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金屬材料焊接及熱處理工藝
1 總則
1.1 本工藝適用于汽機范圍內管道、容器、承重構架及結構部件的焊接及熱處理工作。
1.2 本工藝適用于低碳鋼，普通低合金鋼，耐熱鋼、不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鑄鐵等材料的手工電弧焊，手工鎢氬弧焊和O2 C 2H2氣焊。
1.3 有關安全方面，應遵守安全防火等規程的有關規定。
1.4 焊縫檢查和焊工考核及質量驗收應遵照有關射線超聲檢驗等規定及焊工考試的規則執行。
1.5 對焊工及熱處理工的要求，見電力建設施工及驗收技術規范（火力發電廠焊接篇）。
2 焊接工藝
2.1 焊接材料
2.1.1 焊條、電絲的選擇，具體按工程一覽表選擇
1）對同種類鋼，機械性能及化學性能，化學成分與母材相近，焊條的合金元素的含量應略高于母材，Ar弧焊焊則要求與母材相同，化學類有鋼要求抗蝕性同母材相同。
2）對焊接質量要求高，裂紋傾向大的材料和結構，應選用低氫型焊條。
3）對于異種鋼，兩非“A”體鋼同類組織異種鋼應選擇靠近低合金側或選其中間合金含量的焊條和焊絲；兩非“A”體一同組織異種鋼應選擇能獲得綜合性能好的組織的焊條，焊絲，兩材料其中之一為“A”體不銹鋼時應選用高Ni不透鋼焊條，對各異種鋼結構，可參考附表16-1選擇。
4）對低碳鋼，普通碳素結構鋼，選用相應強度等級的結構焊絲，焊條。
5）焊條的直徑選擇，必須是在保證操作工藝性良好，成型美觀，保證焊接質量的前提下盡可能選擇較大直徑的焊條，對于承壓管道的多層焊，底層采用?2.5mm焊條，第2-3層選用?3.2mm焊條，以后各層選用?4.0mm焊條，對應力大，裂紋傾向大的高合金鋼，高碳鋼，應選用較小的焊條直徑。
2.1.2 鎢極的選擇：目前市場上有純鎢極，釷鎢極和鈰鎢極三種，純鎢極及釷鎢極已趨于淘汰不再被采用。最好選用鈰鎢極。其直徑據所用的電流進行選擇，各種規格的鎢極所適應的電流范圍如表 1.
表 1 鎢 極 許 用 電 流 表
鎢極直徑mm
焊接電流A
正極性
反極性
0.5
20
---
1.0
80
---
1.6
150
20
2.4
250
30
3.2
400
40
4.0
500
55
4.8
800
80
6.4
1100
125
2.1.3 對焊接材料的要求
1）焊絲、焊條應保持清潔，無銹、無油污。應有生產廠的出廠產品合格證及技術說明書。其質量應符合國家標準。
2）有良好的工藝性能。應引弧容易，燃燒穩定，飛濺小。其使用性能和工藝性能應符合工程的需要。
3）焊絲、焊條在使用前及使用中應保持干燥，藥皮不能出現變質的現象。
4）氬氣的純度應大于99.5％
2.2 焊接電源種類及極性的選擇
1）堿性低氫型焊條，除鋁及其合金以外的常用材料的鎢氬弧焊（TiG）,必須采用直流焊接電源。堿性低H型焊條采用反極連接。鎢極氬弧焊采用正極性連接。
2）非重要部件采有和酸性焊條焊接時，可選用交流弧焊電源。
3）鋁及鋁合金的TiG焊，采用專用的交流TiG焊機。
4）焊接電源的額定容易滿足焊接要求，交流弧焊的空載電壓為55~75V，直流弧焊電源的空載電壓為60~90V，但不能過高，交流弧焊電源U0≤80V，直流弧焊電源U0≤90V（整流器）和U0≤100V（弧焊發電機）。要有較好的動特性和良好的徒降特性（對于手式焊），以便有良好的引弧和穩弧性能。幾種弧焊電源的技術參數見附表16-2.外特性見附圖16-1.
2.3 焊前準備
2.3.1 焊縫位置的確定。焊縫應避開力集中區，便于施焊及熱處理工作的進行，具體有以下要求：
1）管道對接焊縫中心線距管子彎曲起點應不小于管了的外徑，并且不小于100mm（成品彎頭除外），與支架邊緣距離不小于50 mm，對于需要預熱及焊后處理的管件，焊縫中心線與彎曲起點及支架的距離應滿足熱處理時保溫層及爐具設置的要求，應大于保溫層寬度的三分之二。
2）管接頭和儀表插座應盡可能避開管道上的焊縫及熱影響區。
3）筒體的對焊接焊口，其中心線距離封頭彎曲起點應不小于壁厚加15mm。
4）縱向焊縫的筒體和封頭，其兩縱向焊縫距離應大于三倍壁厚，且>10mm。
5）焊接管的管孔要避開焊縫及熱影響區，否則必須：
（1）管孔兩側60mm（若d>60mm則取d值），的范圍的焊縫要經射線探傷檢查合格。
（2）孔邊緣不在焊縫缺陷上。
（3）接頭需經焊后去應力處理。
6）搭接焊縫的搭接長度大于五倍母材厚度，并且>30mm.
2.3.2 坡口選用，要本著保證焊接質量高，金屬充填量少，便于操作，改善勞動條件，減少焊接應力與變形，利于質量檢查等原則進行，對于厚度δ<3mm的一般非重要結構及管子無需要坡口。對于δ<16mm的板，管結構，采用“∨”型坡口。對于δ<16mm限于單面焊的板，管結構采用雙“∨”型坡口，對于δ<16mm可雙面施焊的板管結構采用“x”坡口，對于要求焊件的變形及應力極小，且只允許單面施焊的板，管結構采用“∨”，“∨/U”坡口。各種坡口及尺寸見附圖12-2，根部采用氬弧焊時鈍邊厚度可大于手工電弧焊時鈍邊厚度。
3.2.3 母材下料與對口。
1）焊件下料以機械方法為宜，淬硬傾向較大的合金鋼用熱加工方法下料時，切口部位必須進行退火處理，或用機械方法除去熱影響區，一般非淬硬性材料的氣割坡口，應除去表面氧化皮和污物并修整平齊，高合金鋼不得進行氣割加工坡口。
2）剪床切割的鋼材邊緣不應有裂紋，毛刺和缺棱等缺陷。
2.3.4 對接焊口的端面斜度<1％d≯2mm，（d-管外徑）
2.3.5 坡口以外兩側10-15mm范圍內，焊前進行清理油、銹、污物，并檢查應無裂紋，夾層等缺陷。
2.3.6 焊件組裝時應墊置牢固，以免在焊接和熱處理過程中變形。
2.3.7 對口要求內外壁平齊，對于內徑不等的板件和管件，應按附圖16-4進行加工處理，對接單面焊的局部錯口值不應超過壁厚的10％，且<1mm。對口間隙應符合表 2的要求。焊口處母材應無缺陷。
表 2 坡口間隙尺寸表 單位：mm
接頭型式
坡口型式
焊接方法
坡口間隙
接頭型式
坡口型式
焊接方法
坡口間隙
D
S、 Q
1-2
D
X
S
2-3
V
1-3
A
2-2.5
T
無坡口
S
0-2
U.V/U
A
1.5-2
V
A
2-2.5
S
2.5-3
S
2-3
雙V
A
2.0-3.5
K
S
1-2
S
2.5-5
搭 接
S
0-1
A
2.0-3.5
S
2-4
2.3.8 除原設計冷拉口外，禁止強力對口。
2.3.9 嚴禁在坡口間隙內填塞它物。
2.3.10 焊接場所應高防風、雨、雪設施及防寒設施。
2.3.11 焊條使用前應進行烘干，各類焊條的烘干溫度與時間見表 3
表 3 各 類 焊 條 的 烘 干 溫 度 與 時 間
焊 條 類 別
烘干溫度（℃）
烘干時間
（小時）
準 注
國外堿性焊條
250
3
現場剩余焊條次日使用前烘干
100℃，1小時
國內酸性焊條
150
1-2
國內堿性焊條
350
1-2
2.3.12 焊絲使用前應進行除污除銹，直到呈現金屬光澤為止。
2.4 焊前預熱及補償加熱
2.4.1 焊接時允許的最低環境溫度。
1）低碳鋼為-20℃。
2）低合金鋼及變通低合金鋼-10℃。
3）中、高合金鋼，中、高碳素鋼為0℃。
2.4.2 預熱溫度的選擇，常溫下各種鋼件的預熱溫度按工程一覽表選擇或按工藝曲線選擇
1）δ<6mm的合金板件及管件在負溫時預熱溫度應比常溫時預熱溫度值高20-50℃。
2）δ<6mm，的合金鋼板及管件和δ<15mm，的低碳鋼，在環境為負溫時亦應預熱100-150℃。
3）異種鋼焊接，預熱溫度應按可焊性差的一側選擇。
2.4.3 接管座與主管焊接時，按主管規定選擇。
2.4.4 非承壓部件與承壓部件焊接時，按承壓部件的規定選擇。
2.4.5 加熱熱源的選擇。
1）對于預熱要求不嚴格的非承重，承壓部件及變形度要求不嚴格的工件，或選用火焰加熱。
2）對預熱均勻程度要求較嚴格的結構簡單的薄壁承壓部件，應用電阻爐及履帶加熱器加熱。
3）對預熱均勻程度要求嚴格，結構復雜和厚壁（δ<25mm）部件采用電感應加熱。
2.4.6 預熱段寬度，自焊縫中心線開始每側不小于3δ，且≮50mm。
2.4.7 保溫層，保溫材料選用硅酸鋁纖維。
1）保溫層寬度，采用履帶加熱器加熱時，其寬度應比加熱器每側增寬30mm，采用電感應加熱器。其寬度應比加熱線圈邊緣每側增寬30mm。
2）保溫層厚度，采用履帶加熱器及電阻爐時，厚度選為30-50 mm；采用電感應加熱時厚度選為20-30mm。
2.5 焊接
2.5.1 點固焊：對口要求的各項條件達到后，進行點固焊，點固焊的焊接工藝參數，焊接材料，焊工等條件與正式底層焊縫施工相同，點固焊縫的分布應在整個焊縫上均勻分布，d<?100- ?200mm,的管子采用三點，d> ?200mm的管子采用四點點固。焊縫厚度應與底層焊縫相同，焊縫長度在10-30 mm之間選擇，管徑大時選擇較大的焊縫長度。
2.5.2 底層焊縫的焊接；對于要求單面焊雙面成型的底層焊縫有氬弧焊和電弧擊穿焊兩種方法；對于不要求透度的焊縫可不采用氬弧焊及擊穿焊法而采用非擊穿電弧焊。
1）需要氬弧打底的結構：工作壓力>64kg/cm2或T>450℃汽、水管道，再熱管道，冷卻水及潤滑油，調速油管道，不銹鋼管道，主汽，再熱蒸汽主管道上的疏水管道，15M03C 以上合金成分的合金管道氬弧打底進行充氬保護。
2）對于振動輕，壓力小而對工質純凈度要求高或要求抗裂性好的板及管結構，有較大的空氣流或負壓并無法消除時，可采用擊穿焊。
3）對抗裂性要求小的變通結構，如承重，承壓部件可采用非擊穿法焊接。
4）氬弧打底焊接工藝參數按氬弧焊工藝選擇。
5）采用擊穿法焊接底層焊縫時，應采用抬、頂、滅方法運條操作為宜，以使焊縫的成型良好及保證焊縫質量。
6）底層焊縫的厚度應以所用焊條，焊絲的直徑大小為宜。
2.5.3 充填層及表面層焊接，以手工電弧連續運弧焊接為宜。
1）δ>4mm的工件采用多層焊。
2）坡口寬度大于四倍焊條直徑時采用多道焊。
3）每道焊道的寬度為3-4倍的焊條直徑，平均每層焊層的厚度等于所用焊條的直徑，最大值≯3d焊條。
4）各層道間的焊渣應嚴格清理，避免缺陷產生，底層焊縫經檢查合格后應及時進行充填焊。
5）多層多道焊的焊接順序應合理安排，如圖 1，盡可能減少焊接順序不合理造成的焊接應力。
圖 1
6）各層道焊接電流的選擇，依據IH=(30—50)d選擇，d為焊條直徑，單位為mm，IH為焊接電流，單位為安培，以在正常焊接速度下能形成并保持良好的橢圓開熔池為宜，嚴禁采用過大的焊接電流焊接而產生焊縫過燒，劣化焊縫質量，IH不得低于20d，防止出現未熔合缺陷，保證焊縫成型和焊接質量。
7）焊接操作中嚴格控制焊縫形狀系數，保證B/H=1.5左右，否則焊縫質量差，成型不好。
8）多層多道焊縫的接頭應相互錯開10—20mm，收弧時應填滿熔池，接頭應疊壓5—10mm。
9）禁止在工件上隨意引弧及試驗電流和焊接臨時支撐物。
10）易淬硬裂紋的高合金工件，焊接時應設置引弧板。
11）焊接時工件應防止冷卻速度過大，（鑄鐵的冷焊除外）。除做好焊前準備的有關事項外，管道焊接還應防止穿堂風。
12）直徑大于194mm的管件，采用二人對稱焊接，焊接過程中應保持二人采用的焊接線能量及其它焊接參數的一致性。
13）焊縫除工藝或檢查要求分次施焊外，應連續一次完成，否則應做好防裂措施，再焊前對焊縫進行檢查是否出現裂紋，如有裂紋應首先清除，然后再進行焊接。
14）直徑大于1000mm的管道或容器的對接焊縫應采用“×”型坡口，以面焊的焊接工藝
15）焊接過程中，如發現焊接缺陷，應及時進行挖補，焊縫上同一缺陷位置的挖補次數不得大于兩次，需要立即熱處理的接頭，應在熱處理后進行反修，反修后再進行一次熱處理。
16）表層焊縫應過度園滑，不得出現咬邊及熔坑。寬度，加強高度及不均勻程度不應超出質量標準的合格范圍。
17）焊縫焊后，焊工要首先進行自檢，自檢合格后，在焊縫近區打上焊工代號鋼印。
18）對易產生延遲裂紋的鋼焊后應及時熱處理，否則應進行250℃-350℃后熱，緩冷，其加熱寬度與熱處理相同。
19）冷拉口應在焊接熱處理完畢后，方可拆除冷拉工具。
2.5.4 手工鎢極氬弧焊工藝。
有關焊接電源，部分焊接材料，坡口型式及尺寸等選擇見十六章焊前準備部分。下面著重介紹其他參數的選擇及工藝方法。
1）焊接參數選擇。
（1）焊接電流根據工件和預熱的情況而定，工件的厚度大，導熱系數大，預熱溫度低時，應選用較大的焊接電流。否則，應選用較小的焊接電流。焊接電流過小時，易產生未焊透，氣孔和夾渣。焊接電流過大時，出現內凹，咬邊，焊瘤，氣孔，裂紋等缺陷。一般以使焊縫在正常焊接速度下形成并保持橢圓形溶池為宜，可參照表16-2-4選擇。
（2）焊絲直徑的選擇，應據工件厚度及坡口鈍邊厚度和焊接電流、坡口間隙而定，工件厚度、鈍邊度厚大；焊接電流大；坡口間隙大，焊絲直徑應選大些。否則，應小些。可參照表 4選擇碳素鋼，普低鋼，耐熱鋼鐵焊接參數。
碳素鋼、普低鋼、耐熱鋼TiG手弧焊
表 4 規范噴咀直徑D=8mm
板及鈍邊厚度
電 流
焊絲直徑
焊接速度
氣體流量
（mm）
正極性（A）
（mm）
(mm/min)
(L/min)
0.9
100
1.6
300-370
4-5
1.2
100-125
1`.6
300-450
4-5
1.5
100-140
1.6
300-450
4-5
2.3
140-170
2.4
300-450
4-5
3.2
150-200
3.2
250-300
4-5
當工件為不銹鋼時，可按表 5的參數選擇
表 5 不透鋼對接TiG手工規范
板、鈍邊厚（mm）
間 隙
（mmi）
電 流
正極性（A）
焊 速
(mm/min）
鎢 極?
（mm）
焊絲直徑
（mm）
氣體流量
（L/min）
1
0
50-80
100-120
1.6
1
4-6
2.4
0~1
80-120
100-120
1.6
2
6-10
3.2
0~2
105-150
100-120
2.4
2-3.2
6-10
4
0~2
150-200
100-150
2.4
3.2-4
6-10
4
0
100-150
150-200
120-160
120-150
2.4
3.2-4
6-10
（3）鎢極直徑應依據所需的焊接電流按表 1選擇。
（4）噴嘴直徑應采用的鎢極直徑按下式計算選擇。D=2dw +4(mm)。
（5）氬氣流量依據噴嘴直徑D按Q=(0.8-1.2)D選擇，D值大時，選擇較大的系數，Q的單位為L/min.也可參照表 4，表 5選擇。
（6）預熱溫度選擇，可低于電弧焊所采用的預熱溫度100-200℃左右。對于可焊性不很壞的鋼及結構采用氬弧打底焊時不進行預熱，對于X20GrMoV121等可焊性很差的鋼，要求按工藝圖所給出的預熱溫度值進行預熱，對于散熱系數很大的有色金屬銅，鋁及其合金應預熱到300-450℃
（7）坡口間隙按表 2選擇，不銹鋼按表 5選擇，銅 、鋁及其合金在鋁及鋁合金氬弧焊部分中說明。
2）工藝方法
（1）采用接觸引弧時，不應用劃擦法，應將鎢極向坡口處輕輕一點，不得用力過猛，最好采用高頻引弧裝置線弧。
（2）運弧，就采用直線開運弧，否則，焊槍的橫向擺動幅度亦小于5mm。
（3）收弧，應將電弧引向坡口邊緣停弧，最好采用電流不衰減裝置對電流進行衰減，焊縫中心突然繼弧，不得在應力集中處停弧。
（4）焊接過程，焊絲熔化端的端頭不得離開保護區。
（5）坡品及焊絲的清理應比電弧焊的要求嚴格，不得有油，銹等污物殘留。
（6）焊縫的背面，對于氧化鋼應充氬保護，背面充氬保護的氣體流量，就裝設不影響焊槍中氣體流量的另一套供氣裝置。其流量以不影響成型為宜。
（7）合金鋼大徑厚壁管（?>200mm,δ>20mm）或裂紋傾向大的徑管（?>200mm）采用二人對稱焊接。
（8）冷拉口應在充填焊及熱處理后，方可松開冷拉工具。
（9）焊接速度應適中，可參照表 4及表 5選用和控制，以在焊接中能保持穩定的橢圓開熔池為宜。
（10）焊槍的角度，應始終保持與熔池處切線呈后傾70-80°角度，并保持噴嘴軸線始終在管中平面內。
2.5.5 手工堆焊工藝。
堆焊種類較多，在此只交待有關手工電弧堆焊工藝。
1）據工件的材質性能及化學性能，選擇適當的焊接材料，有時還要據工件的使用要求選擇焊接材料，有關堆焊材料的性能，成分見附表16-5。
2）焊接材料的化學成分與基體有很大的差異時，就采用中間過渡層焊接方式，過度層的層數一般為一層，厚度不大于4mm。
3）焊前，應對工件的被堆焊面，進行清理銑除死角修整園滑，將其表面的殘余油，銹污物清理干凈，露出金屬光澤。
4）前次堆焊的焊層應車削清除干凈。
5）清理后對被焊工件表面進行缺陷檢驗，無缺陷時方可做下一步的準備工作。
6）對塑性差的材料，過渡層焊接材料就用“A”體焊條或Ni基焊條，其他過渡層按成分過渡的原則選擇。
7）對于易變形或易裂的材料，應進行適當的預熱，對于高碳鋼及厚壁普通鋼，應預熱100-250℃，對于裂紋傾向大的高合金鋼等應預熱250-400℃，對于散熱系數大的有色金屬，應預熱300-500℃（鑄鐵等材料的冷焊除外）。此外還應根據焊接材料所需的預熱溫度綜合考慮選擇。常用堆焊焊條的預熱附表16-4。
8）焊條的烘干，使用前應對焊條進行適當的烘干，堿性焊條應進行350℃，1-2小時的烘干，酸性焊條應進行150℃，1-2小時的烘干。
9）焊接中應采用小線能量，窄道，直線運條施焊，焊條金屬應短路過渡，Ih=10(3.5-4)dH,L<50mm
10）堆焊，對同質，同成分的母子材和焊條，其堆焊層數無要求，對于焊條成份與母材差異很大的堆焊層，如在低碳，低合金鋼基體上堆焊硬質合金，堆層一般不能小于3層。每層厚度應≤dH（dH為焊條直徑）。否則，堆焊層表面有較多的母材溶入，合金成份下降，性能差。但層數也不能過多，否則，堆焊層過厚，使內應力增加，易產生裂紋，一般不超過五層。
11）合理地安排焊接順序及排列焊道，使焊道在焊件的堆焊部位均勻分布。
12）對于體積較小的工件，其熱容量較小，應防止其過燒，減小焊接電流，增加息弧時間。
13）對于非堆焊部位，應加以防護，以防被電弧及飛濺熔滴打傷，使工件報廢。
14）堆焊應一次完成，以防過大的周期性熱應力作用，損壞工件。
15）除一般單個小孔外，均不應局部堆補。必須局部堆補時，應采取必要的防變形及降應力措施，如采用冷焊法，選用高塑性，低強度焊條，對焊縫進行錘擊消應力，焊后對焊件進行整體熱處理等。
16）堆焊層如要進行加工的，還應滿足加工方面的要求，如堆焊層厚度應有足夠的加工余量，硬度很高的堆焊層，在加工前應進行退火軟化處理，加工后再進行淬火或正火加回火處理。
17）對于要求焊后熱處理的材料，還應按規定進行熱處理，幾種焊接材料堆焊后熱處理參數見附表16-4。
18）硬度較高，裂紋傾向較大的材料應控制其冷卻速度，使其在降溫過程中緩冷，一般在保溫條件下冷卻，（此條中的材料包括焊接材料及母材）。
19）有關有色金屬暹焊按有色金屬的焊接工藝執行。
3 裂紋缺陷的挖補工藝
3.1 清理裂紋及坡口加工
1）對于裂紋傾向大的薄壁脆性材料，在打磨及銑削之前，在裂紋的兩端點外5-10mm外鉆截止孔，其直徑視裂紋的橫向受力大小而定，受力較大時，其孔么應大些，受力較小時其孔么就小些，一般孔徑在3-6mm之間，防止裂紋在處理中擴展。
2）用砂輪或用鋼銑對裂紋進行銑磨，直到徹底清除裂紋，而后將側面的棱角和死角進行磨光，其銑磨后的凹槽應便于以后的坡口制做。
3）裂紋清理后，應對該部位進行表面探傷檢驗，如有裂紋沒有被清除，就繼續銑磨，直到檢查無裂紋存在為止。
4）坡口制作，將經檢查的凹槽進一步打磨加工，制作成“V”型或“U”型坡口，其型式視工件坡口，兩尖端應磨成緩坡形與工件表面過渡園滑。
3.2 焊接材料的選擇，據材料的性能選擇。
1）對于無需進行熱處理的材料或熱處理條件能達到的條件下，選用與母材化學成份相同等強度焊條。
2）對于無熱處理條件的結構和材料，且材料和結構要求應力小，變形小時，選用同強度的鉻鎳“A”體鋼焊條。
3）選用抗裂性好，有良好韌性的低氫型焊條。
4）盡可能選用較小的焊條直徑。
3.3 用于焊接的電源，應采用直流反極性連接。
3.4 焊條要按著規定，進行充分的烘干處理，一般為250℃-1.5小時。
3.5 焊接規范及方法的選擇。
1）預熱，對可焊性較好的材料及冷焊時，工作無需預熱，可在作好焊接準備的情況下直接進行施焊；對于可焊性差的材料和結構，應按規定進行預熱。組織應力很大的材料，預熱溫度應高于Ms。
2）對于可焊性差的材料；除了按規定預熱外，應設法減小結構的拘束度。
3）對于焊縫強度要求不太高或非承壓易裂部件及結構，可采用冷焊的焊接工藝，焊接時采用小電流，窄道，短段焊接，如焊縫長度較長時還應采取倒退焊法，焊接過程中，焊縫上任意兩點的溫度差不能大于40-50℃，同時對焊縫進行錘擊消除應力。
4）對于焊縫強度要求高的或承受強載荷可焊性差的部件及結構，應采用熱焊工藝，整個焊接過程焊縫溫度應大于Ms，焊后還應進行高溫回火或消氫處理，加熱時應考慮工件的變形，采用較慢的熱處理加熱速度，焊接時應采用小的焊接電流。
5）對于變形和應力要求極嚴的焊接結構及工件，應采用鎢極氬弧焊焊接方法。采用握弧焊工藝。
6）盡可能采用多層，多道焊，焊縫與母材之間過渡應園滑，不得有咬邊和留有弧坑，有延遲裂紋傾向的鋼要及時進行熱處理。
3.6 缺陷焊縫挖補后的熱處理參數及要求與正常焊后熱處理相同。
4 幾種常用材料室溫下焊接時存在的問題和采取的措施
4.1 碳素鋼
4.1.1 低碳鋼（C<0.25%）,焊接性能良好，一般不采取特殊的工藝措施。
4.1.2 中碳鋼（C=0.25-0.60％），高碳鋼（C>0.60％）
1）存在的問題：碳含量高，淬硬傾向大，易產生裂紋和氣孔。
2）措施：
（1）焊條：選用低氫型焊條，使用前進行烘干350℃-1-2H，使用中嚴防潮吸。
（2）焊接電源：采用直流反極性連接。
（3）操作：逆向，短段，多層焊法，焊道在整個焊縫上均勻分布，較大的結構和焊縫長度采用二人對稱焊接。
（4）焊接電流：比焊接低碳鋼所用的電流小于10-15％，采用小的焊接線能量。
（5）預熱：對中碳鋼，預熱100-250℃.對高碳鋼，預熱200-450℃.在整個焊接過程中，應始終保持預熱溫度。
（6）焊后緩冷：中碳鋼的冷卻速度應<200℃/H，高碳鋼的冷卻速度<100℃/H。
（7）焊后熱處理：根據工件的焊接結構和含碳量，用途等決定是否進行進行熱處理，對要求較高的高碳鋼，中碳鋼均應進行去應力退火，對組織應力極大的高碳鋼應進行高溫回火處理，去應力退火溫度為450-650℃，高溫回火溫度為650-680℃。
4.2 普通低合金鋼（Me<3%）
普低鋼一般焊接性能良好，結構不合理，工藝不當會出現一些缺陷。
4.2.1 存在的問題：
HAZ區有一定的淬硬傾向在承受較大的應力情況下，易出現冷裂和再熱裂紋，隨著Ceg的增加，淬硬、冷裂傾向增加，Ceg=C+1/6Mn=1/5(Gr+Mo+V)+1/15(Ni+Cu)(%)
4.2.2 措施：
1）焊條：不要求化學成份與母材完全一致只要機械性能和使用性能不低于母材即可，焊前烘干150-250℃-1-2H，冷裂傾向大時：應選用低氫型焊條。
2）預熱：預熱溫度在200-300℃之間。
3）線能量：對于本質細晶粒鋼，可采用大的線能量施焊，以降低冷卻速度在不預熱的情況下減少淬硬傾向和冷裂傾向，對晶粒長大和淬硬傾向大的鋼，采用小線能量加預熱的方法施焊。在正常焊接速度和預熱溫度條件下，電流密度應在12.5-17.5A/mm2之間。
4）焊后熱處理：據材料淬硬傾向，結構剛性的大小，工件的厚度，工件結構的復雜程度對工件變形的要求及采用的焊條種類等因素綜合考慮，決定是否進行，或進行那種處理。當材料淬硬傾向大，合金成份含量較高，結構復雜，結構剛性大，應進行高溫回火處理。當材料淬硬傾向不大，但結構剛性大，焊件熱應力較大時應進行去應力退火，當采用酸性焊條可采用堿性焊條但工件或環境潮濕時，應進行焊后消氫處理。高溫回火見工程覽表，去應力退火500-650℃.消氫處理溫度為300-450℃.去應力退火的冷卻速度應為≤100℃/H。高溫回火的升溫率，降溫率均應≤200℃/H.高溫回火溫度應低于或等于原始處理溫度。
4.3 “P”體耐熱鋼。
4.3.1 存在的問題：淬硬傾向大，裂紋及脆性破壞傾向大，HAZ軟化區的軟化，合金元素在焊接時的燒損。
4.3.2 措施：
1）焊接材料：化學成份與母材相近并均應略高于母材，高溫與常溫性能與母材相當，對相當于16Mo,12GrMo,13GrMo44,15CD205,15Mo3材質的材料在拘束度不大時可采用酸性焊條。對于合金含量較高，易淬硬，冷裂的材料10 GrMo910等應采用堿性低氫型焊條。對于可焊性很差，特別是結構剛性大，易裂紋的材料和結構，當對焊縫的強度要求不高時，如Gr5Mo，ZG20GrMoV,Gs17GrMoV511,A40Mo3S,汽缸焊補時，可選用“A”體鋼焊條或鎳基焊條，以達到不產生組織應力，增加焊縫溶解氫的能力，防止裂紋的目的。焊條在使用前應按規定進行烘干處理。
2）預熱：對于Gr>2.5%的鋼，在整個焊接過程中，應始終保持為預熱溫度值。對于15Mo3、16Mo，及其Gr<2.5%，結構剛性小的材料和結構，在首次預熱溫度達到后，焊接過程中對溫度可不要求始終保持預熱溫度值。對于需要保持預熱溫度值的焊縫，預熱中斷時應先經650-700 ℃的短時回火，以防開裂。預熱溫度，據Ceg及結構則性情況而公定，可按T=350√eg(1+0.05δ)-0.05(℃)計算。也可按附表16-3工程一覽表所給出的預熱溫度及工藝曲線實施。適應于上式中的Ceg 按Ceg=C+1/9(Mn+Cr)+1/18Ni+7/90Mo計算
3）提高操作水平，減少焊接缺陷，采用Ar弧焊封底的焊接方法，減少根部缺陷。
4）改善結構剛性，使焊縫盡可能在自由狀態下焊接，妨礙收縮變形的拉筋和系統不必要的拘束應去掉。
5）必要時，可熱狀態下對焊縫進行錘擊，低于300℃時錘擊力量不宜過大，在50℃以下禁止錘擊。
6）焊后緩冷，焊后用保溫材料覆蓋焊縫接頭，最好用硅酸鋁纖維材料，覆蓋厚度應大于10mm。
7）焊接參數：采用短段或小線能量施焊，在正常焊接速度下，焊接電流按IH=(30-35)Dh(A)選擇，焊條擺動的寬度應小于4倍焊條直徑，盡可能采用較小的焊條直徑，采用短弧焊接，弧長等于所用焊條直徑。
8）焊后熱處理：焊后按規定的規范進行焊后熱處理，熱處理規范可參照表16-3和工藝過程曲線實施。
4.4 高Cr熱強鋼：（如X20CrMoV121）
4.4.1 存在的問題：易淬硬冷裂，軟化帶加寬高溫強度下降，合金元素燒損。
4.4.2 措施：焊接該類鋼，除焊條使用，操作工藝方面的常用措施外還應注意以下幾點：
1）焊條選用：合金成份應近于母材，且略高于母材。盡可能在焊接中避免F出現。
2）預熱：預熱大于Ms，但不能大于Ms+50℃，以防F折出，一般在300-450℃之間。
3）焊接規范：采用小線能量施焊。
4）焊后冷卻：焊后應冷卻到100-150℃之間保溫0.5-1小時，使M轉變完成后再進行回火處理，不得在預熱溫度直接進行回火加熱。不得進行冷焊。
5）高溫回火：回火溫度不得大于Acr及原始回火溫度，恒溫時間，應保證B體完全轉變。一般為780-730℃，3.75-8min/mm為宜，恒溫時間最少不得低于40分鐘。
4.5 不銹鋼
4.5.1 存在的問題：
1）合金元素燒損
2）近縫區脆化。
3）熱裂，柱狀晶方向性嚴重，雜質偏聚。
4）晶間腐蝕。
4.5.2 措施：
1）采用超低碳不銹鋼焊條，如A002,A012.
2）采用有穩定劑的焊條，如A 132，A137對于耐腐蝕性要求低的鋼件可采用A 102，A107等，不含穩定劑的焊條。
3）采用的焊接規范應為小線能量，單層，單道焊。
4）焊前不預熱，焊后快冷。
5）坡口角度和間隙應盡量小些，不能隨意在工件上引弧。
6）采用鎢極氬弧焊工藝。
7）盡量減小結構中的拉應力。
8）對接頭進行穩定化處理，在800-850℃恒溫4小時后空冷。
9）焊接接頭進行固溶處理。在1050-1150℃恒溫1小時后空冷。
4.6 異種鋼
4.6.1 存在的問題
1）焊縫形成過濾層和焊縫稀釋，產生脆性層裂紋。
2）熔合區產生擴散層，減少接頭的壽命。
3）由于兩材料的物理性能的差異，產生較大的附加應力。
4）焊縫組織不易控制。
4.6.2 措施：
1）焊接材料：對于同類組織異種鋼，應選擇與合金量較低的母材成份相同的焊條或其中間成份的焊條。還可以采用中間成份焊條預過過渡層后，再用與合金含量較低的母材成份相同的焊條焊接。對于非A體易淬硬不同組織異種鋼，應采用接近合金含量較低的母材成份或介于中間并含有碳化物形成元素的焊條，對于A體不同組織異種鋼（其中之一材料的組織為A，另一材料為非A），必須采用A體鋼焊條或采用高Ni焊條預堆，當要求高溫強度高時，不得進行預堆。
2）預熱：對于同類組織異種鋼，預熱溫度應接近于合金含量較高的鋼的預熱溫度，非A體不同組織異種鋼與同類組織異種鋼對預熱的要求一致。對于其中之一為A體鋼的異種鋼，預熱溫度應等于非A體鋼側材料焊接時的預熱溫度值。
3）焊接工藝：采用手工鎢極氬弧焊和手工電弧焊，減少熔化比。減小電條或焊絲的直徑，厚壁（δ>12mm）結構的材料焊接時，焊條的直徑應小于4mm。對δ<12的材料，焊條直徑<?3.2mm。采用小的線能量施焊，在正常焊接速度和預熱溫度條件下，焊接時通過焊條的電流密度應在12-17A/mm2之間，可按H=（30-40）dH選用。采取多層、多道、對稱焊的形式，接頭的化學元素的成份差較大時，應預堆過渡層。
4）盡可能提高接頭的韌性、對于同一級別的焊條，應選用低氫型焊條，電源極性應為直流反極性連接，當接頭的強度要求不高時，可采用低強焊條焊接。
5）降低接頭的附加應力，減小結構拘束度，與工件對口無關的管道固定件應去掉。在加熱及冷卻時的溫度變化率應低于同質接頭。
6）熱處理：對于結構剛性大，淬硬傾向大的接頭，熱處理的起始加熱溫度應在100~ 150℃之間，對異種鋼接頭的處理主要是進行高溫回火處理，其回火溫度，對于同類組織異種負角度非Α同組織異種鋼，應接近淬硬傾向大，合金含量高的鋼的回火溫度。當接頭中兩種碳化物形成元素濃度差大時，選擇兩鋼回火溫度的中間值。
對于其中之一為Α體鋼偏向下限的回頭溫度值。
無論是哪類異種鋼接頭，其回火溫度值均不得高于兩中任一鋼Αcl。
在鋼的加熱和冷卻過程中，對于含Mo較少的Mn、Si、Cr、鎳鋼，應避免在250~400℃與500~6
00℃回火脆性區長時間停留，快速通過該區及475℃區。其它區域的加熱和冷卻應盡量較同質接頭慢些。溫度變化率為同質接頭70-80％。
7）采用預堆過渡層的焊條的化學成份應為：
（1）對同類組織和非Α不同組織異種鋼應選用充填焊條與高合金側母材成分之間的焊條。
（2）對其中之一為Α鋼的接頭應選用比Α體鋼合金含量更高的Α鋼焊條或高Ni焊條。
8）預堆層的厚度應不少4mm。
4.7 鑄鐵（灰口鐵）
4.7.1 存在的問題：鑄鐵的強度低，塑性、韌性差，極易產生白口和裂紋。對冷卻速度很敏感。
4.7.2 措施：
1）電弧冷焊時
（1）清理和制作坡口、要求同前
（2）焊接材料，對于焊接質量要求不高的鑄件，可采用Z100焊條；對于受力較大的工件的非機械加工面焊接、可采用Z116、Z117焊條；對焊接質量要求高的重要部件采用Z308、Z408焊條。盡可能選用較小的焊條直徑。
（3）采用小的焊接線能量，在正常焊接速度情況下，焊接電流IH=（28-32）dH選擇。
（4）采用短段、倒退、多層、多道焊接。每段焊道的長度采用Z100、 Z116、Z117時應為10~30mm。采用Z308- Z100408時應為30~50mm。采用直線運條，否則，焊條擺動的幅度應<4dn。
（5）嚴格控制焊件的溫度，保證在焊下一道焊縫之前，工件焊接部件不大于40℃溫差。
（6）在整個焊接部位，焊道應均勻分布，輪換施焊，降低焊接部件的溫度差。
（7）在熱狀態對焊縫錘擊，錘擊的頻率較快，隨著溫度的降低，錘擊的力度應逐漸減小。
2）電弧熱焊時：
（1）清理制做坡口同前。
（2）必須在水平位置施焊，背面放置襯板及制模.角焊縫慶使焊縫呈船形焊接。
（3）對鋼度較小的構件，應預熱到600~650℃，對鋼度較大的構件、應預熱到650~700℃，
（4）焊接過程中將部件的非焊接部位進行保溫。
（5）采用較大的焊接線能量施焊，電流密度一般為8~10A/mm2；
（6）（采用鑄鐵芯焊條?8-?14毫米。）
（7）預熱時的升溫率<200℃/H，且加熱均勻。
（8）焊接要一次完成。
（9）焊后工作應在保溫的條件下緩冷，降溫率應<100℃/H
3）氣焊時：
（1）清理制做坡口同前。
（2）必須在平焊位置施焊及制模；對角焊縫應放在船形位置焊接。
（3）采用鑄鐵芯焊條。
（4）火焰應為中性焰。
（5）采用堿性劑，氣劑201。
（6）盡量使焊縫整個表面保持較高的溫度。
（7）火焰及鑄鐵焊芯的攪拌應保證母材有足夠的熔深。
（8）焊接應一次完成。
（9）焊后工件應保溫緩冷。降溫率<100℃/H
4.8 鋁和鋁合金
4.8.1 存在的問題：
1）導熱性強，熱容量大，散熱損失大，易出現未焊透。
2）線脹系數大，易產生嚴重的變形。
3）熔池易滴落，焊縫成形差。
4）形成難溶雜質，易造成焊縫夾雜物。
5）易形成H氣孔。
6）熔化時難判斷、操作困難。
7）熔點及高溫強度低，時效的高強合金有較大的結晶裂紋傾向，在焊縫及半熔化氏易產生低塑性裂紋。
4.8.2 措施：
1）選用熱量集中的熱源，對于大厚工件采用交流氬弧焊，電弧焊。對小而薄的工件可采用氣焊。
2）選用適當的坡口尺寸。據工件厚度的不同選擇不同的坡口型式。δ=3-4毫米時不開坡口，δ<3毫米時采用卷邊焊，δ=4-12毫米時采用“V”60-90°坡口，δ>12毫米采用 “X”80°坡口 。
3）焊前裝配夾具墊板或制模，水平焊接。
4）工件及焊絲的清理同前，焊條按規定進行烘干。一般為150-1-2H0 。
5）焊前進行200-400℃預熱。對于薄板及小件采用Ar弧焊時預熱溫度可選較低值。
6）正確選擇焊接材料中，據不同的焊接按表 6選擇。
7）正確選用焊接參數，電弧焊按表 7選擇，手工氬弧焊按表 8選擇。
8）氣焊時，采用中必焰，左向焊法，搭接接頭應放在船形位置。
9）對氣焊及電焊后的焊渣應進行嚴格的清理。電弧焊時，應采用直流反極性連接。
表 6 不 同 工 件 材 料 材 質，不 同 焊 接 方 法的 焊 接 材 料 表
工件材料
交流TiG焊
電弧焊
氣 焊
材 質
焊 絲
焊 條
焊 絲
焊 粉
AI及性能要求
不高的AI合金
絲301
絲302
L109
絲301
絲302
氣劑401
AI-Si合金
絲311
L209
絲311
氣劑401
AI-Mn合金
絲321
L309
絲321
氣劑401
AI-Mg合金
絲331
L309
絲331
氣劑401
表 7 AI及AI合金手工電弧焊規范參數表
工 件
厚 度
坡 口
型 式
對 口
間 隙
mm
層 數
道 數
焊 條
直 徑
mm
焊 接
電 流
A
總層數
總道數
第幾層
幾層道數
<3
卷 邊
0
1
1
3.2
80-110
1
1
3-4
不開坡口
2
1
1
3.2
80-110
2
2
2背
1背
3.2
80-110
4-6
V
2
1-3
1
3.2
80-110
3
3
6-9
V
2.5
1-2
1
3.2
80-110
3
3
3
1
4
110-150
9-14
X
2.5
1-2
3-4
1
3.2
4
80-110
110-150
4
4
15-20
X
2.5
1-2
1
3.2
80-110
4-5
6-7
3-4
1
4
110-150
4-5
2
4
110-150
表 8 手工TiG焊參數表：（平焊）
工 件
厚 度
mm
坡 口
型 式
焊 層
數
焊 接
流IHA
焊接速度
wHmm/
min
鎢 極
直 徑
mm
焊 絲
直 徑
mm
氬 氣
流 量
mm
噴 嘴
直 徑
mm
1-1.2
I
1
65-80
300-450
1.6/2.4
1.6/2.4
5-8
8-9.5
2
I
1
110-140
280-380
2.4
2.4
5-7
8-9.5
3
I
1
150-180
280-380
2.4/3.2
3.2
7-10
9.5-11
4
V
1-2背
180-210
200-300
3.2/4.0
3.2/4.0
7-11
11-13
6
V
1-2
230-270
200-300
4.0/5.0
4.0/5.0
8-11
13-16
9
V
1-2
280-340
120-180
5.0
5.0
10-15
16
12
V
1-3
350-400
150-200
6.4
6
10-15
16
12
X
1-4背
340-380
150-250
6.4
5
10-15
16
注：弧長為1.5-4.0毫米，極鎢極伸長噴嘴長度為5-12毫米。其它位置時，IH應減小5-10％，WH應小20-30％。
10）焊接應一次完成。
11）其它要求見手工鎢極氬弧焊工藝。
4.9 銅及銅合金。
4.9.1 存在的問題：
1）導熱性高，操作困難。
2）熔合線近區晶粒易長大。
3）產生脆性共晶和雜質聚集。
4）近縫區產生氣孔和裂紋。
5）合金元素燒損。
4.9.2 措施
1）對于大而厚的工件采用能量集中的熱源，如電弧焊，氬弧焊。對于小而薄的工件可采用氣焊。
2）采用正確的坡口型式和尺寸，δ<4毫米的工件可不開坡口對接或卷邊焊；δ=4~10毫米的工件采用“V”型坡口，坡口角度為60-70之間，鈍邊厚度為0~1mm。間隙2~4mm。δ>10 mm采用“X”坡口。
3）δ>4mm的工件，應進行250~400℃的預熱。銅合金選擇較高的預熱溫度值，銅采用較低的預熱溫度值。
4）焊接極性的選擇，電弧焊采用反極性連接，ΤiG焊采用正極性連接。
5）焊絲的坡口清理，焊條的烘干要求同前面所述。
6）焊件的厚度較大時，可采用垂直或半垂直焊。（ΤiG焊）
7）焊縫后面應置墊板或制模，對于不要求焊縫透度可不采取此措施。
8）正確地選擇焊接材料，對于不同工件材質，不同焊接方法按表 9進行選擇
表 9 不同工件材質、不同焊接方法的焊接材料表
工 件 材 質
電 弧 焊
氬 弧 焊
氣
焊
焊 條
焊 絲
焊 絲
焊 粉
導電鈍銅
T107
絲201
絲201
粉301
銅
T107、T227
絲201-絲202
Qsi31、 QSn4-0.4
粉301
黃銅
T227 、T237
絲221-絲224
Qsi3-1
粉301
錫青銅
T237
QSn4-0.4
QSn4-0.4
粉301
Qsi
T237
Qsi3-1
Qsi3-1
專用焊粉
QAI
T237
QAi4
QAi4
粉401
注：粉X X X =氣劑X X X
QSi接專用焊紛配方：％
配方1 配方2：
藥 品
硼 砂
氟化鈉
藥 品
硼 砂
無水磷酸鈉
氯化鈉
成 分
90
10
成 分
72
15
13
9）正確地選用焊接參數，據不焊接方法按表 10、表 11選擇。
表 10 銅 合 金 手 工 電 弧 焊 參 數 表
工 件
厚 度
mm
坡 口
型 式
對 口
間 隙
mm
層 數
道 數
焊 條
直 徑
mm
焊 接
電 流
A
第n層
總層數
層道數
總道數
<3
卷邊
0
1
1
1
1
3.2
90-130
3-4
I
0-1
1
2
1
2
3.2
90-130
2背
1背
3.2
90-130
4-6
V
2-4
1-3
3
1
3
3.2
90-130
6-9
V
2-4
1-2
3
1
3
3.2
90-130
3
1
4.0
110-160
9-14
X
2-4
1-2
4
1
4
3.2
90-130
3-4
1
110-160
15-20
X
2-4
1-2
4-5
1
6-8
3.2
90-130
3-4
2
3.2
90-130
4-5
2
4.0
110-160
注：純銅焊接時焊接電流相應增加10-20％。
10）焊件應使焊縫處平焊位置，采用短弧，直線運弧。
表 11 TiG 焊 工 工 藝 參 數 （Cu及青銅氬弧焊）
工 件
厚 度
mm
坡 口
型 式
焊 層
數
第幾層
焊 接
流IHA
焊接速度
wHmm
鎢 極
直 徑
mm
焊 絲
直 徑
mm
氬 氣
流 量
V/min
噴 嘴
直 徑
mm
1
I
1
100-120
250-350
2.4
1.6
5-8
8-10
2
I
1
150-180
250-300
3.2
2.4
5-8
8-10
3
I
1-2背
190-210
200-280
4.0
3.2
7-10
9-11
4
V
1-2背
210-250
130-250
4.0
3.2/4.0
8-11
11-13
6
V
1-2
270-310
130-250
5.0
4.0/5.0
8-11
13-16
9
V
1-2
320-380
90-150
6.0
5
10-15
16
10-12
X
1-4背
400-440
110-160
6.0
5
10-15
16
11）采用Ar弧焊絲應置于電弧與母材之間。
12）黃銅采用TiG焊時，應比表16-4-6的電流值小20％。
13）純銅和銅合金結構剛性較大時，可用平頭錘快速擊錘焊縫消除應力，但錫青銅不得錘擊和沖擊。
14）氣焊時銅及青銅要采用嚴格的中性焰，黃銅應用輕微的氧化焰。
5 焊后熱處理工藝
5.1 需要焊后熱處理的焊接接頭：
1）δ>30mm的低碳鋼管件。
2）δ>32mm的低碳鋼壓力容器及結構。
3）δ>28mm的普低鋼壓力容器及結構。
4）耐熱鋼管件及結構。
5）堆焊焊條的堆焊結構。
6）強腐蝕介質中的受載不銹鋼結構及黃銅結構件。
7）含H量較高的焊縫結構。
5.2 在焊前預熱、焊后保溫緩冷及結構應力較小的條件，可不進行熱處理的焊接接頭
1）δ≤10mm的15M03、13CrM044 、15 Cr M0管、板結構。
2）δ≤6mmd≤89mm的10 Cr M09 910管件及結構。
3）冷卻水A體不銹鋼管道不進行焊后高溫回火處理。
5.3 對不同的材料及結構采取不同的熱處理方法。
1）對于低碳鋼及低碳低合金鋼剛性結構，在強腐蝕介質中存在拉應力作用的不銹鋼結構，在氯化物的介質中使用的黃銅構件，焊后均應進行去應力處理。
2）對于已出現б相的A體不銹鋼接頭應進行固溶處理。
3）對于有析出б相傾向的A體不銹鋼，焊扣應進行穩定化處理。
4）對于淬硬傾向較大的合金鋼及堆焊材料，焊后應進行高溫回火處理。
5.4 熱處理熱源的選擇，本著使接頭各點間由于熱處理加熱形成的溫差應力與其它應力總種小于材料的強度極限的原則及所需熱源功率的大小進行選擇。
1）對于淬硬傾向小，結構剛性較大的鋼結構進行消氫處理和去應力處理，可以采用火焰加熱。
2）對于淬硬傾向較大的鋼種，結構應力較小時 ，可采用電阻爐，遠紅外線爐加熱。
3）對于淬硬傾向很大或淬硬傾向較大，結構應力也較大的鋼種及結構采用感應加熱。各種鋼結構采用的熱處理熱源如表 12.
5.5 熱處理規范參數選擇：
1）熱處理溫度見工程一覽表附表16-3及堆焊材料的熱處理溫度表附表16-4，異種鋼接頭的加熱溫度應低于低合金側母材的Acl,并盡可能靠近高合金側母材的熱處理溫度的要求值。
2）恒溫時間應不同材料的不同厚度進行選擇，常見材料熱處理恒溫時間見附表16-3.附表16-4，及附圖16-3.
3）升溫率和降溫率的選擇，升溫率應使焊接接頭內外任意兩點間的溫差≤50℃，對于堆焊的硬質合金其溫差≤40℃，降溫率應使焊接接頭中的殘余應力在允許的范圍內。升溫率和降溫率可依據附表16-3及附圖16-3進行施實，在一覽表及工藝曲線上查不到的，按250×250/δ℃/計算，且不大于300℃/Η，對于結構用鋼溫度降至300℃以下時，可使其在保溫材料中自然冷卻，不再進行控溫操作。
5.6 加熱寬度
對于對接焊縫、角接焊縫，應自焊縫中心起母材兩側≮3в，且≮30mm，（B為焊縫寬度，）對于堆焊層，應比堆焊部位增加25-30 mm，或進行整體加熱。
發熱元件的寬度應比加熱每側增寬20~30mm。當工件厚度δ<25mm時，采用較小值，當δ>25mm時采用較大值 。
表 12 各種熱源所適應的材料及厚度
材 料 類 別
不同熱源火焰適應的工件厚度
單位：mm
火 焰
電阻、紅外線爐
電感應爐
低碳鋼、普低鋼
δ<20
δ=20-35
δ>35
中碳鋼、中低合金鋼
δ<12
δ=12-20
δ>20
高合金結構
δ≤10
δ>10
堆焊焊層
各種厚度
5.7 保溫層的寬及厚度：其寬度應比發熱元件每側增寬120~240mm，且增寬值>保溫層厚度。厚度與預熱要求相同。
5.8 保溫材料：采用硅酸侶保溫材料。
5.9 對熱源功率的要求：應使熱源輸出功率大于頭加熱所需功率。材料加熱需要的功率可由以下兩式概算：
1）Q=K.W.C（T-To）
P=Q/0.24t
式中：P—加熱所需功率，單位：KW
Q—被加段加熱到T時所需熱量。
單位：KcaL。
K—熱損失系數，一般為2.5~3.5.
W—被加熱段重量、單位：kg
C—比熱、單位：KcaL/kg℃
T—熱處理溫度、單位：℃
To—初始溫度、單位：℃
t—加熱所需時間。單位：S
2）P=AD√S---
A=K.（T/620）2
式中：P—加熱所需功率、單位：KW
D—管徑、單位：m
S—工件厚度。單位：mm。
T—加熱溫度。單位℃
Κ—絕熱消耗系數。內外絕熱時，Κ=5，外絕熱時Κ=10，無絕熱時Κ=15.
5.10感應加熱參數計算：
1）加熱器內徑：Dc=D+2δ
式中：D=管徑。mm
δ—絕熱層厚度mm
2）加熱線圈匝數及其截面積計算：
被加熱段電阻：R=PL1S0(Ω).
被加熱段電流：I=√P/R-------（A）
被加熱段感應電勢：E=P/I0COS?(V)
式中：ρ—電阻率（Ωcm2/cm）
L—管長度（cm）
S0—有交通電截面，工頻S0=0.2 B。
B—加熱寬度（cm）
P—需加熱段功率（W）
COSф---功率COSф=0.6
感應線圈匝數：N=U/E（匝）
感應線圈電流：I=E/U.Io(A)
感應線圈堆面積：S=I/I(mm)2
式中：U—感應線圈兩端電壓/（V）
i—許用電流密度、（A/mm2），銅為i=2.5A/ mm2,鋁為i=1.5A/ mm2
5.11 電阻加熱：據加熱所需的功率，外形尺寸按附表16-6選用。
5.12 測溫及控溫
1）測溫，對于電阻冖，紅外線爐，感應加熱 ，應采用固定熱電偶測溫。對于火焰加熱，采用點溫計間斷測溫。
2）測溫點的設置，對于δ>25工件自焊縫到邊緣至少有兩個測溫點。對熱處理條件要求嚴格的材料，應另外裝設不少于兩個的備用測溫元件。測溫原件應分別布置在下部、上部、焊縫及要求加熱寬度的邊緣。
3）控溫、對于采用電阻爐，紅外線爐，感應加熱的主蒸汽、再熱蒸汽，給水管道及其它硬淬傾向大的中、高合金鋼工件應采用自動控溫裝置控溫及記錄。對于其它熱處理要求不十分嚴格的薄壁中、低合金及低碳鋼工件可以采用人工控溫方式進行控溫和記錄。
4）熱處理用的全部儀器、儀表、設備及其附件在使用前進行檢查和校驗。
5.13 熱處理結束后：在所處理的接頭上打上熱處理工的代號鋼印。整理好記錄交給班組存檔。
5.14 熱處理中注意的幾個問題：
1）當工件厚度>50mm時，易裂紋的材料應進行中間去應力處理。每25mm進行一次，溫度為520-560℃、恒溫0.5H，其它參數同前。
2）避免加熱溫度達到Acl，對于有較大軟化傾向的鋼禁止超過原始處理溫度
3）對于含有強碳化物形成元素如V、C、Mo、Ti、Nb的鋼，應避開（避免長時間停留）600℃左右的再熱裂紋敏感區。
4）對于F體耐熱鋼，應避開475℃及650-850℃脆化區。
5）“A”體耐熱鋼應避開500-875℃脆化區。
6）補償導線必須與熱電偶相匹配。
7）測溫儀表必須與測溫元件相匹配。
6 焊接及熱處質量檢查和質量標準`
6.1 質量檢查
1）所有的焊接過程中，均應對其各層道的表面進行焊工自檢，對于重要的接頭應做氬弧打底層的檢查或中間檢查，出現問題應處理完善后方可進行下道工序。
2）必要時應根據實際情況，進行代樣斷面、機械性能及金相方面的檢查。
3）焊接接頭的檢查方法，范圍及數量見表 13.
表 13 焊接接頭的檢查方法、范圍及數量
檢查方法
范 圍
數 量
備 注
外 觀
全部焊接接頭
100％
熱處理后硬度
D<194及δ<12（mm）
5％
代 樣
D≥194及δ>12
100％
無損探傷
主蒸汽、再熱蒸汽、給水管道及等參數管道工作溫度>450℃，直徑>159mm的蒸汽管道、除氧器
100％
質量可靠性低時按水電部（金屬焊縫射線篇）I級標準
主蒸汽，再熱汽管道的疏水管道的低壓側。高壓加熱器疏水管道。給水管道的放水和高壓側。工作壓力>100kg/cm2及工作溫度>450℃、直徑≤159mm的管件。工作溫度=300~450℃，直徑>159mm的蒸汽管道。工作壓力>60kg/cm2熱水管道。P>25kg/ cm2 油管道
25％
P<16 kg/ cm2 低壓溶器、直徑>76mm的汽、水、油管道
25％
Ⅱ級
4）當δ<21mm的管子只作超聲波檢查時，還應作≮20％的射線檢查。
5）合金鋼焊縫經熱處理后應進行硬度檢查。
6）外觀焊縫不合格時，不能進行其它項目的檢查。
7）對于檢查不合格的項目做雙倍復檢，復查仍有不合格者，該批接頭為不合格。
8）工程中不合格焊縫應進行返修。
9）熱處理不合格焊縫應重新處理。
6.2 質量標準
6.2.1 外觀質量標準：
1）焊縫邊緣應園滑過渡到母材，外形尺寸允許值見表 14
2）焊縫表面缺陷合格范圍見表 15.
3）焊縫角變形允許范圍見表16-
表 14 焊縫外形尺寸允許值 單位：mm
焊 縫
型 式
加強面高度
加強面高低差
焊縫寬度
焊 腳
平 焊
其 它
平 焊
其 它
比坡口單側增寬
尺寸差
≯3
≯4
≯2
≯3
1-2
≯2
≯3
0-3
表 15 焊縫外表缺陷允許范圍
缺陷名稱
允 許 范 圍
裂紋、未熔合、表面氣孔和夾渣
不允許
咬邊
深度：≤0.5mm
總長度：板件≤焊縫總長10％，管件≤焊縫總長的10％，且≤40mm
內凹、未焊透（代樣）
深度：≤0.1倍壁厚
總長度：≤焊縫總長10％
氬弧焊打底不允許未焊透
焊瘤（管件代樣）板件
板件及直徑<108mm管件，其高度≤3mm，直徑<108mm管件，滿足通球檢驗標準
表 16 焊 接 角 變 形 允 許 范 圍
焊件類別
偏差值
示意圖
mm
0
αmm
mm
板件
≯3°
---
管件
直徑<100
---
≯1
直徑≥100
---
≯2
6.2.2 焊接接頭機械性能應符合表 17標準
表 17 焊 接 接 頭 機 械 性 能 標 準
試驗項目
合 格 標 準
抗拉強度
不低于母材規定值下限
冷 彎
碳素鋼90°d=2δ
合金鋼50°d=3δ
D彎軸直徑
δ：試樣厚度
沖擊韌性
kg.m/cm2
碳素鋼≥6
合金鋼≥5
熱處理后硬度
HB
≤母材硬度+100、、且≤350
注：（1）堆焊材料的硬度要求除外。
(2) 彎到規定角度后，拉伸部位上的橫向裂紋≯1mm，縱向裂紋≯3mm
（3）焊縫斷口不允許有超過折斷面檢查允許范圍的缺陷。
（4）需做熱處理的焊縫應先做熱處理。
表 18 折 斷 面 和 金 相 宏 觀 檢 查 標 準 單位：mm
缺 陷 種 類
厚 度
≤6
>6
內凹
深度≯25％δ，且≯1
深度≯20％δ，且≯2
單個氣孔
徑向≯25％δ或1.5
軸向，周向≯2
徑向≯25％δ或4
軸向，周向≯30％或≯2
壁厚方向同一直線上各種缺陷總和
≯25％δ且≯1.5
≯25％δ、且≯4
裂紋、未溶合
不允許
根部未焊縫
總長度≯10％周長，深度≯15％δ，且≯1.5
沿壁厚度方向同一直線上各種缺陷的總和
每1cm2 ≤0.8直徑氣孔或夾渣不超過5個或總面積不超過3mm2。沿園周（或長度）方向10倍壁厚的范圍內，氣孔和夾渣的累計長度不超過壁厚（相鄰缺陷間距離超過最大缺陷長度的5倍時，則按單個論）
6.2.3 焊接接頭折斷面和金相微觀標準應符合表 18規定。
6.2.4 金相微觀標準：
1）無裂紋
2）無過燒組織。
3）在非馬氏體鋼中，無馬氏體組織。
6.2.5 焊縫射線檢驗評級標準：
1）有裂紋或未溶合的焊縫為IV級。
2）氣孔（包括點狀夾渣）的評級標準
（1）也按評片標準尺上的10×20計數范圍框進行點狀缺陷計數。
（2）單個氣孔（包括點狀夾渣）最大直徑不得超過壁厚的三分之一。
（3）點狀缺陷評級標準見表 19
表 19 點 狀 缺 陷 評 級 標 準
級 別
不同壁厚時的缺陷點數
壁 厚 mm
2~6
>6~10
>10~20
>20~50
>50~120
Ⅰ
1
2
3
4
6-10
Ⅱ
3
5
7
10
12-18
Ⅲ
5
7
10
14
20-26
Ⅳ
>Ⅲ標準者
（4）不同尺寸的氣孔或點關夾渣按表 20的系數進行折合。
表 20 點 狀 缺 陷 計 數 換 算 系 數
直徑（mm）
≥0.5
>0.5-1
>1-1.5
>1.502
>2-3
>3-4
>4-6
>6-8
點系數
0.5
1
2
3
4
7
12
20
（5）對于小徑管，沿焊縫厚度方向有針狀孔時評為不合格。
3）條狀夾渣群的評級標準見表 21，當焊縫長度<12δ（Ⅱ）或6δ（Ⅲ）時、條狀夾渣群總長可按比例折算，如持算的夾渣長度小于單個條狀夾渣長度時，按單個條狀夾渣允許值評級。當夾渣長度比>3或長度≥4mm時，視為條狀夾渣。
表 21 條 狀 夾 渣 群 評 級 標 準
級 別
單 個 長 度（
mm）
夾 渣 間 距
（mm）
條狀夾渣群總長度
（mm）
Ⅰ
0
0
0
Ⅱ
1/3T最小為4
最大≯20
<6L
≥6L
不超過單個夾渣長度在任何12δ焊縫長度內≯δ
Ⅲ
2/3 T最小為6
最大≯30
<3L
≥3L
單個夾渣長，在任何6δ焊縫長度內δ
Ⅳ
大于Ⅲ級標準者
注：L---兩相鄰夾渣中較大者尺寸，δ---壁厚。
4）根部未焊透評級標準：
（1）對d≤76mm管的未焊透按表16-6-10規定評級。
表 22 d≤76mm管根部未焊透評級標準
級 別
未焊透深度占壁厚的百分比（％）
連續或斷續未焊透總長占焊縫周長的
百分比（％）
Ⅰ
0
0
Ⅱ
≤10
≤10
Ⅲ
≤15
≤10
Ⅳ
大于Ⅲ級標準者
（2）d>76mm管焊縫根部未焊透按表 23的規定評定。
5）焊縫質量的綜合評級：
（1）在12δ焊縫長度內幾種缺陷同時存在時，應先按各類缺陷分別評級，最后綜合評級。
（2）如有兩種缺陷，應將其級別數之和減1作為缺陷綜合的焊縫質量等級，如有三種缺陷，應將其級別之和減2作為缺陷綜合的焊縫質量等級，依次類推。
（3）管道、聯箱等環形焊縫，應以整個焊縫的周長進行質量評判。分段透照的焊縫應將底片搭接部位搭接起來進行評判。
表 23 d>76mm根部未焊透評級標準
質 量
等 級
未 焊 透 深 度
連續或斷續未焊透總長
（mm）
占壁厚百分比
（%）≯
極限深度
（mm）≯
Ⅰ
0
0
0
Ⅱ
10
1.5
間距<6L時，不超過單段未焊透長間距≥6L時，在任何12δ焊縫長度內≯δ
Ⅲ
15
2.0
間距<3L時，不超過單段未焊透長
間距≥3L時，在任何6δ焊縫長度內≯δ
Ⅳ
大于Ⅲ級標準者
注：L---未焊透長度，δ---壁厚
表 24 d≤76mm管根部內凹評級標準
級 別
內 凹 深 度
內凹總長占焊縫周長的百分比（％）
占壁厚百分比（％）極限深度mm
Ⅰ
≯10
≯1
≯30
Ⅱ
≯15
≯2
≯30
Ⅲ
≯20
≯3
≯30
Ⅳ
大于Ⅲ級標準者
注：內凹總長為連續或斷續內凹的總和。
表 25 d>76mm管根部內凹評級標準
級 別
內凹占壁厚百分比（％）
內凹總長占焊縫總長的百分比（％）
Ⅰ
≯10
≯
Ⅱ
≯15
≯25
Ⅲ
≯20
≯25
Ⅳ
大于Ⅲ級標準者
6.2.6 焊接試樣取樣及規格。
1）取樣：
（1）用機械方法取樣，否則應將氣割等切口的HAZ區去掉5mm以上。
（2）板件試樣切取部位見圖 2.
1— 面彎試樣
2—斷口試樣
圖 2
（3）水平固定管焊縫的切取位置見圖 3.垂直固定管焊縫不作規定。
1.2—拉力試樣。
3、6、9—折斷面試樣
4、5--彎曲（面彎、背彎）試樣
7、8—金相試樣
圖 3
2）試樣規格：
（1）拉力試樣規格如 4及表16-6-14
L1—按試驗機確定。
圖 4
表16-6-14 拉力 試 樣 規 格 尺 寸 （mm）
試樣厚度δ
B
L
L1
≤4.5
15±0.5
50+2 L1
按 試 驗 機
確 定
>4.5~10
20±0.5
60+2 L1
（2）冷彎試樣規格如圖 5.
δ—試樣厚度
D—彎曲直焊
β=1.5δ
L= D+2.5δ+80
圖 5
（3）金相試樣規格如圖 6.
δ—壁厚
B—10—20mm
L—試樣長度，包括焊縫及基本金屬
圖 6
（4）斷口檢查試樣規格見圖 7
δ1=1/4δ
B=2δ且≮10mm
圖 7
（5）沖擊試驗試樣規格見圖 8
圖 8
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