大型電廠煙囪鈦-鋼復合板內筒的焊接及工藝控制

上海電力建筑工程公司 上海 200031

1 鈦-鋼復合板的簡介

鈦-鋼復合板是鈦板與碳鋼或其他普通鋼通過一定方式結合的復合板，兼具鈦板的耐腐蝕的優點和碳鋼或其他鋼種的優點，且在滿足實際使用需求的同時降低了成本。目前在電力、石化等行業大量使用。

江蘇某電廠煙囪鋼內筒材料采用爆炸-軋制鈦-鋼復合板，厚度取：8 mm+1.2 mm、18 mm+1.2 mm、20 mm+1.2 mm及24 mm+1.2 mm。鈦-鋼復合板中鈦材（復材）采用TA2牌號，厚1.2 mm；基材采用Q235B，厚 8 mm、18 mm、20 mm及24 mm等。鈦-鋼復合板總質量約800 t。

鈦-鋼復合板焊接采用手工鎢極惰性氣體保護焊（GTAW ） 。鈦-鋼復合板焊接時， 氬氣的有效保護區域應覆蓋鈦貼條溫度可能超過400 °C的局部或全部區域。即采用二氧化碳氣體保護焊焊接基材鋼板，采用單面焊雙面成形的焊接方法；鈦貼條（TA2）與鈦復合板角焊縫搭接采用手工鎢極氬弧焊。

2 鈦-鋼復合板焊接工藝[1-7]

2.1 工藝流程

下料→打坡口→焊件組對→焊接→焊縫目視檢查→探傷

2.2 焊前的準備工作

2.2.1 工藝評定及焊工培訓

施工前，應根據設計文件及《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB 50205—2001）進行焊接工藝試驗評定，根據評定工藝，編制焊接工藝，對焊工進行焊前培訓、考試。

2.2.2 場地準備

鈦板焊接時，鋼板對接平焊焊接位置處，需做好防風措施，以防止外部風、砂對工件的污染。鈦板焊接采用水冷卻時，應做好進水管接道位，并做好排水工作，并保持相對濕度在90％以下。在焊接時應用臨時圍設做好隔離措施，焊接人員應穿戴整潔，戴好干凈手套，嚴禁油污及鐵器碰鈦板。

2.2.3 材料驗收

對原材料的檢驗——鈦-鋼復合板材料的復試：生產廠商對進場材料必須提供材料質保書、化學成分、力學性能和工藝性能以及超聲探傷報告，并對外形尺寸、表面質量等進行檢查，符合要求后才能發貨。鈦-鋼復合板進入施工現場后由業主組織進行抽樣復驗，并委托專業檢測單位進行檢測。

焊材的化學成分和性能應與母材相當。選用的焊絲應有質量證明文件。焊絲應潔凈、無氧化色，無裂紋、起皮等表面缺陷。其化學成分應符合《鈦及鈦合金絲》（GB/T 3623—2007）的有關規定。

氬氣純度應≥99.99％，含水量應≤50 mg/m3。氬氣輸送管不宜采用橡膠軟管等吸濕性材料。

2.2.4 下料及坡口加工

鈦-鋼復合板及鈦貼條的存放場地應保持清潔。

坡口切割時，其表面不得過熱變色，當采用等離子弧方法切割時，應去除污染層。坡口質量應符合要求：表面平整，無裂紋、重皮、毛刺、凸凹、縮口、熔渣及氧化物。

坡口的形式和尺寸，應符合設計和焊接作業指導書的規定。

2.2.5 木材的焊前清理

清理工具應清潔。清除鈦貼條及鈦復合板兩側各25 mm區域內的油污，用不銹鋼絲刷、鉸刀等工具清除表面氧化膜、毛刺等。

2.3 焊接工藝及方法

2.3.1 基板焊接

基板Q235B焊前清理選用手提式角向磨光機或用鋼絲刷對坡口內銹、污染物進行清理，其清潔范圍離焊邊至少15 mm，并在鋼板對接焊起點及終點，點上引弧板和收弧板。

鋼板對接焊接之前，首先進行鋼板對接定位焊，通常定位焊縫不磨掉，仍保留在焊縫中，焊接過程中很難全部重熔，因此應保證定位焊縫的質量。既要熔合好，焊縫余高又不能太高，還不能有缺陷，所以定位焊必須按正式焊接那樣進行。定位焊縫的長度和間距見圖1。

圖1 定位焊縫

基板V形坡口對接橫焊焊接要點：焊槍角度與焊法，采用左向焊法，3 層6 道，按1～6順序焊縫，焊道分布如圖2所示。

圖2 橫焊焊道分布

打底焊調試好打底焊焊接參數后，要求保持焊槍角度，從右向左焊打底焊道。

焊接過程中要仔細觀察熔池和熔孔，根據間隙調整焊接速度及焊槍擺幅，盡可能地維持熔孔直徑不變，焊至左端收弧。

如果打底焊過程中電弧中斷，應按下述步驟接頭：將接頭處焊道打磨成斜坡狀，在打磨了的焊道最高處引弧，并開始小幅度鋸齒形擺動，當接頭區前端形成熔孔后，繼續焊完打底焊道。使焊縫根部凸出0.5～1 mm。焊完打底焊道后先除凈飛濺及打底焊道表面的熔渣，然后用角向磨光機將凸起的焊道磨平。

填充焊調試好填充焊焊接參數后，焊槍成0o～10o俯角，電弧以打底焊道的下緣為中心做橫向擺動，保證下坡口熔合好。焊填充焊道3時，焊槍成0o～10o仰角，電弧以打底焊道上緣為中心，在焊道2和坡口上表面間擺動，保證熔合好。

橫焊蓋面焊調試好蓋面焊接參數后，焊道焊槍對中心位置及角度按要求操作。

2.3.2 鈦材焊接

鈦貼條焊接前，鈦復層清潔范圍離焊邊至少40 mm，鈦板清潔度選用專用的清潔劑以不染色為合格。清洗完畢后嚴禁用手觸摸。

T2鈦貼條板焊接采用手工鎢極氬弧焊，選用逆變電弧焊機（ws-7-315A），直流正接。先將鈦貼條點焊固定，焊槍在每個焊點應保持延時通氣時間30 s。一名焊工施焊，另配備人員開關氬氣瓶、扶持保護罩，對焊縫及熱影響區同步保護。

起弧時，提前送氣，高頻引弧；熄弧時，使用電流衰減和氣體保護裝置；熄弧后對焊縫及熱影響區進行400 °C以上的保護，直至溫度至400 °C以下。氬氣應使填充焊絲的加熱端始終保持在保護范圍。熄弧后焊絲應在焊縫脫離保護時取出。

電弧應保持穩定。發生夾鎢現象時應停止焊接，對缺陷進行處理后再行施焊。焊接第2層前，對前層焊縫及熱影響區的色澤進行檢查，對藍色或灰色氧化物，應予清理。層間溫度應≤200 °C。

焊接順序遵循先焊基材、后焊復材，先焊縱縫、后焊環縫的原則。

2.3.3 焊縫檢測及返修

（a）焊縫外觀質量檢驗用肉眼對焊縫外形尺寸及表面進行檢查：焊縫外型幾何尺寸應符合設計圖樣要求。焊縫成形應均勻，致密、平滑地向母材過渡，不得有裂紋、未熔合及超過規定的咬邊、氣孔、夾渣、弧坑等缺陷。鈦焊縫不允許有咬邊；鋼焊縫的咬邊深度不得大于本身板厚的10％，且≤0.5 mm，咬邊的連續長度≤100 mm，焊縫兩側咬邊總長<焊縫長度的10％。鈦焊縫表面的劃傷≤0.5 mm。如劃傷深度超標應予清除，清除后的焊縫表面不得低于母材表面。

（b）應對鈦焊接區表面顏色進行檢查：鈦焊縫和熱影響區表面的顏色應為銀白色、金黃色或紫色；焊接區如在層間焊縫表面呈藍或紫色，則必須隨即清除，如果在焊縫表面，則由設計確定是否需要返修；焊接區呈灰色或白色且無金屬光澤，必須按照缺陷處理工藝要求返修，見圖3。

（c）鋼焊縫探傷按照設計文件規定進行檢查：焊縫等級縱縫為Ⅱ級，水平縫為Ⅰ級質量要求進行檢驗。鈦復層焊縫，在外觀檢查合格的條件下，進行著色檢驗。

圖3 焊縫表面顏色

（d）不合格焊縫的返修應采用機械加工工藝，用刮刀整修、脫脂后，重新焊接并重新檢驗。同一焊縫位置返修次數不得超過2 次。

3 鈦鋼復合板焊接的工藝控制要點

（a）先焊基層鋼，在基層鋼焊縫經質量檢驗合格后，再焊接鈦復層。

（b）定位焊前檢查坡口尺寸及裝配質量。

（c）所有焊接應由持合格證焊工承擔，并采用與正式焊接相同的焊接材料、工藝進行定位焊。定位焊后，再檢查裝配間隙、錯邊量及定位焊質量。

（d）校正變形，忌用鐵器直接接觸鈦面。

（e）多層多道焊，應控制層間溫度不大于150 °C。

（f）采用加大氬氣保護罩的方法，避免鈦板焊縫在高溫時直接接觸空氣。

（g）鈦材焊接時，不得在坡口外工件表面上打弧，應用引弧板和息弧板。

（h）如定位焊點開裂，造成板邊錯位或間隙變化，應立即停止焊接，修復后方可繼續施焊。

（i）應嚴格按焊接工藝試驗，評定合格的規范參數和要求進行焊接，盡量避免不必要的反復加熱，確保鈦板不氧化與基材不分層，不開裂。

（j）發生觸鎢時，應立即停止焊接，該部分焊縫應鏟除。

（k）焊工必須穿戴清潔工作服、工作鞋及白手套。

（l）焊后應仔細清理焊件表面的焊渣、焊瘤、飛濺物以及其他污物，必要時對焊縫進行局部修整。

（m）做好焊接施工記錄及無損檢測。

4 結語

江蘇某電廠2×600 MW機組煙囪工程的鈦鋼復合板內筒施工，工藝確定合理，控制措施嚴密，鋼內筒焊接質量完全達到了規范要求。焊縫全部合格，為以后同類工程施工積累了經驗，取得了良好的社會效益和經濟效益。

● 通 訊 ●

第二十一屆華東六省一市建筑施工技術交流會在南昌召開

（本刊訊）第二十一屆華東六省一市建筑施工技術交流會于2014年11月12～14日在江西省南昌市召開，會議主題為“創新驅動?技術領先?建設秀美家園”。會議編印了本次與會者的主題論文集。

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（潘如莉）