锆及锆合金的焊接讲述.ppt

锆及锆合金的焊接 1、应用 它的化学符号是Zr，它的原子序数是40，是一种银白色的高熔点金属之一，呈浅灰色。密度6.49克/厘米3。熔点1852±2℃，沸点4377℃。故外观与钢相似。有耐腐蚀性，可溶于氢氟酸和王水；高温时，可与非金属元素和许多金属元素反应，生成固体溶液化合物。 锆(Zr)作为稀有的“钛族”元素,有非常突出的核性能，主要用于核工业反应堆材料(不吸收中子)，工业上纯锆主要作为化工，农药等工业的耐蚀材料。 醋酸扩能装置，锆材质管材壁厚为4mm~6mm，管径范围为DN15~DN300，锆管线系统介质为原醋酸、稀酸、催化剂、甲醇等腐蚀性较强的物料。 2 锆材的焊接性分析 1 ） 强的氧化性 锆的化学活性很强，它们很易与空气中的氮、氧等气体发生反应，如锆与氧在200℃时开始反应，与氢在300℃时开始反应，与氮在400℃时开始反应，当焊缝金属中的含氧量增至0.5%时，即生成脆性的化合物，此化合物导致焊接接头的塑性显著降低，强度增高，并使焊接接头耐高温、高压的腐蚀性能下降，以致影响到整个焊接结构的服役期限。因此在焊接锆材时应采用严格的焊前清理程序，以及高纯度的氩气保护焊缝金属和热影响区。 2 ） 接头易脆化 在焊件冷却过程中热影响区金属有可能析出复杂的金属间化合物（如ZrCr2和Zr2Fe）、氧化物、氮化物等，这些脆性析出物将导致焊缝及热影响区金属的强化，而塑性显著降低，为此，在焊接工艺上应采取保护措施，使焊缝金属避免受到污染。 3）气孔敏感性强 锆焊接时气孔是经常碰到的一个问题，产生气孔的原因主要有两点，其一是氩气、母材、焊丝中的H2、O2、及H2O含量提高会明显使焊缝气孔增加；其二，锆及其合金坡口附近及焊丝表面常受到外部杂质的污染，包括水份、油脂、氧化物、尘埃等，这此杂质如不彻底清除，会导致焊接接头形成气孔和裂纹。因此焊接锆时应采用严格的焊前清理程序及采用高纯度的氩气。 3 焊接方法 锆材焊接最常用的焊接方法钨极氩弧焊，直流正极性；主要是通过焊枪喷嘴加拖尾保护罩及 管内通氩气进行保护，防止焊缝和热影响区氧化；并应在清洁间内焊接，或在安装口施工时，采用临时的防风棚，减少焊缝内可能出现的气孔缺陷。 4 焊接材料 1）氩气 锆材焊接采用高纯氩气（氩气纯度≥99.999%）作为保护气体；由于锆对氧气的敏感性，锆材焊接须采用集气管，把几瓶氩气并联起来使用，以增大氩气的供应量，用适当加大氩气量的方法来隔离氧气、氮气。在正式焊接、更换氩气瓶或集气管时，须检查氩气纯度。 2 ）焊丝 焊丝成分与母材化学成分相同，型号为ErZr-2；所用焊丝必须有质量证明书或材质合格证； 焊丝使用前，必须用丙酮或酒精去除表面的油脂等杂物，严禁使用四氯化碳一类氯化烃做为脱脂溶剂，清洁后的焊丝拿放须戴洁净手套； 清理完30分钟内必须用完，否则用前应重新清理 5 坡口制备 焊接接头采用V型坡口，坡口间隙2-3mm。焊件切割及坡口加工宜采用机械方法，当采用等离子切割时，应采用砂轮机打磨坡口清理其加工表面，坡口须打磨光滑，露出金属光泽；因锆粉末易燃，所以用无齿锯切割时,要在其前方放置一水盆，使切割的粉末落到水盆内。 6 焊前清理 1 ） 焊前应对坡口及其附近区域进行认真的清理。在焊口组对前采用丙酮等溶剂清除坡口两侧75mm范围内的水及污物，再用不锈钢刷或细锉刀等工具去除距焊缝至少25mm以上的氧化物. 2 ）焊丝使用前，必须用丙酮或酒精去除表面的油脂等杂物，严禁使用四氯化碳一类氯化烃做为脱脂溶剂，清洁后的焊丝拿放须戴洁净手套。清理完30分钟内必须用完，否则用前应重新清理。 3） 用于锆材工具严禁与清理其它金属的工具接触。 2 ）焊接时尽量采用大直径的喷嘴保护熔池，喷嘴的直径一般取12mm～25mm，喷出的氩气应保持稳定的层流状态，且焊接时喷嘴距焊件的距离要尽可能小，以提高保护效果； 3） 采用氩气拖罩保护热态焊缝及热影响区，拖罩固定在焊炬喷嘴上，随着焊炬一起移动进行保护；拖罩形式应根据管径大小和壁厚制作不同长度，随着管径和壁厚的增大拖罩相应加长加宽，拖罩宽一般为25mm～60mm，长为40mm～100mm。 8 焊接要点： 1）锆材焊接在焊缝内引弧，每层、每道焊缝接头处错开50mm以上，根部焊缝尽量一次性连续焊接完。 2）焊接时，采用回焊法，以减少起弧时，磁嘴处氩气纯度不够造成的焊接缺陷； 3 严格控制层间温度，层间温度不得高于100℃。 4）在焊接锆材金属过程中焊工应将焊丝的摆动严格控制在最小范围内，将焊丝的端头在焊接过程中全部时间均处于气体保护中，用过焊丝继续使用时，须将端头剪掉。 5 ）焊接完毕时，焊丝不要抽出，