5.2 焊接工艺要求
5.2 焊接工艺要求
5.2.1 在下述环境条件下，焊接部位应有可靠的防护屏障和保温措施：
1 气体保护焊风速大于2m／s，其他焊接方法风速大于8m／s。
2 相对湿度大于90％时。
3 雨雪环境。
4 低碳钢环境温度-20℃以下，低合金结构钢环境温度-10℃以下，高强钢及不锈钢环境温度0℃以下。
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5．2．1气体保护焊在水电、水利施工中得到了普遍应用，气体保护焊的风速不得大于2m／s，否则应做防风设施。当风速过大时，焊接时将会把保护气体卷走，使焊接熔池失去保护作用，而出现焊接气孔、合金元素被氧化烧损等焊缝缺欠。
5.2.2 焊接材料应按下列要求进行烘焙和保管：
1 焊条、焊丝、焊剂应放置于通风、干燥和室温不低于5℃的专设库房内。设专人保管、烘焙和发放。并应及时做好实测温度和焊材发放记录。烘焙温度和时间应按焊接材料说明书的规定进行。
2 烘焙后的焊条、焊剂应保存在100℃～150℃的恒温箱内，焊条药皮应无脱落和明显的裂纹。
3 现场使用的焊条应装入80℃～150℃的保温筒内，焊条在保温筒内的时间大于4h后，应重新烘焙，重复烘焙次数不宜大于二次。
4 当焊剂中有杂物混入时，应进行清理或全部更换。
5 焊丝在使用前应清除铁锈和油污。
6 药芯、金属粉芯焊丝启封后，宜及时用完。在送丝机上未用完的焊丝应采用防潮保护措施。当两天以上不用的焊丝时应密封包装回库储存或移存于干燥环境中。久置未用的药芯、金属粉芯焊丝使用前应剪去其端部200mm～300mm。
7 其他要求应符合现行行业标准《焊接材料质量管理规程》JB／T 3223的有关规定。
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5．2．2焊接材料烘焙、保温和密封的目的主要是去除焊接材料里的水分或防止吸潮，避免使焊接接头产生氢气孔和产生延迟裂纹。焊剂中当混有杂物时将会导致焊接接头出现焊接缺欠等影响焊接性能。
6众所周知，药芯、金属粉芯内的粉末比表面积很大，当工作结束后不对其密封很容易吸潮，采用这些措施，主要是防止焊缝中含氢量增加，减少延迟裂缝发生的几率。
5.2.3 工卡具、内支撑、外支撑、吊耳等临时构件与钢管焊接时应符合下列规定：
1 材质应与管壁材质相同或相容。
2 预热温度应比钢管焊缝预热温度提高20℃～30℃，钢管焊缝不需要预热的情况除外。
3 与母材的连接焊缝应距离正式焊缝30mm以上。
4 引弧和熄弧点均应在工卡具等临时构件上。
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5．2．3本条对临时构件与钢管焊接要求作出了规定。
1当材质不相同或相容，或不做堆焊过渡处理时，必然会影响钢管壁的化学成分，改变钢管壁的力学性能和耐蚀性能。
2当不预热焊接的钢管纵缝、环缝时，则点固焊临时构件时也不需要预热焊接。例如，中等厚度及以下的低碳钢Q235或低合金钢Q345R等钢管纵缝、环缝焊接时可不预热。
3临时构件距离钢管的纵缝、环缝30mm以上，主要是便于焊接钢管的纵缝、环缝，拆除临时构件时避免损伤钢管的纵缝、环缝并防止应力集中和防止产生焊接缺欠。
4引弧和熄弧点均应在工卡具等临时构件上，主要是避免在钢管母材上引弧或熄弧，防止对钢管壁产生自激淬火、出现微裂纹等缺欠。
5.2.4 定位焊缝焊接应符合下列规定：
1 一、二类焊缝的定位焊缝焊接工艺和对焊工要求与正式焊缝相同。
2 需要预热焊接的钢板定位焊时，应对定位焊缝周围宽150mm范围内进行预热，预热温度应比正式焊缝预热温度提高20℃～30℃。
3 定位焊缝应在后焊一侧的坡口内，距焊缝端部30mm以上，长度应在50mm以上。但对标准屈服强度(Rp0.2)大于或等于650N／mm2或标准抗拉强度(Rm)大于或等于800N／mm2的高强钢，至少焊两层，其长度应在80mm以上。定位焊缝间距宜为100mm～400mm。厚度不宜大于正式焊缝厚度的1／2，最厚不宜大于8mm。
4 正式焊接时，定位焊缝不得保留在低碳钢和低合金钢的一类焊缝内以及高强钢的一、二类焊缝内。
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5．2．4在第3款中“对屈服强度Rp0．2≥650N／mm2或抗拉强度Rm≥800N／mm2的高强钢，至少焊两层，其长度应在80mm以上”，其根据是日本钢闸门压力钢管技术规范，实际上也是按此实施的。不仅定位焊缝，当表面或内部缺欠焊补时，只要一引弧，焊缝长度就得80mm以上，且至少焊两层。鲁布格水电站岔管制作时正值高温高湿季节，为“连续定位焊缝”。定位焊缝的长度和间隔的选取还要考虑吊装时的安全性。某水电站在钢管制作时，就发生了待焊的钢管从几米高的埋弧焊作业台上“一分为二”的坠落事故。
在第4款中规定，根据不同钢种裂纹敏感性的大小和焊缝的重要程度对定位焊缝是否清除给予了规定，保证焊缝质量。
5.2.5 施焊前，应将坡口及其两侧10mm～20mm范围内的铁锈、熔渣、油垢、水迹等清除干净。并应检测装配尺寸和坡口尺寸，定位焊缝上的裂纹、气孔和夹渣等缺欠均应清除。
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5．2．5铁锈、熔渣、油垢、油漆、水渍等当不清除时，将会导致焊缝出现气孔等焊接缺欠，并使焊缝含氢量增加，出现延迟裂纹的几率加大，焊缝力学性能劣化。低碳钢、低合金钢的一类焊缝，高强钢的一、二类焊缝的定位焊缝在正式焊接前应清除干净，其余类别焊缝的定位焊缝在正式焊接时，应检查定位焊不得有裂纹、气孔、夹渣，否则应清除，不然将会在焊缝内留下焊接缺欠，待正式焊接完后再用无损检测，势必给挖补处理造成较大麻烦，费工费时。
5.2.6 焊缝预热温度应由焊接性试验确定，或按表5.2.6推荐的预热温度进行。
表5.2.6 焊缝预热温度
注：1 环境气温低于5℃应采用较高的预热温度。
2 对不需预热的焊缝，当环境相对湿度大于90％或环境气温：低碳钢和低合金钢低于-5℃、非奥氏体型不锈钢低于0℃时，预热到20℃以上时才能施焊。
* 当拘束度低、坡口无水渍、环境湿度小且焊接中未发现裂纹时，可不预热。
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5．2．6预热的主要目的是防止焊接时出现裂纹和保证焊接接头的力学性能。常用钢号可由本规范推荐表5．2．6确定，新钢号可根据钢材的化学成分、焊缝扩散氢含量、厚度、焊接接头的拘束程度、焊接方法和焊接环境等相应公式估算预热温度，综合这些因素考虑是否需要预热。预热温度最终可通过《对接接头刚性拘束焊接裂纹试验方法》GB／T13817规定的焊接试验确定。随着板厚的增加拘束度增大预热温度也要相应增加。
5.2.7 加热装置的选择应符合下列规定：
1 满足工艺要求。
2 加热过程对被加热工件无有害影响。
3 能够均匀加热。
4 能够有效的控制温度。
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5．2．7本条强调了预热工具的选用要求，是根据现行行业标准《碳钢、低合金钢焊接构件焊后热处理方法》JB／T6046引入的。
5.2.8 预热区的宽度应为焊缝中心线两侧各3倍板厚且不应小于100mm。应在距离焊缝中心各50mm处对称测量温度，而当板厚大于70mm时，应在距离焊缝中心各70mm处对称测量温度。每条焊缝测量点间距不应大于2m，且不应少于3对。
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5．2．8当板厚大于70mm时，预热测量点距离焊缝由50mm变为70mm，其实是提高了预热温度，因为板厚增加，其热容量增加了，目的为了防止出现焊接裂纹。
5.2.9 焊接层间温度不应低于预热温度，低碳钢和低合金钢不应大于230℃，不锈钢及高强钢不应大于200℃。测量温度位置同本规范第5.2.8条。而对低碳钢或标准抗拉强度的平均值不大于590N／mm2的低合金钢的封闭焊缝焊接时，亦可除打底焊和盖面焊外的中间层配合风铲锤击，锤头应磨成R2.5mm～R4mm圆形。
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5．2．9焊接时，保持层间温度范围的目的是改善焊接接头的金相组织、焊接内应力，防止出现焊接裂纹。
5.2.10 焊接时，应在坡口内引弧、熄弧，熄弧时应将弧坑填满。多层焊的层间接头应错开。焊条电弧焊、半自动气体保护焊和自保护药芯焊丝焊等的焊道接头应错开25mm以上，埋弧焊、熔化极自动气体保护焊和自保护药芯焊丝自动焊应错开100mm以上。被焊件焊缝端头的引弧和熄弧处，应设与被焊件材质相同或相容的助焊板。
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5．2．10本条规定只能在焊接坡口或焊道内引弧、熄弧。当在其外的母材上引弧、熄弧时，将会导致母材淬火产生局部拘束应力、母材的金相组织遭到破坏和出现裂纹等缺欠。焊接引弧、熄弧时宜设置被焊件部位材质相同或相近的助焊板，其目的就是防止改变母材化学成分和出现焊接缺欠，提高焊接接头的焊接质量。
5.2.11 施焊时同一条焊缝的多名焊工宜保持速度一致。
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5．2．11主要是防止焊接不同步时，导致钢管失圆、偏斜和歪扭移位。
5.2.12 高强钢和冷裂纹敏感性较大的低合金钢，可按下列规定采取后热措施：
1 高强钢和厚度大于38mm的低合金钢宜做后热。
2 后热温度：低合金钢为250℃～350℃，高强钢为150℃～200℃，保温时间不少于1h。不锈钢为200℃～250℃，保温时间不少于4h。后热应在焊后立即进行，焊后立即进行消除应力热处理者可不后热。测量温度位置应符合本规范第5.2.8条的规定。
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5．2．12强调在高强钢和冷裂纹敏感性较大的低合金钢，且不立即焊后消除应力热处理的才做后热。对同一种钢而言消氢是钢板厚度、温度和时间的函数。随着加热温度的提高，消氢作用过程中扩散氢在钢中的扩散速度才会越来越快，消氢作用才显著。真正的消氢热处理温度在铁碳相图靠近A1线下面附近，比焊接后热的温度高很多，后热主要不是为了消氢还有别的作用，可以减缓焊接接头冷却速度，在拘束度大的焊接接头，通过后热可以降低焊接收缩应力，从而防止焊接热应力裂纹的产生。所以在编写本条时将行业习惯用语“后热消氢”中的“消氢”二字去掉，而称为“后热”或“后热处理”。
5.2.13 双面焊缝单侧焊接后应进行背面清根，当用碳弧气刨清根时，应磨除渗碳层和刨槽表面缺欠。需要预热焊接的焊缝，碳弧气刨清根前应预热。
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5．2．13此条规定焊缝采用碳弧气刨清根后一定要磨除渗碳层。否则，残留的渗碳层将会在随后的焊接中，在焊接接头的熔合线上可能会形成脆硬的高碳马氏体组织，甚至导致焊接接头熔合线开裂。
5.2.14 带垫板的V形坡口组装间隙应控制在6mm～15mm。不对称的X形坡口或Y形坡口组装间隙宜控制在0～3mm，当局部间隙在6mm～20mm时，允许在坡口两侧或一侧做堆焊处理，但应符合下列规定：
1 不得在焊缝内留下填塞的金属材料。
2 堆焊后应用砂轮修整。
3 堆焊部位的焊缝，应进行表面无损检测。
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5．2．14带垫板的V形焊缝坡口、不对称X形焊缝坡口和Y形焊缝坡口的对装间隙是引用现行国家标准《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》GB／T985．1和《埋弧焊的推荐坡口》GB／T985．2的规定，此类坡口是钢管焊缝的常用坡口型式，此次规范列出是为了便于施工。其他类型的焊缝坡口可查阅GB／T985．1和GB／T985．2的规定。设计图样有规定的优先采用设计图样规定。坡口间隙随着母材板厚的增加而增大，而坡口角度变小，从而便于施焊同时也使填充金属和熔化比在一个合理的范围内，防止焊缝缺欠的产生和焊接内应力过大。焊接坡口垫板宜采用横截面尺寸5mm×(60～80)mm(热轧扁钢)。预留焊缝的垫板宜采用横截面尺寸(8～16)mm×(150～200)mm。垫板厚度过薄容易被焊漏，过厚与钢管装配不易贴合密实。垫板厚度大小还应考虑钢管的曲率，钢管曲率小、直径大，则垫板厚度可选得厚一些，反之，垫板厚度选薄一些。
美国焊接学会标准《钢结构焊接规范》AWSD1．1／D1．1M：2010第5．22．4．3纠正条是这样规定的“焊缝组装坡口根部间隙大于允许宽度但不大于较薄板厚的2倍或3／4in(20mm)(取两者中的小值)，可在部件焊接连接之前用焊接的方法予以纠正，达到合适的尺寸”。我们认为本条对这一坡口间隙范围的规定在钢管安装中是可以接受的，特别是水电站大型压力钢管凑合节的焊接是比较符合实际施工的。
5.2.15 坡口间隙大于本规范第5.2.14条中的局部间隙规定时，应经专门研究后再进行堆焊修整。
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5．2．15当焊缝坡口间隙大于本规范第5．2．14条的规定时，可以选取贴工艺垫板或塞入填塞块的方式进行焊接。因为贴工艺垫板或塞入填塞块的焊缝往往焊接坡口间隙较大，在其背缝贴工艺垫板或在焊缝内塞入填塞块是为了便于焊接。但工艺垫板或填塞块的焊缝注意与管壁材质的相同性或相容性。焊接正面焊缝后，再清除工艺垫板或填塞块时应将其对焊缝的熔合污染区域同时清除，保证焊缝的力学性能不受影响。这类焊缝的表面往往较宽，为了便于超声波检测，应将焊缝表面打磨平整，甚至应清除掉焊缝余高。
5.2.16 加劲环、止推环、阻水环和支承环等与钢管管壁的组合焊缝，除设计规定外，管壁侧的焊脚为1／4环板厚度，且不应大于9mm，环板侧焊脚盖过坡口宽度1mm～5mm。肋或梁与钢管构成组合焊缝，当管壁开设焊缝坡口时，焊缝在肋或梁侧的焊脚为1／4环板厚度，且不应大于9mm，在管壁侧焊脚盖过坡口宽度2mm～5mm。
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5．2．16此条焊脚的规定是引用了美国焊接学会AWS标准。
5.2.17 补强板或进入孔等无法进行内部无损检测的重要焊缝，应按一类焊缝焊接工艺施焊。
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5．2．17因为这类焊缝往往是在钢管上开孔焊接，其平面展开往往是椭圆形焊缝，由于该类焊缝位置的特征采用超声波检测很难甚至无法实施。
5.2.18 焊接的其他技术要求应符合现行行业标准《电站钢结构焊接通用技术条件》DL／T 678的有关规定。
