1、媒介

目前，锆材的焊接对我公司来讲尚属初次，我们对其材质的焊接个性相识甚少。为把握锆材的焊接技术，查阅了ASME尺度、锆材的焊接等有关资料，进行了锆材的焊接机能分析钻研，并在焊试室屡次焊接试验，最终造订出可行的焊接工艺。

从试验了局来看，总体上锆材的焊接性尚好，裂纹敏感性较低，但焊接；ひ蠼细，用氩气纯度必须保障99.999％。锆材焊接时，应选取幼电流、较快的焊接和冷却速度(必要时可选取水冷)以及在温度高于200"(2的部位，通过选取喷嘴、托罩和背面三沉氩气；な购阜旒捌淞讲嗟氖苋惹槐谎趸，从而保障焊接接头的机能。锆管的焊接成功，为我公司今后的焊接技术培iJillH管路施工提供了技术保险。

2、锆材机能及焊接性分析

2.1 资料机能

锆是化学陛质非；钤镜南」蠼鹗，拥有比沉较轻、比强高、耐侵蚀、加工机能优异、原子吸收截面幼等特点，还拥有优良的耐酸、碱侵蚀机能，近年来在化工工程中多用在环境刻薄、不锈钢脊合金不能合用的场所。

锆材重要物理机能如下：

熔点：1852"(2；沸点：3577"(2；相变温度：862"(2。在相变温度以上时为体心立方晶格(D相)，在相变温度以下时为密集六方晶格(Of．相)。

锆在各温度时的一些物理机能见表1。

2.2 焊接性

锆的热膨胀系数幼，因而焊接变形；锆的弹性模量幼，因而焊接残存应力幼。锆对裂纹敏感性低，液态锆流动性很好，但是，锆是化学性质非；钤镜脑，锆在高温下化学活性大，极易与大气产生反映，200"(2起头吸氧，300℃起头吸氢，400"(2起头吸氮，温度越高反映越加剧烈，这些元素存在焊缝中，使得焊缝金属中脆性的针状组织增长，此表，锆在400℃以上与碳或碳的化合物反映形成碳化物，使得焊缝疏松、变脆和易于晶间侵蚀。因而，锆与锆合金焊接性优良，但锆材的焊接；な浅林兄。

3、焊接试验

3.1环境要求

3.1.1

设立专用的预造场地，同时维持焊接场所清洁、干燥。

3.2温杜爪西℃。

3 1

3焊接场所严禁进行玄色金属焊接、切

割、打磨等工作。

3 14当风速大于O 5m／s，相对湿度大干80％

时，不容施焊。

3．2人员

从事锫材的施工的人员必须把握锆材的特殊物理机能和化学机能知识，井在此基础上正确从事锆材的搬运、切割、组对、焊接等工作。

33焊前筹备

3．3 1坡口加工与接头设计

锆材管路的切割与坡口加工应尽量选取机械加工，如车、刨、锯等加工步骤，并共同水冷却液降温，也可选取砂轮机打磨焊件坡口。为预防锆材表表温度过高，保障焊件表表不变色，利用较低的转速进行打磨。预防有火花飞出，打磨部位周围的母材利用器材覆盖。

坡口型式应执行ASME尺度或设计要求。凭据屡次试验，以为单边加。±5 9坡吵嘴度可能使喷嘴容易靠近坡口根部，选到较薄的根部焊层，从而降I氐热输入，满足了错管焊接必要。另表，保留适当的钝边和根部间隙，有利于打底焊时背面边缘整齐、容易操作及预防背凹。

本次试验接头大局和尺寸如图l所示。

3.3 2焊前算帐

焊前应进行当真算帐坡口及其周围，以去除所有有可能的杂质传染。需断根的杂质蕴含氧化膜，机械加工坡口表表微裂纹内的吸附物、资料表表的油脂及污物。

算帐法式：首吓酌锉刀去掉机械加工产生的毛刺．而后用角向磨光机和内磨机打磨坡口内表侧50ram领域内的金属艘之露出金属光泽，之后用不锈钢丝轮或刮刀算帐、抛光轮抛光，最后用丙酮洗濯。焊丝用砂纸打磨，并用丙酮洗濯干净。

算帐好焊IJ后，应搁置在胶皮或木扳上存放，不得与其他金属接触。如洗濯后4d,时来焊，焊前应沉新洗濯。操作人员接触算帐过的坡I=l和焊丝时，必须戴干净的手套，以预防污物和手印传染，导致焊缝氧化及气孔形成。

使用溶剂洗濯或冷却焊缝表表温度时，应配带好劳动防护用品，出格是使用丙酮、无水酒精时，应带好防护罩等；び闷。焊丝洗濯图见图2。

3.4 焊接资料的选用

锆与锆合金选取的钨极氩弧焊焊接选用的焊丝通常与母材的化学成份一样。但焊丝含氧量应比母材划定值低，通常在o 10％左右。分歧商标的锆材相焊时．接耐蚀机能较好和强度级别较低的母材选择焊丝，或按图样划定。本次焊丝选用Ⅱt耻。

焊丝须经表观查抄或金相查抄，其表观必须光滑、圆整，不允许存在毛刺、皱皮、沉叠、裂纹、孔隙、偏析、夹遣等内表缺点，必要时进行金相微观查抄，不兜许存在偏析、夹渣等缺点，并应维持清洁、干燥，施焊前应切除端部已被氧化的部门。焊丝表表如有氧化应进行化学洗濯。由于这些很难解除的缺点容易截流传染物质，造成焊接个性和焊缝机能变差。常用锆与锆台金焊接推荐选用的焊丝见表2。

3．5焊接步骤和焊接设备选用

锆材由于其特殊性．凭据现场的化工工艺管路情况，焊接选取手工钨极氩弧焊，共同管路内表高纯度气体；さ暮附硬街。

焊机应有自动引弧、熄弧、电流衰减、提前送气和滞后断气法式节造，以便点焊时有足够的延气功夫来；さ愫傅。奉次试验选取的焊机型号为：YC一300TSPHGE。焊接电源选取直渲正接，焊接锆材时，熔深大．电弧不变和电极亏损幼，解除钨极和大气对焊缝传染，焊枪的结构尺寸应能保障靠近焊缝，从喷嘴中流出的；て宄示忍，为扩大；っ婊，加强；こ尚，喷嘴内径选择应比焊接其它资料的要大，可为12～22ram。

3．6钨极的选择

选用铈钨极，焊前电极应打磨成平底锥形。

3 7焊接；

；て逖∪99 999％的高纯氩，露点不高于一50℃，井切合GB／T4842—2006《氩》尺度的划定。3瓶一组，选取尾随托罩加背面通气；し绞。氧气瓶出厂前必须进行彻底置换。并进行逐瓶复验，焊接之前应打开阀门放气，以排除浮在气瓶上部的杂质。焊接过程中要时刻把稳压力的变动，当压力低干3MPa时应顿时换气，以免焊缝色彩产生变动。

3．8；ね姓

原有管路焊接；ね险钟牒盖沽惶，一方面焊接拖曳较笨沉，焊工劳动强度大I另一方面焊抢的走动使；ね险钟牍ぜ贴台不够缜密，会产生空气扰动造成；げ涣。再加上特殊结构；ふ植唤鲈熳髂讯冉洗，规格型号多、数量大，并且；こ尚钒玻惺钡ト顺智。焊接底子无法进行。

基于这种情况，我们使焊抢与；ね险址掷，选取两人共同操作，一人持焊枪焊接，一人独霸；ね险，使拖罩与工件贴合缜密．；こ尚в薪洗蟾纳，焊接质量更能保障，焊工劳动强度低．工作效能高。拖罩应由导热机能好的资料造成。如铜、铝等，拖罩的状态、尺寸、曲率半径应凭据管径、焊口大局造作，不得有缝隙，周围应圆滑。图3是我们在工艺试验时用的拖罩。

3．9定位焊

将算帐过的锆管放于安稳地位进行定位焊，定位焊选取与正式焊接时一样的焊丝和焊接工艺。定位焊点在一侧打底焊实现后磨掉并沉新洗濯。

3．10焊接工艺参数

焊接选取手工钨极氩弧焊，钨极直径为巾2．0mm，焊丝直径为巾1．6mm。焊接工艺参数见表3。

3．11焊接要求

3．11．1锆材焊策应在空气清洁、无尘、无烟、透风的工作环境下进行，焊接场所应为独立区域。

3．11．2钨极氩弧焊选取高频引弧和熄弧电流衰减措施，把稳引弧和收弧质量。在起弧之前，先给焊枪送几秒钟的气体(拖罩；に推Ψ蚩沙ば)，熄灭弧应通过电流衰减来完

成，在终止电流之后，焊炬应持续维持在焊接熔池之上，直到金属冷却，拖罩和背面；びΤ中推，直到焊缝和扰装响区冷却N200℃以下为止。若是送气功夫不够，焊缝将是淡黄色或蓝色。

3．11．3当母材温度低于15℃时，应对母材进行预热，预热温度为20。C左右，焊接时层间温杜爪节造在100。C以下。

3．11．4选取短弧摆动焊，使用稍大的电流共同快焊速和较大气流量来保障整个接头的热输入节造在较低程度。

3．11．5对于手工送丝来说，焊丝应陆续地送入熔池。断续送丝可能导致从；さ亩栊云逯猩斐鋈群杆慷送，若是焊丝不把稳从；さ亩栊云逯腥〕，则该端头应剪去25mm左右，断根传染的金属后，能力持续施焊，不然影响焊接质量。

3．1 1．6焊后焊缝应算帐干净，不得存在夹渣、气孔、裂纹、咬边、熔合性飞溅和超过划定的色彩变动。

3．11．7锆材焊缝和扰装响区按焊接落成原始状态的表表色彩进行检验，按下表的划定，判断是否合格与进行处置。

3 11

8焊接过程中，若钨极碰触焊丝或焊缝，应终场焊接，根除传染的焊肉，建磨或更换钨极。

3 1I 9在每次更换氩气瓶或气带后，必须查抄氢气纯度。氩气带必须维持干燥，确保氢气纯度。托罩要事先就位并通气进行置换，通气量不应幼于气腔体积的6倍。托罩要；そ油肺露冉抵200℃以下再撤除。

3．11 10焊接结束，不允许锤击。

3 11

11焊接完后须经100％射线查抄．对不舍格的焊缝，返建前该当真查抄，造订返建方塞，通过渗入检测．确定缺点完垒断根，并洗濯干净后方可补焊，统一部位返建不得超过两次，不然割口沉焊。

3 II 12锆材焊接；ぶ凉爻烈，因而对；て宓拇慷取⒈；て辶髁看笥住⒅髋缱熘本洞笥住⑽膊客险帧⒉啾；ふ值谋；こ尚У染λ媸苯胁槌源锏接帕嫉谋；こ尚，获得成形优良的焊接接头。

4、焊接接头检验

4l表观查抄

焊缝表表表呈明亮的银白色，表表渡纹细密，扰装响区单侧不变色最幼宽度>10ram，了局合格。

4．2

X射线检测

按JB4730 2—2005尺度进行X射线检测，了局为Ⅱ级，合格。

4．3力学机能试验

拉伸和弯曲试验的了局切合ASME第Ⅸ的划定。两次拉伸试验测得的抗拉强度的均匀值为482 5MPa，断裂产生在焊缝处，了局判定为合格(见图4)。

5结论

5 l锆管焊接机能优良，焊接变形幼，不容易出现裂纹等缺点。但氩弧焊打底时，由于其熔点较高，熔池凝固较快，节造不好容易出现背凹等焊接缺点。

5．2锆材在焊接前，对；て宓拇慷取⒈；て褰萘看笥住⒅髋缱熘本丁⑽膊客险旨安啾；ふ值谋；こ尚Ы泻侠斫谠，能力获得优良的焊接接头。

5．3由于锆是极易在高温下氧化、氨化，因而要求有高质量的焊接算帐、较幼的热输八，并节造层问温度不高于10012。

5．4焊枪与拖罩要相互共同，预防出现空档及互有关扰情况。焊接时尤其要把稳电弧两侧的受热区不被氧化。

5 5依此试验所假造的焊接工艺评定汇报及其参数，可领导现场施焊，并确像现场焊接施工质量。

参考文件

111(ASME龋Pa压力$8规范(圆R性规范)>*九善，焯接和许接i艺，蚌I钎接1焊接和奸捶棰作It评宅尺度(2007版)

【2]《锆“压∞客8》《审璃㈣锆管的焊接论￡苄