{(lán)色的作法是錯誤的。正確的做法是刷掉或磨掉氧化的熔敷金屬。
2.2.6鈦鋼復(fù)合板設(shè)備，檢漏孔起三個作用：焊接鈦蓋板時由檢漏孔通入氬氣保護(hù)背面；焊后打氣密檢漏；運(yùn)行中的泄漏信號孔。
圖5 鈦鋼復(fù)合板筒體焊接示意圖
鈦鋼復(fù)合板筒體焊接時應(yīng)按圖5所示設(shè)計檢漏孔（焊檢漏嘴）和氣路阻斷（銀釬焊），即縱縫上2個檢漏孔，環(huán)縫上2個檢漏孔（如圖6所示）；氣路阻斷后縱焊縫和環(huán)焊縫不聯(lián)通。第一層焊接時，在待焊的鈦蓋板正面兩側(cè)貼紙，邊焊邊揭（如圖7所示）。一側(cè)揭紙的長度不超過250mm，一次焊接的長度不超過200mm，兩側(cè)交替進(jìn)行。第二層焊接時，由檢漏孔繼續(xù)通氬氣保護(hù)。由檢漏孔通氬氣時，一部分氬氣流向焊接區(qū)域，另一部分氬氣從另一個檢漏孔流出。
圖6 鈦鋼復(fù)合板筒體縱環(huán)焊道上設(shè)置的檢漏嘴
圖7 鈦鋼復(fù)合板接管處鈦蓋板貼紙焊接
2.2.7由于鈦制容器薄板居多，當(dāng)在筒體或封頭上焊接附件時，對應(yīng)的另一側(cè)不應(yīng)氧化。
在實(shí)際手工焊接操作中，一名焊工焊接需要一名或二名保護(hù)工保護(hù)。保護(hù)工需注意力集中，要緊跟焊把的移動而移動保護(hù)拖罩，這叫跟盒保護(hù)（如圖8、圖9所示）。正面跟盒的保護(hù)工不能跟的太緊而碰撞焊把影響焊工操作，或跟的太慢保護(hù)效果變差。背面跟盒的保護(hù)工要根據(jù)焊接熔池亮點(diǎn)的移動而時時移動保護(hù)拖罩。因此，一條優(yōu)質(zhì)焊縫的獲得是焊工和保護(hù)工相互配合的結(jié)果，保護(hù)工是有功勞的。
圖8 縱焊縫上下推盒保護(hù)
圖9 環(huán)焊縫外跟盒內(nèi)充氬保護(hù)
由于焊件結(jié)構(gòu)的多樣復(fù)雜性做好保護(hù)工作是不容易的，應(yīng)得到足夠的重視。在焊接前做好保護(hù)工裝，并得到驗(yàn)證。應(yīng)著重解決好鎳材膨脹節(jié)、鈦材封頭、彎頭、三通、鈦鋼復(fù)合板的焊接保護(hù)。
2.3焊透
未焊透等于削弱承壓厚度，跟裂紋一樣是不允許存在的焊接缺陷，涉及到壓力容器的安全。
壓力容器的A、B類對接接頭因需經(jīng)過射線檢測，絕大多數(shù)的情況下是能焊透的。未焊透經(jīng)常出現(xiàn)在接管與筒體的D類角接接頭上，尤其是帶補(bǔ)強(qiáng)圈的情況。由于這種焊接接頭往往沒有射線或超聲波檢測要求，長期以來操作人員沒有養(yǎng)成焊透意識。若不做出特別提示，接管焊不透的情況較多。
焊透需要坡口加工到位，既方便焊透又不能有很大的組對間隙。有條件的可以機(jī)加工坡口，沒條件的可以用等離子或火焰切割，但要留有修磨余量。
檢測手段跟上是培養(yǎng)焊工焊透意識的重要手段。
2.4焊縫飽滿和美觀
所謂焊縫飽滿就是對接接頭的焊縫填充金屬不低于母材表面，角接頭的焊腳高度達(dá)到圖樣要求。焊縫是否飽滿與焊接層數(shù)有關(guān)，不飽滿是焊接層數(shù)不夠。焊縫飽滿和焊腳高度是最容易解決的問題，只是常常被忽視。焊縫成形一致，焊波均勻即是美觀。
在保證焊縫內(nèi)在質(zhì)量合格的情況下，追求焊縫的外在美觀，這是焊接操作的最高境界。內(nèi)外都華麗是焊接質(zhì)量的終極目標(biāo)。焊縫外觀檢驗(yàn)合格不一定能達(dá)到美觀的程度。評定美觀的標(biāo)準(zhǔn)是什么？在這里只有一條就是看著“舒服”，如同欣賞一件工藝品。
不要把焊縫返修當(dāng)成焊縫不美觀的理由，必須明確焊接返修是對焊縫表面質(zhì)量最嚴(yán)重的破壞，應(yīng)力圖避免焊接返修。
因此，應(yīng)樹立“焊就焊好，還求更好，一次焊好”的焊接理念。
“焊就焊好”是保證焊接接頭的綜合性能合格，這是最基本的要求；
“還求更好”是焊道美觀；
“一次焊好”是不返修，不破壞焊縫外觀質(zhì)量，不浪費(fèi)時間和材料。
三、深刻理解焊接質(zhì)量內(nèi)涵
焊接質(zhì)量應(yīng)是保證焊接接頭的力學(xué)性能或耐蝕性能，不僅是無損檢測合格，要像焊工考試的試件一樣經(jīng)得起“探傷”和“性能”雙重檢驗(yàn)。不能把無損檢測合格做為唯一的合格指標(biāo)，否則，就是膚淺的認(rèn)識。無損檢測合格離質(zhì)量合格還差著遠(yuǎn)呢，它是質(zhì)量合格的必要條件不是充分條件。質(zhì)量合格的指標(biāo)很多，對不同的材料或使用環(huán)境有不同的要求。
焊接合格至少應(yīng)包括以下5項：
1）無損檢測合格；
2）力學(xué)性能合格；
3）顏色合格（鈦材焊道層間和最終表面）；
4）腐蝕試驗(yàn)合格（不銹鋼或耐蝕合金）；
5）金相組織合格（雙相不銹鋼）。
四、增強(qiáng)責(zé)任心
按圖紙按標(biāo)準(zhǔn)按工藝干活就叫有責(zé)任心。產(chǎn)品質(zhì)量是干出來的，不是畫出來編出來的。因此，國內(nèi)外都非常重視焊接實(shí)際操作，焊工持證上崗是強(qiáng)制的。
焊接工藝編的再好，也需要通過焊工的操作才能在產(chǎn)品上體現(xiàn)。焊接質(zhì)量在每一位焊工的手上（操作技能）和心上（責(zé)任心）。不只是用手去焊，更應(yīng)該用心去焊。操作技能不好可以逐步提高，并不可怕，可怕的是沒有責(zé)任心，不按工藝干活。按焊接工藝制定的焊接方法、焊接材料、焊接參數(shù)施焊是焊工的底線。自覺的原原本本一絲不茍執(zhí)行工藝，是焊工的職業(yè)道德。誠信是做人立業(yè)之本，做假等于害自己。不按工藝干活就是在做假，就是在做炸彈。質(zhì)量不好輕者損害企業(yè)利益，重者禍國殃民，最終害了自己、害了企業(yè)、害了社會。
應(yīng)正確理解“20%檢測”，焊工要為整條焊縫的質(zhì)量負(fù)責(zé)。法規(guī)明確規(guī)定，進(jìn)行局部無損檢測的壓力容器，制造單位也應(yīng)當(dāng)對未檢測部分的質(zhì)量負(fù)責(zé)?！?0%檢測”不應(yīng)只注意所謂的“丁字口”，更不是說20%應(yīng)焊好，剩下的80%就可以對付了，而是100%都應(yīng)該焊好，100%都?xì)w焊工負(fù)責(zé)。應(yīng)該說檢測比例跟焊工沒有什么關(guān)系，焊工不應(yīng)該太關(guān)心檢測比例，關(guān)心的太多就是思想上有問題，這種思想是危險的。另外，由于“20%檢測”的存在，焊工不要把焊接質(zhì)量全部寄托在檢測上，或成為一種借口，焊工也應(yīng)當(dāng)對未檢測部分的焊接質(zhì)量負(fù)責(zé)。
焊工對焊接質(zhì)量負(fù)責(zé)，大家也要為焊工創(chuàng)造良好的施焊條件，條件不具備焊工可以拒焊。坡口加工不到位，組對超差不合格，焊前清理不干凈，無保護(hù)或保護(hù)達(dá)不到效果焊工有權(quán)拒焊。
五、提高操作技能
經(jīng)過短暫操作培訓(xùn)的學(xué)徒工技能是達(dá)不到上崗要求的，應(yīng)多利用空閑時間練習(xí)操作技能。有了基本操作技能之后才能上崗，這是技能大幅度提高的開始。焊工技能不是在試板上練出來的，而是在產(chǎn)品上干出來的。干的活越多，技能水平提高的越快。當(dāng)你能焊接筒體A/B類接頭和換熱器管頭時，你就是一個成熟焊工了。
一名優(yōu)秀的鎢極氬弧焊工需要具備操作和制作保護(hù)工裝兩方面的技能。
鎢極氬弧焊操作時，采用短弧不擺動走直線或微擺動的操作方法，保持鎢極中心線與工件表面成80°～85°，填充焊絲與工件表面夾角盡可能小，一般為10°左右。填充絲的送入不是直接浸入熔池，而是使填充絲位于鎢極的前方邊熔化、邊送進(jìn)，即所謂的捻絲和點(diǎn)絲，這樣可以防止未熔合和形成漂亮的焊波，點(diǎn)絲速度越快形成的焊波越細(xì)密、越均勻、焊道越美觀。有節(jié)奏的熔滴熔入熔池的“啪啪”聲，是鎢極氬弧焊最動聽的音符。
鎳材根部第一層焊道可能會出現(xiàn)焊后開裂即熱裂紋，這時可采取多填絲增加熔敷金屬厚度的方法補(bǔ)救。收弧時填滿弧坑，防止收弧裂紋。
所謂“搖把焊”不適宜鈦鎳材的焊接。這種操作方法擺動幅度較大，氬氣保護(hù)效果變差；行走速度慢、焊道寬、線能量大；續(xù)絲而不點(diǎn)絲可能產(chǎn)生未熔合。
鈦材在熔池保護(hù)良好的前提下，可適當(dāng)擺動，以保證與兩側(cè)母材的良好熔合及焊道成形質(zhì)量。為保證接頭的耐蝕性能，鎳材提倡多道焊，盡量不要擺動，一道壓一道的焊，俗稱“編辮焊”。焊接速度上來了，熱輸入自然就小了，這對防止過熱，提高焊接接頭的綜合性能是有利的。當(dāng)你看到焊縫表面是細(xì)焊道、多道焊時，可以斷定這是一個懂行的焊工干的活。
焊絲熱端要始終處于焊把氬氣保護(hù)之下，即?；r焊絲端部不要立即離開焊把的保護(hù)區(qū)，應(yīng)停留3～4秒鐘，這樣焊絲頭肯定是銀白的。但多數(shù)焊工都沒有形成這一停頓片刻的習(xí)慣，一停弧就迫不及待的揭開焊帽一看究竟，距離優(yōu)秀的鎢極氬弧焊工還差一點(diǎn)點(diǎn)。每次再焊之前剪掉已氧化的焊絲端部是難以做到的。
培訓(xùn)焊工操作技能的同時，也應(yīng)培養(yǎng)焊工的保護(hù)意識，學(xué)會如何保護(hù)，即學(xué)會做保護(hù)工裝。因?yàn)?，成形再好的焊道如果是氧化的也是徒勞無功的。
除了操作技能，焊工也應(yīng)該掌握一些“應(yīng)知應(yīng)會”。當(dāng)焊工拿起焊接材料準(zhǔn)備焊接時，應(yīng)知道所焊的是什么材料，使用的是什么焊材，了解材料的焊接性，能夠判斷焊材使用的正確性。用錯焊材是嚴(yán)重的質(zhì)量事故。大家不會贊同這樣的焊工，就是活干得很好，但不知道自己使用的是什么焊材，焊的是什么材料。
六、做好過程控制
過程控制是焊接質(zhì)量控制的實(shí)質(zhì)，過程好了結(jié)果自然會好。過程控制包括焊材使用，焊條烘干，坡口加工，焊絲、焊件清理，焊前預(yù)熱，焊接參數(shù)，層間溫度，焊接層數(shù)，焊道表面顏色等。
焊接電流是焊接規(guī)范的最主要參數(shù)，控制焊接電流是為了控制熱輸入。熱輸入的大小對接頭的力學(xué)性能和腐蝕性能有影響。為了獲得平衡的奧氏體和鐵素體雙相組織，雙相不銹鋼需選擇適中的焊接熱輸入。除此之外，所有的材料都應(yīng)采用小的焊接熱輸入，奧氏體不銹鋼鈦鎳材均是如此。
層間溫度已經(jīng)改稱“道間溫度”了，這是合理的叫法，明確了堆焊也應(yīng)該控制道間溫度，不是層間溫度?？刂频篱g溫度與控制焊接電流的目的是一樣的，都是防止過熱。需要焊前預(yù)熱的鋼種，道間溫度應(yīng)不低于預(yù)熱溫度。除此之外，道間溫度都是越低越好（但不應(yīng)低于15℃）?？紤]到焊接效率，碳鋼低合金鋼的道間溫度不超過300℃，奧氏體不銹鋼和鎳材不超過150℃，鈦材不超過120℃。
焊接層數(shù)也是保證焊后不漏的關(guān)鍵。應(yīng)明確提出，承壓焊縫不存在只焊接一層就完工的情況，都應(yīng)焊兩層或以上。換熱管與管板、鈦-鋼復(fù)合板的鈦蓋板、焊環(huán)與襯管、法蘭與接管的焊縫都應(yīng)至少焊兩層。
鈦材焊接焊道表面顏色檢查是最應(yīng)該控制的環(huán)節(jié)。這里強(qiáng)調(diào)的是焊道表面顏色，不是最終焊后表面顏色，即每一層的焊道顏色都應(yīng)得到檢查。氧化的焊接接頭達(dá)到射線檢測I級片是沒有問題的，無損檢測解決不了氧化問題。
焊接過程有不可追溯的一面，如焊接電流、焊接層數(shù)、道間表面顏色等，一旦焊過去，也就無從查找了。所以，焊接過程控制很重要。
結(jié)束語
綜上所述，“干凈保護(hù)”是焊好鈦鎳材的四字要訣，而尤以保護(hù)不易做到做好，毫不夸張的說，誰掌握了保護(hù)技術(shù)誰就掌握了鈦鎳材的焊接技術(shù)。在保護(hù)好的前提下談控制焊接參數(shù)才有意義。
雖然無法確定一條焊道上或一臺容器上焊工“點(diǎn)滴”了多少次，但可以確定的是焊接質(zhì)量與焊工的“點(diǎn)點(diǎn)滴滴”是分不開的。焊接質(zhì)量重于泰山，這不是危言聳聽，再好的企業(yè)也會被一個危機(jī)炸倒。因此，做為一名鎢極氬弧焊工不僅要有操作技能，更要有質(zhì)量意識和責(zé)任心，確保焊接質(zhì)量，確保壓力容器安全，對自己負(fù)責(zé)，對企業(yè)負(fù)責(zé)，對社會負(fù)責(zé)。
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