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、機加、成形、焊接、檢測等）中，唯獨焊接不能外委，要求采用本廠(chǎng)的焊接工藝和由本廠(chǎng)的焊工焊接。這些都說(shuō)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(shù)立焊接質(zhì)量意識

做為鎢極氬弧焊工需要樹(shù)立四種焊接質(zhì)量意識：干凈意識；保護意識；焊透意識；飽滿(mǎn)和美觀(guān)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(huì )出現氣孔、夾雜、裂紋等缺陷。應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(shí)更容易出現氣孔，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(jiàn)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(guò)程中氧化膜不被熔化掉將導致焊縫金屬夾渣。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20mm范圍應進(jìn)行表面清潔?？筛鶕砻嫖廴境潭冗x用脫脂或機械清理。清理干凈的焊絲和焊件，不應再直接用手觸摸。氣割、等離子切割等火焰方法加工的坡口，應從變色部分機械加工掉2～3mm。加工后的坡口表面應平整、光滑、不得有裂紋、分層、夾雜、毛刺、飛邊和氧化色。坡口表面應呈銀白色金屬光澤。特別應注意的是噴砂面鈦板的坡口兩側10mm范圍內必須去除氧化膜，見(jiàn)金屬光澤后再焊接。否則，將會(huì )出現焊縫邊緣氣孔。

2.1.3換熱器未穿管前，換熱管整根管子清除表面附著(zhù)物；管端清除表面氧化膜、油污、水漬和毛刺；清潔長(cháng)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(guò)長(cháng)時(shí)，應用機械方法削平，不能用砂輪打磨。

2.1.4鈦-鋼復合板起邊后的坡口（圖1所示）邊緣10mm范圍內的殘余鈦打磨去除干凈。這種殘余鈦熔入鋼焊縫將會(huì )形成微裂紋。

圖1 鈦鋼復合板臺階式坡口加工簡(jiǎn)圖

2.1.5鎳鋼復合板臺階式坡口（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(huì )產(chǎn)生脆硬相或出現裂紋。

圖2 鎳鋼復合板臺階式坡口加工簡(jiǎn)圖

2.1.6復合板（包括鈦-鋼和鎳-鋼）復層焊接前整個(gè)筒體內部清理干凈，無(wú)灰塵鐵削等臟物。復層坡口兩側各25mm內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(chǎng)房干凈；焊件干凈；焊絲干凈；人干凈。專(zhuān)業(yè)鈦鎳材容器制造廠(chǎng)應有潔凈廠(chǎng)房，操作人員應穿干凈的工作服和潔凈的皮質(zhì)手套。

2.2氬氣保護

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，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，氬氣保護是焊接鈦鎳材的最基本要求。氧化將會(huì )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意識并掌握保護技術(shù)。金屬的活性越高對保護的要求越嚴格，鈦材要求使用99.99%的純氬，鋯材要求使用99.999%的高純氬，鉭材應在密閉的充氬的氣室中焊接。

根據焊接接頭的實(shí)際形狀制作適宜的保護工裝（通常叫保護盒），是鎢極氬弧焊工應具備的技能，也是焊接鈦鎳材的一項重要準備工作。因此，焊工有兩重任務(wù)，一是焊好，二是保護好。焊接和保護二者相輔相成，焊好保護不好沒(méi)用，保護好焊不好也沒(méi)用。沒(méi)有合適的保護措施禁止焊接。

保護有拖罩保護和充氬保護兩種方式，能用拖罩保護不用充氬保護。充氬的空間往往較大，不僅保護效果不好而且費氣。

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，即使是普通碳鋼。碳鋼、不銹鋼第一層焊接用氬弧打底時(shí)，背面也應用氬氣保護。碳鋼保護好也是銀白色的。不保護的接頭射線(xiàn)檢測是沒(méi)有問(wèn)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(shí)，背面能用拖罩保護時(shí)用拖罩保護。對于小直徑對接口可以充氬保護。

2.2.3換熱器換熱管與管板焊接時(shí)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(shí)焊把噴嘴氬氣流失。留頭焊在管內加保護工裝（圖4所示），通氬氣保護。

圖3 破頭焊銅堵保護

圖4 留頭焊工裝保護管內壁

留頭焊的管伸出長(cháng)度應達到4mm或以上，以便焊接時(shí)管頭不被咬豁。若需要焊后可將管頭用機械的方法削至符合圖樣要求的長(cháng)度。留頭焊除了保證根部熔合外，應特別注意管內壁不氧化、不熔化。

2.2.4在氧化的焊道上焊一層保護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鈦材焊后表面應呈銀白或淡黃色，不應出現藍色?？坑玫诙楹附踊蛴煤赴岩涣侨コ{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鈦鋼復合板設備，檢漏孔起三個(gè)作用：焊接鈦蓋板時(shí)由檢漏孔通入氬氣保護背面；焊后打氣密檢漏；運行中的泄漏信號孔。

圖5 鈦鋼復合板筒體焊接示意圖

鈦鋼復合板筒體焊接時(shí)應按圖5所示設計檢漏孔（焊檢漏嘴）和氣路阻斷（銀釬焊），即縱縫上2個(gè)檢漏孔，環(huán)縫上2個(gè)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(shí)，在待焊的鈦蓋板正面兩側貼紙，邊焊邊揭（如圖7所示）。一側揭紙的長(cháng)度不超過(guò)250mm，一次焊接的長(cháng)度不超過(guò)200mm，兩側交替進(jìn)行。第二層焊接時(shí)，由檢漏孔繼續通氬氣保護。由檢漏孔通氬氣時(shí)，一部分氬氣流向焊接區域，另一部分氬氣從另一個(gè)檢漏孔流出。

圖6 鈦鋼復合板筒體縱環(huán)焊道上設置的檢漏嘴

圖7 鈦鋼復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，當在筒體或封頭上焊接附件時(shí)，對應的另一側不應氧化。

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工保護。保護工需注意力集中，要緊跟焊把的移動(dòng)而移動(dòng)保護拖罩，這叫跟盒保護（如圖8、圖9所示）。正面跟盒的保護工不能跟的太緊而碰撞焊把影響焊工操作，或跟的太慢保護效果變差。背面跟盒的保護工要根據焊接熔池亮點(diǎn)的移動(dòng)而時(shí)時(shí)移動(dòng)保護拖罩。因此，一條優(yōu)質(zhì)焊縫的獲得是焊工和保護工相互配合的結果，保護工是有功勞的。

圖8 縱焊縫上下推盒保護

圖9 環(huán)焊縫外跟盒內充氬保護

由于焊件結構的多樣復雜性做好保護工作是不容易的，應得到足夠的重視。在焊接前做好保護工裝，并得到驗證。應著(zhù)重解決好鎳材膨脹節、鈦材封頭、彎頭、三通、鈦鋼復合板的焊接保護。

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(lèi)對接接頭因需經(jīng)過(guò)射線(xiàn)檢測，絕大多數的情況下是能焊透的。未焊透經(jīng)常出現在接管與筒體的D類(lèi)角接接頭上，尤其是帶補強圈的情況。由于這種焊接接頭往往沒(méi)有射線(xiàn)或超聲波檢測要求，長(cháng)期以來(lái)操作人員沒(méi)有養成焊透意識。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。有條件的可以機加工坡口，沒(méi)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焊工焊透意識的重要手段。

2.4焊縫飽滿(mǎn)和美觀(guān)

所謂焊縫飽滿(mǎn)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到圖樣要求。焊縫是否飽滿(mǎn)與焊接層數有關(guān)，不飽滿(mǎn)是焊接層數不夠。焊縫飽滿(mǎn)和焊腳高度是最容易解決的問(wèn)題，只是常常被忽視。焊縫成形一致，焊波均勻即是美觀(guān)。

在保證焊縫內在質(zhì)量合格的情況下，追求焊縫的外在美觀(guān)，這是焊接操作的最高境界。內外都華麗是焊接質(zhì)量的終極目標。焊縫外觀(guān)檢驗合格不一定能達到美觀(guān)的程度。評定美觀(guān)的標準是什么？在這里只有一條就是看著(zhù)“舒服”，如同欣賞一件工藝品。

不要把焊縫返修當成焊縫不美觀(guān)的理由，必須明確焊接返修是對焊縫表面質(zhì)量最嚴重的破壞，應力圖避免焊接返修。

因此，應樹(shù)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(guān)；

“一次焊好”是不返修，不破壞焊縫外觀(guān)質(zhì)量，不浪費時(shí)間和材料。

三、深刻理解焊接質(zhì)量?jì)群?

焊接質(zhì)量應是保證焊接接頭的力學(xué)性能或耐蝕性能，不僅是無(wú)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。不能把無(wú)損檢測合格做為唯一的合格指標，否則，就是膚淺的認識。無(wú)損檢測合格離質(zhì)量合格還差著(zhù)遠呢，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。

焊接合格至少應包括以下5項：

1）無(wú)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、增強責任心

按圖紙按標準按工藝干活就叫有責任心。產(chǎn)品質(zhì)量是干出來(lái)的，不是畫(huà)出來(lái)編出來(lái)的。因此，國內外都非常重視焊接實(shí)際操作，焊工持證上崗是強制的。

焊接工藝編的再好，也需要通過(guò)焊工的操作才能在產(chǎn)品上體現。焊接質(zhì)量在每一位焊工的手上（操作技能）和心上（責任心）。不只是用手去焊，更應該用心去焊。操作技能不好可以逐步提高，并不可怕，可怕的是沒(méi)有責任心，不按工藝干活。按焊接工藝制定的焊接方法、焊接材料、焊接參數施焊是焊工的底線(xiàn)。自覺(jué)的原原本本一絲不茍執行工藝，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(huì )。

應正確理解“20%檢測”，焊工要為整條焊縫的質(zhì)量負責。法規明確規定，進(jìn)行局部無(wú)損檢測的壓力容器，制造單位也應當對未檢測部分的質(zhì)量負責?！?0%檢測”不應只注意所謂的“丁字口”，更不是說(shuō)20%應焊好，剩下的80%就可以對付了，而是100%都應該焊好，100%都歸焊工負責。應該說(shuō)檢測比例跟焊工沒(méi)有什么關(guān)系，焊工不應該太關(guān)心檢測比例，關(guān)心的太多就是思想上有問(wèn)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，焊工也應當對未檢測部分的焊接質(zhì)量負責。

焊工對焊接質(zhì)量負責，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(wú)保護或保護達不到效果焊工有權拒焊。

五、提高操作技能

經(jīng)過(guò)短暫操作培訓的學(xué)徒工技能是達不到上崗要求的，應多利用空閑時(shí)間練習操作技能。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(kāi)始。焊工技能不是在試板上練出來(lái)的，而是在產(chǎn)品上干出來(lái)的。干的活越多，技能水平提高的越快。當你能焊接筒體A/B類(lèi)接頭和換熱器管頭時(shí)，你就是一個(gè)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工裝兩方面的技能。

鎢極氬弧焊操作時(shí)，采用短弧不擺動(dòng)走直線(xiàn)或微擺動(dòng)的操作方法，保持鎢極中心線(xiàn)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密、越均勻、焊道越美觀(guān)。有節奏的熔滴熔入熔池的“啪啪”聲，是鎢極氬弧焊最動(dòng)聽(tīng)的音符。

鎳材根部第一層焊道可能會(huì )出現焊后開(kāi)裂即熱裂紋，這時(shí)可采取多填絲增加熔敷金屬厚度的方法補救。收弧時(shí)填滿(mǎn)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(dòng)幅度較大，氬氣保護效果變差；行走速度慢、焊道寬、線(xiàn)能量大；續絲而不點(diǎn)絲可能產(chǎn)生未熔合。

鈦材在熔池保護良好的前提下，可適當擺動(dòng)，以保證與兩側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(dòng)，一道壓一道的焊，俗稱(chēng)“編辮焊”。焊接速度上來(lái)了，熱輸入自然就小了，這對防止過(guò)熱，提高焊接接頭的綜合性能是有利的。當你看到焊縫表面是細焊道、多道焊時(shí)，可以斷定這是一個(gè)懂行的焊工干的活。

焊絲熱端要始終處于焊把氬氣保護之下，即?；r(shí)焊絲端部不要立即離開(kāi)焊把的保護區，應停留3～4秒鐘，這樣焊絲頭肯定是銀白的。但多數焊工都沒(méi)有形成這一停頓片刻的習慣，一?；【推炔患按慕议_(kāi)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。

培訓焊工操作技能的同時(shí)，也應培養焊工的保護意識，學(xué)會(huì )如何保護，即學(xué)會(huì )做保護工裝。因為，成形再好的焊道如果是氧化的也是徒勞無(wú)功的。

除了操作技能，焊工也應該掌握一些“應知應會(huì )”。當焊工拿起焊接材料準備焊接時(shí)，應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。用錯焊材是嚴重的質(zhì)量事故。大家不會(huì )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(guò)程控制

過(guò)程控制是焊接質(zhì)量控制的實(shí)質(zhì)，過(guò)程好了結果自然會(huì )好。過(guò)程控制包括焊材使用，焊條烘干，坡口加工，焊絲、焊件清理，焊前預熱，焊接參數，層間溫度，焊接層數，焊道表面顏色等。

焊接電流是焊接規范的最主要參數，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(chēng)“道間溫度”了，這是合理的叫法，明確了堆焊也應該控制道間溫度，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(guò)熱。需要焊前預熱的鋼種，道間溫度應不低于預熱溫度。除此之外，道間溫度都是越低越好（但不應低于15℃）?？紤]到焊接效率，碳鋼低合金鋼的道間溫度不超過(guò)300℃，奧氏體不銹鋼和鎳材不超過(guò)150℃，鈦材不超過(guò)120℃。

焊接層數也是保證焊后不漏的關(guān)鍵。應明確提出，承壓焊縫不存在只焊接一層就完工的情況，都應焊兩層或以上。換熱管與管板、鈦-鋼復合板的鈦蓋板、焊環(huán)與襯管、法蘭與接管的焊縫都應至少焊兩層。

鈦材焊接焊道表面顏色檢查是最應該控制的環(huán)節。這里強調的是焊道表面顏色，不是最終焊后表面顏色，即每一層的焊道顏色都應得到檢查。氧化的焊接接頭達到射線(xiàn)檢測I級片是沒(méi)有問(wèn)題的，無(wú)損檢測解決不了氧化問(wèn)題。

焊接過(guò)程有不可追溯的一面，如焊接電流、焊接層數、道間表面顏色等，一旦焊過(guò)去，也就無(wú)從查找了。所以，焊接過(guò)程控制很重要。

結束語(yǔ)

綜上所述，“干凈保護”是焊好鈦鎳材的四字要訣，而尤以保護不易做到做好，毫不夸張的說(shuō)，誰(shuí)掌握了保護技術(shù)誰(shuí)就掌握了鈦鎳材的焊接技術(shù)。在保護好的前提下談控制焊接參數才有意義。

雖然無(wú)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(kāi)的。焊接質(zhì)量重于泰山，這不是危言聳聽(tīng)，再好的企業(yè)也會(huì )被一個(gè)危機炸倒。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)量意識和責任心，確保焊接質(zhì)量，確保壓力容器安全，對自己負責，對企業(yè)負責，對社會(huì )負責。