锆及锆合金的焊接.
锆及锆合金的焊接
（一）错及错合金的焊接1、一般规定<1>本章适用于错及错合金管道的焊接施工。
<2>本章适用于鸨极惰性气体保护电弧焊方法。
2、焊前准备<1>焊接材料的选用应符合下列要求：<1.1>焊缝金属的力学性能不应小于相应母材退火状态标准规定的下限值，焊接工艺性能应良好，焊缝的使用性能应符合相关标准和设计文件的规定。
<L2>保护气体应选用氤气、氨气或氨和氮的混合气。
<2>焊件坡口制备应符合下列规定：<2.1>焊件切割及坡口加工应采用机械方法，加工速度应适当，应防止过热氧化。
当采用等离子切割管子时，应采取防止管子内外表面被污染的措施，并应采用机械方法去除污染层。
<2.2>对坡口及其边缘20mm范围内的金属表面应进行机械清理，并应使其露出金属光泽。
<2.3>坡口表面及两侧20mm范围内外表面及焊丝表面应采用无水酒精或丙酮等溶剂清除油脂、水分、灰尘等杂物，不得采用含氯的溶剂清洗焊件。
<2.4>清理好的焊件应立即施焊。
当清理超过4小时未焊时，且无有效的保护措施，则焊接前应重新清理。
<3>管道对接焊件组对时，内壁错边量不应大于接头母材厚度的10%,且不应大于1mm。
<4>定位焊应符合下列规定：<4.1>定位焊的焊接工艺应与正式焊接相同，并应由合格焊工施焊。
<4.2>定位焊缝应均匀分布，焊缝高度不得超过管壁厚的2/3o<4.3>定位焊缝不得有裂纹、气孔或不允许存在的氧化变色等缺陷。
3、焊接工艺要求<1>错及错合金焊接应采用直流电源、正接法。
焊接位置宜采用转动平焊。
<2>宜选用偏大的焊接电流和较快的焊接速度，层间温度应低于IOO0Co<3>错及错合金内外表面的焊接区域均应采取有效的气体保护措施，且应符合下列规定：<3.1>应采用大直径的焊炬喷嘴保护熔池,焊炬喷嘴直径宜为12mm-20mm,喷出的氨气应保持稳定的层流状态；<3.2>当采用焊炬拖罩保护热态焊缝和热影响区的外表面时，焊炬拖罩的形状和尺寸应根据焊件尺寸和接头型式确定，应采用导热性能较好的材料制作。
锆材焊接施工新技术
锆材焊接施工新技术1 前言我公司在承建镇化醋酸装置工程中，首次遇到稀贵金属锆（Zr）702材质管道的焊接工作，工程锆、哈氏合金管道焊接量较大，约5000多DIN，管径1/4—24″不等，各种管径规格、尺寸、形状不等的焊缝均有。
目前，锆材的焊接对我公司来讲尚属受次，国外也仅有几家公司接触过，国外相关的焊接技术资料报道也少见。
我公司通过与合肥通用机械研究所合作，经过4个月的焊接理论实践的培训，对锆材的焊接工艺及特点有了部分了解，本文对锆材702工艺管道的焊接作如下论述。
2 锆及锆合金焊接性锆在元素周期表中属Ⅳ副族金属，在地壳中蕴藏量仅为0.025%，是一种银白色金属，其主要物理性能见表1所示：程，锆在许多有机酸、无机酸、强碱和熔融盐中具有优异的耐蚀性和良好的导热性，因此，锆及其合金也是化工工程中最好的耐腐蚀结构材料。
锆702属非合金级工业纯锆，其化学成份和机械性能见表2，表3所示：锆与锆合金焊接性良好，锆的热膨胀系数小，因此焊接变形小，锆的弹性模量小，因此焊接残余应力也小，锆对焊接裂纹敏感性低，液态锆流动性很好，但是，锆在高温下化学活性大，极易与大气发生反应，200℃开始吸氧，300℃开始吸氢，400℃开始吸氮，温度越高反应越加剧烈，这些元素存在焊缝中，使得焊缝金属中脆性的针状组织增加，此外，锆在400℃以上与碳或碳的化合物反应形成碳化物，使得焊缝疏松、变脆和易于晶间腐蚀。
因此，焊前应清理焊接接头附近的油、脂及其它碳氢化合物，并用高纯度的惰性气体对焊接接头进行保护。
锆材的工艺管道焊接接头质量好坏，可根据焊缝及热影响区表面颜色来判断，效果的好到坏的颜色依次为：银白色→微黄色→褐色→兰色→灰白色。
因此，锆材在焊接前，对保护气体的纯度、保护气流量大小、主喷嘴直径大小、尾部拖罩、侧保护罩的保护效果，均应反复试验直至达到良好的保护效果。
由于锆的熔点高，热溶量小，导热性差，因此焊接熔池积累的热量多，熔池尺寸大。
锆材(Zr702)焊接
6、锆材焊接工艺改进 、
锆材管道焊接过程中，保证焊接质量的重 要因素在于充分的氩气保护和及时的散热， 通过对江苏索普（集团）有限公司二期醋 酸工程的施工，为我们对锆材的焊接积累 了丰富的经验，此次对江苏索普（集团） 有限公司醋酸三期工程锆材管道的施工， 我们充分利用了先前积累的经验，并在此 基础上对锆材管道的焊接工艺进行了改进, 主要表现在以下几个方面：
4、引弧前，喷嘴及正反面保护装置应提 前供气，并足以排除气路及保护装置内空 气和吸附的潮气。背面提前通气量推荐为 10倍所需排除的空气体积。熄弧后，喷嘴 及正反保护装置应继续通气，直到焊区金 属冷却到300℃以下为止。
5、焊接过程中，焊丝加热端应始终保持 在氩气保护区内，如接触空气则应切除焊 丝端至少25mm。 6 6、手工焊时应保持焊丝均速送进，避免 焊枪横向摆动。
1.3锆材的焊接特性 1.3锆材的焊接特性 1、锆的熔点高于钛， 密度比钛大，而比 热比钛小， 因此焊接时热输入比钛略大。
2、锆的热导率比钛略大，但比铁小的多， 与奥氏体不锈钢接近，属导热性较差的材 料。在高温下，锆易与02，N2，H2反应， 与氢气在200℃可生成ZrH2 ，在大约3l5℃ 的氢气中，锆会吸收H 而导致氢脆，与氧 气在300 ℃可生成ZrO3，在大约550℃以 上，与空气中的氧气反应生成脆性氧化膜， 在700 ℃以上，锆吸收氧气而使材料严重 脆化； 在600℃ 锆吸收氮气而生成ZrN， 为避免焊接区域长时间高温停留造成的不 利影响，应采用小的焊接参数。
摘 要：江苏索普（集团）60万吨/年醋酸 三期工程由于工艺介质腐蚀性较强，在生 产中使用了较多的耐腐蚀性较强的锆材， 且锆材管道的规格有21种，壁厚等级有 SCH10S,SCH40S,SCH80S三个等级，焊 接条件各不相同，所以锆材的焊接情况将 直接关系到装置的稳定生产。本文将主要 介绍锆材的特性，锆材的焊接及锆材焊接 过程中的技术进步。 关键词：锆材，焊接，上）
锆材焊接技术
锆材焊接技术锆材焊接技术是一种常用的金属焊接方法，广泛应用于航空航天、核工业、化工以及医疗等领域。
锆材作为一种重要的结构材料，具有优良的耐腐蚀性、高强度和良好的加工性能，因此在许多关键领域都有着重要的应用价值。
本文将从锆材焊接的原理、方法和应用等方面进行探讨。
一、锆材焊接的原理锆材焊接的原理是通过加热和加压的方式将两个或多个锆材件连接在一起。
焊接过程中，焊接材料和基材会在高温下熔化并相互融合，形成一个坚固的连接。
焊接过程中，焊接区域的温度会升高，焊接材料会发生相变，形成焊缝。
焊缝的形成和性能直接影响焊接接头的质量。
二、锆材焊接的方法1. 电弧焊接：电弧焊接是锆材焊接中最常用的方法之一。
该方法利用电弧加热将锆材熔化，并利用焊条或焊丝填充焊缝。
电弧焊接适用于锆材与锆材、锆材与其他金属材料的焊接。
2. 惰性气体保护焊接：惰性气体保护焊接是一种常用的焊接方法，可以有效避免焊接区域与空气接触，减少氧化反应。
常用的惰性气体有氩气和氩气混合气体。
惰性气体保护焊接适用于锆材的高质量焊接，可以获得较高的焊接质量和良好的焊缝形态。
3. 激光焊接：激光焊接是一种高能量密度的焊接方法，可以实现焊缝的快速熔化和凝固。
激光焊接具有焊接速度快、热影响区小等优点，适用于对焊接质量要求较高的锆材焊接。
三、锆材焊接的应用锆材焊接技术在航空航天领域得到广泛应用。
在航空发动机中，锆材焊接可以用于连接复杂的结构件，提高发动机的工作效率和可靠性。
此外，锆材焊接还可以用于制造航空航天器的燃烧室、涡轮叶片等关键部件，提高航空航天器的性能和可靠性。
在核工业领域，锆材焊接技术也发挥着重要作用。
核电站中的锆合金燃料棒需要进行焊接，以保证燃料棒的密封性和耐腐蚀性。
锆材焊接技术可以保证焊接接头的质量，提高核电站的安全性和可靠性。
锆材焊接技术还被应用于化工和医疗领域。
在化工领域，锆材焊接可以用于制造耐腐蚀的反应器和容器，提高化工生产设备的使用寿命。
在医疗领域，锆材焊接可以用于制造人工关节和牙科种植材料，提高医疗器械的生物相容性和可靠性。
钛及钛合金、锆及锆合金熔化焊焊工技能评定方法总结(2018-2021年适用)
钛及钛合金、锆及锆合金熔化焊焊工技能评定方法总结4符号和缩略语4.1概述填写焊工资格证书时，可使用下列符号及缩略语。
4.2试件a 焊缝计算厚度; BW——对接焊缝；D ——管外径；FW——角焊缝；P ——板；t ——板厚或管壁厚;z ----------- 焊脚尺寸。
4.3焊接材料nm ------- 无填充金属；wm ------ 有填充金属。
4.4其他bs ------- 双面焊；gg ------- 焊缝背面清根；mb ——带衬垫焊接；nb ——无衬垫焊接；ng ——焊缝背面不清根; ss 单面焊；si --------- 单层焊；ml ------- 多层焊。
5主要参数及范围认可5.1概述焊工的技能评定以主要参数为基础，本标准规定了每个主要参数的认可范围。
如果主要参数超出了认可范围，则需要对该焊工另做技能评定。
考试应采用标准试件，并具有实际结构的代表性。
5.2焊接方法本标准适用的焊接方法（其代号参照GB/T 5185）如下：131——熔化极惰性气体保护电弧焊（MIG）；141——鸨极惰性气体保护电弧焊（TIG）；15——等离子弧焊（PAW）。
每项考试一般只认可一种焊接方法。
改变焊接方法需要进行新的考试。
允许焊工通过焊接一个组合焊接方法接头试件，取得多种焊接方法的认可。
如：TIG焊打底，MIG填充的单面焊对接接头（带衬垫），可以采用下列任一方式考试：a）组合认可：根部焊道用TIG焊，填充焊道用MIG焊的组合焊接，各种焊接方法各自按其厚度认可；b）单独认可：根部焊道采用TIG焊认可，后续焊道采用带衬垫的MIG焊或双面焊认可。
5.3焊缝种类（对接焊缝及角焊缝）考试的焊缝为对接焊缝和角焊缝两类。
焊缝的认可范围参见表1,且符合下列准则：a）管对接焊缝（外径D>25 mm）适合于板对接焊缝。
b）板对接焊缝在下列条件下适合于管对接焊缝：——管外径DA5OO mm,相应焊接位置；——管外径D三150 mm,仅平焊（PA）或横焊（PC）位置。
Zr702锆合金焊接工艺及组织性能的研究
２ ０ １ ３年第 １期 ６ ５
ｒ
蜉掳 生产应用
在使 用前 要进行 抛磨 、 清洗 ， 用 丙酮擦 洗 和干燥 。
在焊接试验 中选用 了较低 的焊接热输入、 便 于进 行 气体 保 护 的手 工 钨 极 氩 弧 焊 的方 法 ， 利 用 大 口径 的
焊枪 喷嘴 和焊缝 外保 护拖 罩 及 底部 充 氩 的措 施 进 行 焊 缝保护， 以隔 离 空气 达 到焊 缝 不 被 氧 化 和避 免 吸 收 有
管材、 线材 、 棒材和铸件 、 锻 件 等 ｊ 。锆 的 热 中子 吸 收
２ 试 验方 法
截 面和 良好 的强 度 ， 是 核应 用 的 理 想 材 料 。锆 合 金 以 其优 异 的核性 能 被用作 核 电站 水冷 反 应 堆 的燃 料包 壳
材料 和其 它 堆 芯 结 构 材 料 及 核 反 应 堆 的压 力 管 材 料 ，
２ ． ０ ０ ． ０ ９ ９ ０ ． ０ ２ ０ ． ０ ０ ８ ０ ． ０ ０ １ ０ ． １ ５ ０ ． ０ １ 余 量
用Ｅ － ２ ］ 。锆及锆合金共有 ５种牌号 ， 它们 中的每一种
都 具有 优 良的耐 蚀 性 能 ， 这几 种 牌 号 材 料 的物 理 和力 学性 能仅有 略微 差 别 。在 化 工 中广 泛 应 用 的 是 Ｚ ｒ ７ ０ ２
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ６— ２ ７
的升高而增强＿ ８ Ｊ ， 当锆及其合金在吸收一定数量的氧 、 氮、 氢等气体杂质后 ， 其力学性 能急剧下降。所 以在焊 接过程中加强对环境粉尘 、 湿度等的控制 ， 保证坡 口和 坡 口周围表面及焊丝表面较高 的清洁度要 求 ， 对焊缝 及热 影 响 区实行有 效 的气 体 保 护 是保 证 焊 接 质 量 的重
国产锆材的焊接工艺性能研究
Ｉ ４
Ｃ ０ ｆ％ ）
Ｆ ｅ＋Ｃ ｒ
Ｈ
Ｎ
焊 丝 标 准 值
】０ ．
＞ ９０ ／９ ．
９ ９ ５
≤４ ５ ．
１２ ．
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Ｏ． ９ ０
≤００ ５ ．０
００ ０ ．０ ３
≤０ ０ ５ ． ｌ
０ ０ ５ ． ０
≤ＯＯ Ｏ １ ～Ｏ １ ．３ ． １ ．５
所示 。
种不 同浓度 、不 同 温度 的强 腐 蚀 介 质 懵 蚀 。 凶此 在
国外锆 被大量 应用 存某 些高 腐蚀 环境 （ 醋 酸行 业 ） 如
中 ，并 取 得 了 良好 的 经 济 效 益 。
随着 中 国 经 济 迅 猛 发 展 ，化 工 产 品 需 求 量 迅 速增 大 ，周 内 多个 用 锆 大 型 化 工 项 目如 醋 酸 行 业 项 目相 继 成 批 成 套 上 马 ，锆 材 在 更 多 化 工 生 产 过 程 巾使 用 的 可 行性 调 研 和 研 究项 目也 在 迅 速 展 开 ，
９９ ８ ９ ． ｌ ／ ９ ８ ９ ． ９ ２ ９ ． ９ ２
≤４ ５ ．
２ ２ ． ２ ３ ２ ．１
≤０ ２） （
０ ０ ６ ． ４ Ｏ ０ ． ７ ０ ０ ９ ． ５
≤０ ０ ５ ． ０
０ ０ ２ ０ ０ ０ ． ０ｌ ０ Ｏ ｌ ． Ｏ
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参磊 。 工 热
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（ ） 续
锆的焊接特性与工艺性
作者简介：郗峰波 （ １ ９ ７ ５ 一），男 ，工程师 ，一直从事压力容器焊接工 ３ 年第１ 期 总第 １ ２ １ 期
，
小 ，可以采用多种方法焊接，通常采用钨极氩弧 焊 （ Ｇ Ｔ Ａ Ｗ ）、熔化极氩弧焊 （ Ｇ Ｍ Ａ Ｗ ）、等离 子弧焊 （ Ｐ Ａ ｗ ）、真空电子束焊来焊接锆金属 ， 锆焊接通常不需要预热。预热可以在温度低或湿 度高的地方使用 ， 作为除湿度的一种辅助手段。
◇
锆 的焊接特性与工艺性
Ⅱ ｉ 皿 ｇ 之， ￡ ｓ 砬Ｇ ｓ ＠ ⑩ Ⅱ ⑩ ⑩ ｉ 鸸⑩
文／ 西安核设备有 限公司 郗峰波 李 晴 李鹏飞
友伽
摘 要 ：本文对锆 （ Ｒ ６ ０ ７ ０ ２）的材料性能、焊接性、焊接方法进行 了分析 ，从焊前坡 口的制备、焊
少量溶解的氢 、氧、氮可提高锆的硬度并 降低
锆 的延展性。锆在 高温下还会与碳和碳化物起
反应而增加脆性 。
１ ． ５ 用途
用 于反应堆结构材料 ，耐中子辐射 ，化工
在室温下 ，为密排六方晶格 （ ａ — ｚ ｒ 结构 ）， 相变温度８ ２ ６ ％以上 时为体心立方 晶格 （１ ３ 一 Ｚ ｒ
焊接 时 ，大于 ３ ０ ０ ￣ Ｃ的区域 （ 包括 焊缝 、热影
器 内部形状复杂 的选用较高值 。容器 内表面必
须是清洁的，不存在可吸收空气和湿气的污物。
４ ． ５ 焊接 工艺要点和措施 尽量用小 的热输入焊接 ，一般在７ ～ ３ ５ ｋ Ｊ ／ ｃ ｍ
之间 ，考虑其散热速度较慢， 需 要靠 使典 陕速
锆材用于化工类抗腐蚀材料 ，在我国尚处
Ｃ ｏ
Ｓ ｎ
０ ２ Ｈ ２ Ｎ ２ Ｃ
锆材焊接工艺课件
锆材焊接工艺
货架
锆材焊接工艺
保护气体应采用高纯度99.999%以上的氩气。 保护装置结构和尺寸应根据接头形式和尺寸确定，用导热性能交好的材料制 成，形状宜与焊件边缘相似，能够贴近焊件表面。 3.3管道下料和坡口制作 管材下料前，应认真熟悉管道单线图，仔细核对材质、规格、尺寸，做好标 记移植。 锆材尽量采用机械方法切割。如车、铣、锯、钻或砂轮切割，也可采用等离 子等热切割方法，此时应留有足够的加工余量，以便除去污染层，并注意保护 管子内外表面、防止火花飞溅灼伤材料表面。当采用砂轮机打磨坡口时，为了 防止锆材表面温度过高，保证焊件表面不变色，需要采用较低的转速进行打磨， 避免有火花飞出，打磨部位周围的母材进行遮盖。焊前，使用锉刀、刮刀等对 机加工或打磨后的坡口边缘进行特殊加工，消除毛刺、凹坑、打磨颗粒等不连 续缺陷。 加工坡口所用工具应为专用，并保持清洁。
锆材焊接工艺
锆材管道焊接
锆材焊接工艺
当母材温度低于15℃时，应对近缝区进行预热，加热可采用远红外电加热， 也可采用喷灯，但应避免火焰直接接触焊接坡口，以防止污染，预热温度应在 18℃以上，焊接层间温度应控制在100℃以下。 钨极氩弧焊采用高频引弧和衰减电流熄弧措施。注意起弧和收弧处质量,收弧 时应将弧坑填满.多层焊的层间接头应错开。 焊接采用小规范，快焊速，并避免焊枪横向摆动，当单道焊缝不能满足焊缝 宽度要求时，可采用压道焊。 焊接过程中，焊丝加热端应始终处于氩气保护区内。灭弧后，焊丝可暂不拿 出焊接区域。如发生污染变色，则应切除至少25mm。 焊接过程中，如发现焊缝及热影响区出现不能允许的污染变色时，应立即停 止焊接，查明原因，采取措施，并经验证确实有效后，方可继续焊接。轻微的 表面变色可用不锈钢丝刷清除。对污染严重的焊接，必须铲除干净，并进行必 要的修复后，方可进行下一步的焊接工作。 焊接过程中，若钨极碰撞熔池或焊丝则应停止焊接，铲除污染的焊肉,磨修或 更换电极。
r60702焊接要求
R60702锆合金的焊接要求包括以下几个方面：
1. 焊接前准备：在焊接前，需要将工件表面的油污、灰尘等杂质清理干净，以避免焊接时产生气孔、夹渣等缺陷。
2. 焊接材料选择：由于R60702锆合金的熔点较高，因此需要选择具有相应熔点的焊丝和焊条。
同时，为了确保焊接质量，需要选择具有良好机械性能和化学稳定性的焊丝和焊条。
3. 焊接工艺参数选择：在焊接过程中，需要选择合适的焊接电流、电压、焊接速度等工艺参数，以确保焊接质量。
4. 焊接操作要求：在焊接过程中，需要保持焊枪的稳定性和均匀性，避免出现偏移、抖动等现象。
同时，需要控制好焊接速度和焊接深度，以避免出现未焊透、焊瘤等缺陷。
5. 焊后处理：在焊接完成后，需要对工件进行适当的后处理，以消除焊接应力、提高工件的机械性能和耐腐蚀性。
需要注意的是，R60702锆合金的焊接要求较高，需要具备专业的焊接技能和经验。
同时，在焊接过程中需要注意安全操作，避免出现安全事故。
锆合金焊接材料在核电领域的应用及发展趋势分析
锆合金焊接材料在核电领域的应用及发展趋势分析锆合金是一种重要的结构材料，其在核电领域具有广泛的应用。
由于其优异的耐腐蚀性能、较高的强度和较低的中子俘获截面，锆合金被广泛用于核电站的核燃料包壳、热交换器和结构材料等关键部位。
本文将从以下几个方面对锆合金在核电领域的应用和发展趋势进行分析。
一、锆合金在核燃料包壳中的应用核燃料包壳是将核燃料制成的燃料棒密封包装，用于保护核燃料的安全和稳定工作。
锆合金由于其优异的耐腐蚀性和低中子吸收截面，成为核燃料包壳的理想选择。
锆合金包壳不仅能够有效隔绝燃料与冷却剂的接触，还能够保证燃料的稳定性和可靠性。
因此，在核电站中的燃料制备过程中，采用锆合金作为核燃料包壳材料具有重要意义。
二、锆合金在热交换器中的应用热交换器作为核电站中的重要设备，用于冷却剂的热量交换。
锆合金由于其良好的耐腐蚀性和高温稳定性，成为热交换器材料的首选之一。
锆合金热交换器能够有效地实现冷却剂的传热和保护，提高核电站的安全性和冷却效率。
随着核电站的发展和升级，锆合金热交换器将会在核电领域中得到更广泛的应用。
三、锆合金在核电结构材料中的应用锆合金在核电结构材料中也有着重要的应用。
锆合金由于其高强度和良好的耐腐蚀性，在核电站的结构部件中得到广泛应用。
例如，锆合金在核电站中用于制造反应堆压力容器、温度和压力传感器、管道和阀门等重要部件。
这些锆合金结构材料能够提高核电站的稳定性和可靠性，保证核电站的安全运行。
锆合金焊接材料在核电领域的应用及发展趋势的分析如上所述。
但是，值得注意的是，锆合金焊接材料在核电领域仍然存在一些挑战和问题。
首先，锆合金焊接材料在焊接过程中易产生氢脆和氧化等问题，导致焊接接头质量下降。
其次，锆合金焊接材料还需要进一步提高其焊接强度和焊接性能，以满足核电站的特殊要求。
因此，锆合金焊接材料在核电领域的应用仍然需要进一步研究和发展。
综上所述，锆合金焊接材料在核电领域具有广泛的应用和发展前景。
随着核电站的不断发展和升级，锆合金焊接材料将会在核电领域中发挥更重要的作用。
锆及锆合金的焊接
锆及锆合金的焊接锆及锆合金的焊接锆及锆合金具有优良的抗酸、碱等介质腐蚀的能力，能在奥氏体不锈钢、钛及钛合金、镍及镍合金所不能胜任的腐蚀介质下工作，因此在化工行业醋酸工程中锆材被广泛使用。
锆Zr和钛在化学元素周期表中同居于第Ⅳ类元素，都是很活泼的金属，对C、O2、H2、N2有很强的亲和力，锆的焊接性能和钛相近，但在工艺措施和焊接过程中的保护要求比钛更严更高。
锆及锆合金的焊接性能比较好，在常温下其化学成分比较稳定，但在高温下化学性能就变得非常活泼，高温固态的锆与环境空气中的多种元素及灰尘、水分、湿度都有很强的亲和力并会发生化学反应，从而破坏了锆及锆合金的机械性能和耐腐蚀能力，所以在锆及锆合金的焊接过程中洁净的焊接环境、焊缝及热影响区的保护、冷却是保证焊接质量的关键。
锆及锆合金的焊接性能良好，产生裂纹的倾向很小，最关键的是要对焊缝及热影响区做好保护。
固态的锆及其合金在590℃以上对O2、H2、N2有脆性敏感，因此在高温下应对其进行保护，防止其受大气污染。
在焊接过程中锆及锆合金必须与大气隔离，并一直要隔离保护到590℃以下。
焊接时所用的焊丝必须干燥、无氧化、无油渍、无污物。
锆及其合金的熔点高于钛，密度比钛大，而比热较钛低，因此焊接时热输入可比钛焊接时略大一些，即焊接电流可比钛略大一些。
锆及其合金的热导率比钛略大，但比铁要小得多，与Cr-Ni奥氏体不锈钢接近，属于导热性能差的材料，为防止焊接区高温停留时间长，应采取小的焊接线能量。
锆的膨胀系数比钛小，比其他材料也低得多，因此焊接时变形小，应力小，利于焊接。
锆和钛的母材和焊材对杂质的控制指标存在差异。
锆无缝管和焊材的控制指标如下：C≤0.05%、N2≤0.025%、H2≤0.005%、O2≤0.16%。
钛无缝管和焊材的控制指标如下：C≤0.08%、N2≤0.03%、H2≤0.015%、O2≤0.25%。
需要注意的是，在焊接过程中锆及锆合金的杂质控制也非常重要。
锆及锆合金的焊接
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。
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。
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
压力容器用锆和锆合金
压力容器用锆和锆合金一、 概况地壳中含锆约0.026％，为铜的两倍半。
锆主要为ZrSiO 4和ZrO 2。
锆矿中常含有铪，铪含量约为锆含量的2－3%。
锆有良好的抗热中子辐射脆化性能，常用作核设备，但铪吸收热中子的能力为锆的600倍。
因此核用锆中所含铪应控制在100ppm以下，以减少热中子吸收断面积。
由于锆与铪共生，他们的物理和化学性能非常相近，因此比较难以分离。
锆中含铪，不影响锆的耐蚀性，所以化工用锆中不必减少铪含量，一般铪含量在5%以下即可。
1950年美国成功地分离出锆，开始了核能级锆的工业生产，1957年日本开始生产核能级锆。
近年来世界锆锭的生产能力已有约一万吨。
核能级锆主要用于核反应堆中的堆芯材料、包壳材料和压力管材料。
非核能级锆主要用作耐腐蚀的化工设备，其中多为容器和换热器。
美国每年用于化工方面的锆达200钝左右。
努特公司制造了世界上最大的锆塔，高约30m，直径约2m。
国外的锆换热器单台重量达27吨。
国内已有二十多个化工厂使用了锆设备。
过氧化氢厂、醋酸厂、硝酸厂、农药厂等采用锆设备将越来越多。
蒸汽在锆表面为滴状冷凝，锆很适于制造冷凝器。
锆有比不锈钢、镍基合金及钛更优异的耐腐蚀性能，力学性能和工艺性能也很适宜制造容器和换热器。
目前国内锆材价格约为钛材的5倍。
由于价格昂贵，过去用的较少。
随着国内化工行业的发展，许多强腐蚀的设备正在越来越多地采用锆材，大大提高设备的寿命和可靠性，取得更好的经济效益。
国内从锆材的生产，到设备的设计、制造和检验技术也日渐成熟，为锆容器的广泛应用提供了基础。
二、锆和锆合金的工艺性能锆和锆合金比合金钢和铝有好得多的可焊性。
锆的热膨胀系数低，因而焊接后焊接件的变形小。
锆的弹性模量低，因而焊接后焊接件的残余应力较小。
锆的氧化物在锆中有较高的溶解度，焊缝中通常不会夹渣，焊接时也不需要焊剂。
20mm厚度以下的锆板焊接，通常不会产生热裂和冷裂。
锆最常用的焊接方法是TIG焊，厚板可用MIG 焊，也可用等离子焊、电子速焊和电阻焊。
锆材(Zr702)焊接(谷风建筑)
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2、锆的热导率比钛略大，但比铁小的多，
与奥氏体不锈钢接近，属导热性较差的材 料。在高温下，锆易与02，N2，H2反应， 与的氢氢气气在中2，0锆0℃会可吸生收成HZ而rH导2 ，致在氢大脆约，3与l5氧℃ 气在300 ℃可生成ZrO3，在大约550℃以 上，与空气中的氧气反应生成脆性氧化膜， 在700 ℃以上，锆吸收氧气而使材料严重 脆化； 在600℃ 锆吸收氮气而生成ZrN，
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图示为机械切割锆材管道
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图示为机械加工锆材管道坡口
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图示为手工打磨锆材管件坡口
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图示为手工打磨锆材管件坡口
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3.2焊件、焊材清理
1、坡口两侧各25mm以内的内外表面均应 用不锈钢丝刷或者锉刀除去氧化膜。
2、坡口表面及两侧各至少75mm内外表面 上均应用合适的溶剂(无水酒精、工业纯丙 酮）清除油脂、水分、灰尘等杂物。用溶剂 时应使用干净的丝绸布，不得使用毛巾、棉 纱等。
3、焊接场所严禁有黑色金属焊接、切割、 打磨等加工。
4、现场焊接时，应有防风、防雨雪措施， 当风速大于0.5m/S或相对湿度大于90%时, 禁止施焊。
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2.5焊接工艺要求
1、钨极氩弧焊电源采用直流正接。
2、焊接应尽可能地在平焊位置进行，如需 立焊时，应从下向上进行焊接。
3、当母材温度低于15℃时，应对母材进行 预热，预热温度为18℃以上。焊接层间温 度应控制在100℃以下。
在江苏索普（集团）有限公司醋酸三期装 置中使用的锆材管道口径从1寸至38寸共 有21种，壁厚等级有 SCH10S,SCH40S,SCH80S三个等级，该
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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。
颜色 保护效 果
保护良 好
颜色
保护浅黄色 表面氧化 深黄色 用不锈钢 浅蓝色 丝刷清理
深蓝色 焊缝被强烈氧化， 蓝灰色 需打磨并修补 灰 色
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。
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。
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，仍要置于氩气的保护之下， 直至完全冷却；在正式焊接前的充氩时间为焊接不锈钢时 的5~10倍，确保把空气置换干净； 6）对于焊缝，其熔敷焊道表面出现的缺陷应在施焊下道焊 道时去除，特别应注意火口裂纹和熔痕。同时避免电弧在 接头外面的母材上造成划痕。
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 质量控制 5.1 焊缝外观成型良好，外型平滑过度，焊缝宽度以盖过坡 口边缘2mm为宜，焊缝母材不得低于母材表面。 5.2 焊缝表面不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣等杂质。 5.4 颜色检查： 焊接完毕，浅黄色到淡蓝色表明焊缝已被氧化，需要用不锈 钢丝刷清除，银白色表示保护良 好，各种颜色代表的保护效果如下：
7 焊接保护 1 ） 锆材质管道焊接时应温度超过350℃的焊缝及热影响区正反面进 行保护，通常反面采用充氩保护，正面采用拖罩及喷嘴进行保护（根 据管径的大小选用不同尺寸的拖罩），各种形式的保护拖罩见图1。
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。
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。