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上海霆钢金属集团有限公司

ACH/MMA装置中，共有锆管m，壁厚为2.11~3.5mm。锆管的制造标准为ASMESBR60，其供货状态为退火，化学成分及力学性能要求如表1、表2所示。

金属锆容易与氧反应形成非常稳定的氧化物，造成脆化；高温下对氧、氮、氢的溶解度大，溶解在锆的空隙时，溶入少量的氧和氮会明显提高金属的硬度，而溶入少量的氢则会降低金属的韧性并提高金属的缺口敏感性。因此，必须在高纯度惰性气体保护下或在良好的真空环境中进行焊接。经过反复试验后，通过自制的拖罩进行保护，得到性能良好的焊缝，现将试验过程介绍如下。

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试验过程

（1）焊前准备焊接材料选用与母材成分相匹配的焊丝，即ERZr2，φ2.5mm。其化学成分如表3所示。保护气体采用99.99%的氩气。

焊件切割及坡口加工采用机械方法，且加工速度要缓慢，坡口形式及尺寸如图1所示。为防止局部温度过高，可采用水冷却。对坡口及其边缘20mm范围内的金属应进行清理，使之露出金属光泽。清理方法：用锉刀去掉机械加工产生的毛刺；用角向磨光机打磨后，再用硬质合金旋转锉将氧化层打磨干净。坡口及焊丝表面油脂等脏物的清洗采用丙酮或乙醇，清理后的焊件及焊丝应及时进行焊接。清洗后拿放时必须戴棉质洁净手套。

不同管径的管道焊接时需制备不同规格的拖罩。拖罩的宽度和长度应根据管径和壁厚制作，一般宽度为70mm左右，应为整体的，如图2所示；为保证拖罩内的氩气呈稳定的层流状态在拖罩内部衬上筛网，如图3所示；拖罩与焊把衔接处如图4所示。定位焊在打底完成后用硬质合金旋转锉磨掉，并重新清洗。

（2）焊接工艺要求采用直流电源、正接法。对焊缝及热影响区的正反面都应进行保护。反面采用常规的充氩保护，正面采用拖罩和喷嘴同时进行保护。拖罩应随着焊炬一起移动。拖罩与焊件的间隙越小越好，以15~20mm为宜。焊接时尽量采用大直径的喷嘴，一般为f12~f20mm，以便保护熔池金属。送气时间：焊前和焊后分别提前、滞后2min。

焊接时宜采用短弧、摆动焊，较大电流和较快的焊接速度，且电弧尽量倾向于母材侧，避免夹钨。如有夹钨应消除。焊接过程中焊丝应始终处于氩气保护状态，熄弧后不能马上暴露在大气中，应在焊缝脱离保护时同时取出。如有氧化去除后方可继续使用。焊接参数如表4所示。

（3）焊接工艺评定根据上述要求焊接的焊接试板，按《钢制压力容器焊接工艺评定》JB—及NB/T—的评定方法，对接头质量进行了检测。其射线检测结果符合《承压设备无损检测》JB中的Ⅰ级质量标准。其力学性能检测结果如表5所示。

结语

（1）采用自制的拖罩进行保护，不仅能够满足焊接质量要求，而且可节约一次性焊接设备投入成本。（2）从表5可看出，采用上述工艺焊接的焊接接头其抗拉强度虽高于母材，但弯曲试验合格，完全满足了材料的塑性要求。（3）用此方法焊接的锆管道在年当年已投入运行，至今运行良好，没有发生任何质量问题。

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