锆材(Zr702)焊接
浅谈醋酸装置中Zr702等特种管材焊接工艺控制与施工管理
浅谈醋酸装置中Zr702等特种管材焊接工艺控制与施工管理【摘要】Zr及Zr合金是优异的耐蚀结构材料,广泛的应用于核动力工程和化工耐蚀结构。
采用真空电子束焊或惰性气体保护小型室内焊接工艺,现场条件下大规模的化工管道焊接有较大难度。
本文主要论述了Zr702等特种管材在大型醋酸主装置工艺管道焊接方面特殊要求及施工管理控制,通过实践,安徽华谊年产50万吨醋酸装置中Zr702等特种管材的施工质量达较高水平,整个特材管道(含Zr702,C276,B3等管道)焊缝一次探伤合格率达到99.89%,且特材管道的施工质量完全达到设计要求。
【关键词】Zr702特种管材焊接工艺施工管理程概况安徽华谊化工有限公司50万吨/年醋酸工程施工中,因醋酸主装置物料腐蚀性很强,故采用稀贵金属锆材和其他镍基合金材料制作设备和管道,其中Zr702管材,最大直径为400mm,壁厚最厚为15.88mm;C276管材最大直径为800mm,壁厚最厚为10S;B3管材最大直径为800mm,壁厚最厚为10S;总焊接工作量达9055达因。
其中DN300-DN400的锆管焊接层数达14层左右,焊接温度、质量控制难度大。
最大设计压力4.5MP,测试压力10.52MP,Zr702安装工作量主要集中在R20101氧化反应器和P20201A/B泵,P20101A/B四台锆泵周围。
2 施工特点及难度锆702属非合金级锆,熔点约1852℃,焊接需要采用大能量热源,在高温下化学活性很大,极易与空气中的氧、氢、氮发生反应,形成脆化物,使其机械性能与耐蚀性能极具降低,锆和锆合金在200℃开始吸收氧,300℃开始吸收氢,400℃开始吸收氮,对焊接条件变化极为敏感。
锆对杂质的存在十分敏感,微量的杂质(如氧、氢、氮、碳等)就可导致脆化,直接影响到它的塑形、韧性。
故焊前材料和焊丝表面清理和焊接过程中高纯惰性气体配合特殊工装的防护尤为关键。
由于大口径特材卷管加工技术限制和锆材的加工特殊性,成型后管道的圆度较差,容易造成错边量不匀、局部超标,造成薄弱点;导热系数中等,为碳钢的一半,容易造成局部过热,致使表面形成青紫色或暗灰色,造成材料机械性能和耐蚀性能急剧恶化;施工现场要进行组装,现场特材固定焊口焊接环境要求高;大口径特材管道安装高度高,组装要求高。
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。
锆的基本性能及Zr702的焊接
锆的基本性能及Zr702的焊接一、 概述：锆及锆金属是优异的耐蚀结构材料，目前较广泛的应用于核动力工程和化工耐蚀结构。
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导热性，良好的抗高温和水蒸锆为银白色金属，熔点为1852℃，无磁性，相对密度为6.51g/m ³，在常温下，锆为密排六方晶格，称为α相，862℃以上为体心立方晶格，称为β相。
锆与其他金属物理性质比对，表2。
1、锆702的弹性模量低（焊接残余应力小）。
2、锆702的熔点高（加上导热系数相对较小，因此熔池容易过热）。
3、锆702的膨胀系数低，仅为碳钢的一半（焊接变形小）。
4、锆702的导热系数中等，为碳钢的一半（焊接注意层间温度）。
5、锆702的密度低，焊缝容易成型美观（表面张力相对较大，焊缝表面光滑，单面焊双面成型性能也好）。
三、 化学性质：锆是高活性金属，纯锆熔点高达1852℃，焊接需要采用大能量热源，在高温下化学活性很大，极易与空气中的氧、氢、氮发生反应，使其机械性能与 耐蚀性能急剧降低，当被加热到焊接温度时，极易熔解其表面氧化物，锆与氧在200℃开始发生反应，与氢在300℃开始发生反应，与氮在400℃开始发生反应。
锆对杂质的存在十分敏感，微量的杂质（如氧、氢、氮、碳等）就可导致脆化，直接影响到它的塑性、韧性。
四、 锆702（纯锆）焊接特点：因锆702热膨胀系数小，因此焊接变形小；弹性模量小，因此焊接残余应力小；锆的高温强度大，塑性好，结晶温度区间小，在晶界上形成的低熔点共晶物少，所以热裂纹倾向很小；流动性好，因此比较容易获得优质的焊接接头。
五、 锆702（纯锆）焊接工艺：1、焊接锆的关键是要求获得有效的良好保护，使焊接高温区与空气隔绝。
⑴氩气纯度应为99.999%，露点低于-50℃（-60℉）的高纯级氩气。
⑵对较大的工件采取局部保护，应采用尾随拖罩保护的焊炬及背面保护拖罩。
拖罩的形状大小应根据工件及焊接规范决定。
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
锆合金管道焊接工艺评定
锆合金管道焊接工艺评定摘要：各种产品的焊接过程中，产品焊接工艺是否合理直接影响产品的焊接质量，本文通过对锆合金管道的焊接工艺评定的制定与实施，获得了满足规范要求的焊接接头性能及耐腐蚀性能，从而为工程实施提供技术保障。
关键词：锆合金焊接方法焊接工艺评定力学性能0．引言锆合金属于高合金，具有较强的高温化学性能，极易吸附空气中的氧、氮等杂质，从而改变焊缝及热影响区的化学成分，造成焊接接头的脆性增大、塑性和韧性及抗腐蚀性能降低、因此必须采用能量集中的焊接热源，良好的焊接保护条件，以提高焊接接头的加热及冷却速度，缩短过热区金属在高温下的停留时间，从而获得具有良好质量的焊接接头。
1.焊接设备与材料：1.1设备：瑞典ESAB焊机LTN-2551.2材料：母材：Zirconium 702 焊丝：ERZr-22.焊接前准备2.1焊前仔细清理锆管表面的氧化物、灰尘和其他杂质，防止焊缝遭受污染及引起气孔等缺陷。
2.2焊件坡口及其边缘表面的清理可先用不锈钢丝刷清理然后进行脱脂处理，与焊件坡口相接触的焊接夹具表面用丙酮擦洗。
2.3焊件装配时不允许用手触摸坡口，否则焊缝表面会发生不同程度氧化倾向。
2.4焊件或焊丝在氢氟酸2～4％、硝酸30～40％混合酸溶液（温度600C）中清洗，时间一分钟，在用冷水冲洗，并放置到150～2000C的烘干箱内保温，做到随用随取，这样可以有效的防止酸洗过程中发生吸氢现象，在取用焊丝时要佩戴清洁的白手套。
工业技术论文发表，济南天之信。
3.气体保护措施3.1焊接用氩气的纯度要＞99.995％，氩气中各种杂质含量必须在规定范围内。
3.2焊缝的内外表面采用局部充氩保护的方法，最大限度的使焊缝及热影响区处于氩气保护之下。
3.2.1焊缝正面的保护焊缝正面的保护氩气要使用具有一定挺度的层流保护气流的焊炬。
3.2.2焊缝正面后端的保护对于已脱离喷嘴保护区，但仍处于4000C 以上的焊缝和热影响区表面，必须继续给以氩气保护，并采用局部环形拖罩跟踪保护，拖罩宽度30～40mm ，高度35～45mm,拖罩长度应足以使焊缝及热影响区金属得到充分的保护，拖罩外壳四角应圆滑过渡，尽量减少死角。
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
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。
锆材(Zr702)焊接
焊接时把保护罩用高温胶带固定在焊缝上， 罩上面的开口处用两条高温胶带密封，两 条高温胶带随着焊枪的移动一个打开、一 个封闭。使焊接熔池和焊缝高温区完全受 到氩气的保护。罩外区域涂抹无水酒精配 合降温。这样不但大大减少了氩气的浪费， 而且提高了焊缝的焊接质量，同时操作起 来也更加方便，焊接速度也大大提高。
3、清理好的焊件应立即焊接或对待焊区域 采取防尘措施。焊件置放时间不宜超过8小 时，否则应再次清理。锆焊件临焊之前用溶 剂对坡口再清洗一遍。 4、填充焊丝用前必须用溶剂清除其表面上 油脂、残留润滑剂和灰尘等污物，并置于干 净的场所保存。
3.3焊口组对与定位焊焊缝 3.3焊口组对与定位焊焊缝 ①管子、管件组对按GB50235-97标准中 第6.2和6.3条进行,不允许强力组装，严禁 锤击或划伤材料表面，不允许用熔衬垫环。 ②管子、管件对点固焊的工艺措施及焊接 材料应与正式焊接一致，点焊高度不得超 过管壁厚的2/3。定位焊的焊肉不得有裂纹、 气孔及不允许存在的氧化变色等缺陷，否 则应打磨消除。
图示为醋酸二期锆材焊接气体保护罩（2寸以上）
图示为醋酸三期锆材焊接气体保护罩（6寸以下）
图示为醋酸三期锆材焊接气体保护罩（6寸以上）
图示为醋酸三期12寸锆材管道焊接
5、焊后检查
焊接锆材时,检验员应检查每层焊道表面颜 色。焊道表面应是银白色，完工的焊缝内 外表面允许有淡黄色或金黄色存在，但必 须用不锈钢丝刷去除掉。如果出现更深的 表面变色，则认为所采取的保护措施或工 艺不当，应采用合适的方法除去受污染的 焊肉和临近的母材金属，并进行必要的修 复。
1、焊后必须进行外观检查。焊缝外形尺寸 和表面质量应符合GB50236-98第11条的要 求，不低于Ⅰ级标准。 2、焊后对焊缝正反两表面必须进行100% 液体渗透探伤检查；如果背面不能接近则 打底焊道焊接时必须采取措施，使背面焊 透。液体渗透探伤方法和标准按JB/T47302005。 3、对焊焊缝焊后应进行100%X射线检查， 射线探伤方法和标准按JB/T4730-2005执 行，焊缝质量不低于Ⅱ级。
锆702管道氩弧焊焊接技术工法1
锆702管道氩弧焊焊接技术工法1 前言由于金属锆对多种酸、碱和盐都具有优良的抗蚀性，所以近年来锆材在化工行业也有所应用。
而锆材应用最多的是核工业，为保密技术，因此，如何保证锆材的焊接质量，是其在化工行业应用的关键。
为此，中油吉林化建工程公司开展了科技创新活动，经过对锆702的反复试验，取得了“锆702管道焊接技术”这一国内领先的新焊接技术成果。
此焊接工艺已在2009年按JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》的评定程序评定合格，并在吉化集团公司ACH/MMA装置扩建项目MMA装置上推广使用，取得了良好的社会效益和经济效益。
2 工法特点2.1研发了“室内焊接法”传统的锆702焊接通常采用真空电子束焊或真空室惰性气体保护焊，都是在真空室内焊接。
采用本工法可直接在室内焊接。
2.2大大减少了施工单位的一次性投入购买一台真空焊接设备在70万元左右，而采用我公司自制拖罩的原材料为紫铜皮，因此大大减少了施工单位的一次性投入。
所以成本非常小，值得推广。
2.3可操作性强本工法与真空室焊接相比，不改变焊工的操作习惯，而且拖罩的制作焊工自己就能够完成，可以在施工现场就地实施。
3 适用范围材质为锆702的各种规格管道的氩弧焊焊接。
4 工艺原理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。
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。
所以锆702焊接的关键技术是焊缝及热影响区的保护问题。
采用我公司自制的拖罩后，使焊接熔池和焊缝高温区完全受到氩气的保护，从而保证了焊接质量。
5 焊接工艺流程及操作要点5.1焊接工艺流程图5.1焊接工艺流程15.2操作要点 5.2.1焊前准备1焊接材料的选用：选用与母材成分相匹配的焊丝, 即ERZr2。
2保护气体可采用氩气、氦气或两者的混合气体。
r60702通用标准范围
r60702通用标准范围
R60702（或Zr3）是一种锆合金，其通用标准范围包括以下几个方面：
1. 化学成分：R60702锆合金的化学成分主要为锆和少量的铁、镍、钴等元素。
具体的成分范围根据不同标准和用途而有所不同，通常需要根据相关标准或规范来确定。
2. 机械性能：R60702锆合金具有较好的机械性能，如抗拉强度、屈服强度、延伸率等。
其机械性能的具体范围也根据不同标准和用途而有所不同。
3. 物理性能：R60702锆合金的物理性能包括密度、热导率、热膨胀系数等。
这些物理性能对锆合金的应用范围和使用条件有一定的影响。
4. 加工性能：R60702锆合金的加工性能较好，可以经过轧制、锻造、挤压等工艺加工成各种形状和规格的制品。
同时，锆合金还具有良好的焊接性能和耐腐蚀性能。
5. 应用范围：R60702锆合金主要应用于核工业、化工、航空航天、海洋工程等领域，作为结构材料和功能材料用于制造各种压力容器、管道、热交换器、泵件等设备。
需要注意的是，具体的标准范围可能会根据不同的国家和地区、不同的行业和用途而有所差异。
因此，在选择和应用R60702锆合金时，应充分了解相关标准和规范，以确保其满足特定的要求和使用条件。
锆R60702焊接接头性能研究的开题报告
锆R60702焊接接头性能研究的开题报告
本次开题报告旨在探究锆R60702焊接接头的性能研究。
锆R60702是一种高强度、高耐腐蚀性的金属材料，在航空航天、核能、化工等领域得到广泛应用。
然而，由于其特殊的物理化学性质，其焊接接头存在一定的技术难点，如焊道区容易出现微裂纹、气孔等缺陷，严重影响接头的力学性能和使用寿命。
因此，研究锆R60702焊接接头性能，对于提高材料的应用性能和推动相关领域的科技发展具有重要的实际意义。
本研究将从以下几个方面展开：
1.实验材料
选取符合标准的锆R60702材料，通过焊接工艺制备出不同形式的焊接接头，如横焊、纵焊、对接等形式。
2.实验设计
进行钳工试验，通过不同工艺参数、不同焊接接头形式和材料表面处理工艺等的组合，设计不同的焊接接头实验方案。
3.实验方法
使用金相显微镜、扫描电子显微镜、X光衍射仪等分析分析方法，对焊接接头的微观组织结构、晶粒尺寸、热影响区、缺陷性能等进行详细分析。
4.实验结果分析
根据实验结果对不同焊接接头形式的结构与性能进行分析，确定合适的焊接方法和表面处理工艺，提高焊接接头的质量和可靠性。
5.实验结论
总结实验结果，从实现锆R60702材料的可靠连接等方面进行论述，并对锆
R60702焊接接头的发展前景和应用前景进行展望。
本次研究将采用实验方法和理论分析相结合的方式，力求全面深入地研究锆
R60702焊接接头的性能，为其在相关领域的应用提供重要的实验依据和技术支持。
浅谈锆材、哈氏合金管道安装及焊接
浅谈锆材、哈氏合金管道安装及焊接【摘要】为了保证锆材、哈氏合金这种昂贵的进口材料的管道施工质量，在锆材、哈氏合金管道焊接、安装工作中要严格按照工序施工，尤其是锆材焊接时对空气的温度、湿度及清洁度都有严格的要求，只有严格按照工序施工焊接，才能保证焊口的质量。
【关键词】锆材哈氏合金管道安装焊接1 简介2006年2月本人负责大庆油田化工集团一期工程20万吨/年醋酸工程项目中的特材工艺管道安装施工。
本工程的特材管道材质分为锆材（Zr702）和哈氏合金的（B-3）、（C-276）两类。
特材管道共有1085米，其中锆材管道有632米，哈氏合金（B-3）管道有137米，哈氏合金（C-276）管道有316米。
总焊口为2111道，总达因为7777个，其中锆材管道焊口为1293道，达因为4664个，哈氏合金（B-3）管道焊口为183道，达因为956个，哈氏合金（C-276）管道焊口为635道，达因为2157个。
锆材的特性是：锆是一种耐蚀金属材料，对氧、氮和氢具有活性，很容易与氧起反应并形成稳定的氧化物，而且在高温下对氮、氧、氢具有高的可溶性，少量溶解的氧、氮和氢可提高锆的硬度并降低锆的延性。
锆在高温下还会与碳和碳化物起反应，过多的碳还会引起脆性。
由于锆对氧、氮和氢具活性，施焊时必须使用高纯度的惰性气体保护或在良好的真空室里进行焊接。
另外，为了避免使用金属变脆或引起气孔的碳化物和氧化物的溶解，锆表面不得有油、油脂和污物。
哈氏合金又分哈氏B系列、哈氏C系列、哈氏G系列、哈氏H-9M系列及哈氏N系列等，我们施工的管道有哈氏HB3和哈氏C276两种。
哈氏HB3是一镍基可锻合金，在任何温度下对所有浓度的盐酸都有极好的抗腐蚀能力，也具有耐硫酸、氢氟酸、醋酸及磷酸的能力。
这一合金对应力腐蚀裂纹、刀口腐蚀及热影响区的侵袭都具有很强的阴抗能力。
能阻止晶界碳化物在焊接热影响区形成。
因此适用于工作在特殊化学工艺状态下的焊接构件和管道。
哈氏C276具有抗菌素点蚀、应力腐蚀裂纹和耐酸的能力。
HZr702是什么材料HZr702焊接工艺
上海梵普实业研制高品质哈氏合金、高温合金、镍基合金。
锆材作为一种活性金属，在一定工况条件下，表面能形成一层氧化保护膜，这层保护膜能使锆材耐多种不同浓度、不同温度的强腐蚀介质腐蚀。
因此在石油、化工、核能等行业广泛使用。
锆材作为一种稀有金属，价格也非常昂贵，是一种优秀的化工耐腐蚀结构材料，在醋酸行业中的重要作用已日益凸现，故而我们需要在大型装置施工现场通过焊接施工条件、焊接工艺、焊接环境等的监控，提高锆材的焊接质量，并且制定出成熟的焊接工艺及评定标准，来降低醋酸行业的生产成本、提高生产效率。
因此我们提出了研究锆材焊接工艺的意向，下面就一些简要的研究内容做简单的讲解。
研究的总体内容：锆702是高活性金属，熔点很高，焊接需要采用大能量热源，在高温下化学活性很大，极易与空气中的氧、氢、氮发生反应，使其机械性能与耐蚀性能急剧降低。
针对上面提到的几个特性，我们对焊接工艺进行了研究。
研究发现，如果在焊前对锆管道材料和焊丝表面进行机械清理和化学清洗可以有效的控制焊接接头的力学性能；且只有使用纯度不低于99.999%的高纯度氩气体保护，才可以有效防止锆材与杂质的结合。
在这些基础之上，我们做了许多的尝试和实验。
环形拖罩在锆材焊接中想要确保保护气浓度，我们首先想到的是修改焊接拖罩的形状，比如随着管径和壁厚的增大将拖罩相应加长加宽，这种做法对直焊缝效果明显，但是对环焊缝就并没有想象中那么理想。
那么我们又想到，如果加工一种环形拖罩，使拖罩的内弧径与所焊工件外径吻合，就能起到密封的效果了吧。
但是如果对每一种弧度都预制定制的拖罩，现场施工就会变得很麻烦。
后来，我们转换思路，是不是只要加大保护气的供给量，就一定能确保焊接质量呢？我们试着把原来的保护气单管进气，改成多管进气，测试到底用气量在什么范围内可以既确保施工质量又减少浪费，最后通过集体的努力，形成了《锆材焊接工艺》。
根据我们的研究，对焊接工艺进行了特材焊接的工装改革，分别采用耐高温不易溶化又无污染的工装辅助材料，根据焊接形状、位置制作了气体内外拖罩等改进，同时对氩弧焊枪、使其能连续操作，通过改造利用多管进气，增加氩气流动量，使内外氩气等压一致等措施，这些改进起到了严格的防污染及保护效果，采用合理的焊接工艺，最终使焊缝一次合格率达到了99.8%。
工业生产中Zr702锆卷MIG焊接工艺
工业生产中Zr702锆卷MIG焊接工艺
赵雅;李世霞;冶维财;张鹏;梁俊刚
【期刊名称】《焊接》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】应用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等技术对不同焊接工艺条件下的Zr702卷MIG焊接接头的组织及性能进行了研究和分析。
结果表明,工业纯锆Zr702在MIG焊接过程中高温下的焊缝熔池和热影响区容易受到空气污染,吸收空气中大量的氧气,氧原子以间隙原子形式固溶在锆基体中,造成晶格畸变,内应力变大,恶化焊接接头性能;采用尾部拖罩保护,可以有效保护焊缝免受空气污染,得到力学性能良好的焊接接头;被空气污染的焊缝颜色为灰黑色,而惰性气体保护良好的焊缝颜色为银白色;在工业纯锆Zr702焊接过程中,热影响区会产生马氏体相变,小电弧电压、快焊接速度可以得到晶粒尺寸较小的板条马氏体;在工业纯锆
Zr702焊接时,采用尾部拖罩保护、在保证焊缝成形的基础上采用小电弧电压、快焊接速度可以得到力学性能良好的焊接接头。
【总页数】5页(P59-63)
【作者】赵雅;李世霞;冶维财;张鹏;梁俊刚
【作者单位】甘肃钢铁职业技术学院;省市共建甘肃省冶金技术重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG442
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尿素级不锈钢(2RE69)与锆(Zr702)合金双金属管与管板的焊接与检验
尿素级不锈钢(2RE69)与锆(Zr702)合金双金属管与管板的焊
接与检验
赵清万;张良成
【期刊名称】《锅炉技术》
【年(卷),期】2006(037)003
【摘要】根据氨汽提塔管子-管板的焊接实践,综合论述了尿素级不锈钢(2RE69)与锆(Zr702)合金双金属管与管板的焊接与检验.
【总页数】5页(P45-48,59)
【作者】赵清万;张良成
【作者单位】化学工业设备质量监督检验中心,江苏,南京,210024;上海锅炉厂有限公司,上海,200245
【正文语种】中文
【中图分类】TG44
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zr60702材质标准
zr60702是一种锆材质，具有以下标准：
耐蚀性：在大气、海水、淡水、以及蒸汽和一些热的无机盐溶液中均具有很高的耐蚀性，并且在各种强氧化剂，如铬酸、硝酸和王水等中也具有优良的耐蚀性。
塑性：冲击韧性好，易于冷加工成各种形状复杂的制品。
强度：虽然它的强度低于钛合金和钢铁，但仍然具有较高的强度，并且通过添加合金元素和热处理等方法可以得到强化。
密度：锆的密度较低，仅为6.5g/cm³左右，比钛合金和钢铁都要轻。
磁性：无磁性，不会被磁场磁化。
导热性：导热性能较差，但是随着温度的升高，导热系数会有所增加。
放射性：具有一定的放射性，但是其放射性较低，不会对人体造成危害。
加工性能：易于进行切割、冲压、焊接和铸造等加工。
另外，zr60702纯锆板具有抗冲击压力强规格全的特性。
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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）
图示为醋酸三期锆材焊接气体保护罩（6寸以下）
图示为醋酸三期锆材焊接气体保护罩（6寸以上）
图示为醋酸三期12寸锆材管道焊接
图示为机械切割锆材管道
图示为机械加工锆材管道坡口
图示为手工打磨锆材管件坡口
图示为手工打磨锆材管件坡口
3.2焊件、 3.2焊件、焊材清理 焊件 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。
2.5焊接工艺要求 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。 4、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。
醋酸三期的施工中，我们总结了二期的经 验和不足，在保护罩上开发思路，并对其 进行了改进。一、6寸以下的焊口均采用全 罩保护。二、6寸以上的保护罩是在原有托 罩型式上面剖开一个长条孔，开孔尺寸以 不影响焊枪在罩内操作为准而尽量窄，以 便将焊接过程中的氩气泄露减至最小。保 护罩内部直径8mm的导气铜管由原来的单 管改成U型管，并在上面每隔1厘米钻上一 个2毫米的孔洞以利于罩内充气均匀。
3、清理好的焊件应立即焊接或对待焊区域 采取防尘措施。焊件置放时间不宜超过8小 时，否则应再次清理。锆焊件临焊之前用溶 剂对坡口再清洗一遍。 4、填充焊丝用前必须用溶剂清除其表面上 油脂、残留润滑剂和灰尘等污物，并置于干 净的场所保存。
3.3焊口组对与定位焊焊缝 3.3焊口组对与定位焊焊缝 ①管子、管件组对按GB50235-97标准中 第6.2和6.3条进行,不允许强力组装，严禁 锤击或划伤材料表面，不允许用熔衬垫环。 ②管子、管件对点固焊的工艺措施及焊接 材料应与正式焊接一致，点焊高度不得超 过管壁厚的2/3。定位焊的焊肉不得有裂纹、 气孔及不允许存在的氧化变色等缺陷，否 则应打磨消除。
4、锆材焊接 、
1、为防止受空气污染，焊接时必须采用有 效的气体保护措施，直至金属温度小于 300℃为止。 2、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、应用独立的气路提供各区域的保护气 体，保护气应保持均匀、非紊流并不相互 干扰。气路中应没有残留水分和任何泄漏， 氩气输送管道宜采用塑料软管，不允许采 用橡胶管或其它吸潮材料的管子。
1.2锆材在醋酸生产过程中的应用 1.2锆材在醋酸生产过程中的应用 甲醇羰基化醋酸工艺技术是当今国际上先 进的醋酸生产技术，该技术在国内开发的 较迟，但由于其原料来源于煤，符合我国 煤多油少的资源优势，且成本较其它工艺 方法低，目前已成为国内醋酸生产的方向。 由于工艺介质腐蚀性较强，在装置中使用 了较多的锆和哈氏合金材料，这些耐蚀材 料的腐蚀情况将直接关系到装置的稳定生 产和国内醋酸工业的发展。
管道壁厚在4.78mm至12.7mm之间的达因 数量有5249个，每个达因平均用气量大约 为2.14立方米，相较之下醋酸三期每个达 因要比醋酸二期节省氩气用量如下：0.21 立方米（壁厚在2.77mm至4.78mm之间）； 0.4立方米（壁厚在4.78mm至12.7mm之 间）。因此工程完毕将减少氩气用量约为 3060.35立方米。
3、锆材焊接准备 、
3.1焊接坡口准备 3.1焊接坡口准备 1、坡口应采用机械加工的方法完成，当无 法采用机械加工时可使用锉刀手工打磨。 2、当采用热切割方法预先加工时，随后必 须用机械方法、人工锉刀打磨除去坡口边缘 的污染层，使得坡口表面平整光滑，无毛刺、 凹坑、砂粒、污染层等缺陷。热切割时应防 止火花飞溅到附近的母材表面上。同时应跟 据现场条件尽量减少对锆材管道的热作业。 3、加工坡口所用的工具应保持干净且专门 用于锆材施工。
2.4焊接环境要求 2.4焊接环境要求 1、焊接场所应保持清洁、干燥。 2、当环境温度低于5℃时，应采取必要的 措施，使环境温度超过5℃时才能进行施焊。 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。
1 引言
1.1锆材介绍 1.1锆材介绍 锆是化学元素周期表第Ⅳ-B族元素，锆及锆 合金是一种银色稀有金属，它具有熔点高 （1850℃），密度适中（6.5g/cm3），良 好的强度及塑性匹配。锆与钛一样在诸多酸 碱介质中表现出优良的耐蚀性能，因此锆和 锆合金也是一种优秀的化工耐蚀结构材料。
锆和高合金的加工材共有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 略微的差别，在化工中广泛应用的主要 是Zr702和Zr705两种，其中Zr702是工 业纯锆，它是95.5-99.2%的锆和铪组成， 其中铪的最大含量为4.5%，Zr705是含 有2.5%铌的锆合金。江苏索普（集团） 60万吨/年醋酸三期工程使用的是牌号为 Zr702的工业纯锆。
2.2焊接方法及填充金属 2.2焊接方法及填充金属 锆材的焊接采用钨极氩弧焊，锆材管子和管 件焊接用焊丝按ANSI/AWS A5.24中规定的 ERZr2，薄壁（壁厚小于6.02毫米）管道采 用焊丝直径为φ=2.4mm，厚壁（壁厚大于 等于6.02毫米）管道采用焊丝直径为 φ=3.2mm。
2.3焊接保护气体及电极选择 2.3焊接保护气体及电极选择 1、焊接用保护气体为纯氩，锆材焊接时 用氩气纯度应达到99.999%。当瓶装氩气 压力低于0.978Mpa时,应停止使用。 2、电极可选用铈钨棒或钍钨棒，用前应 磨成平底锥形。
5、焊后检查
焊接锆材时,检验员应检查每层焊道表面颜 色。焊道表面应是银白色，完工的焊缝内 外表面允许有淡黄色或金黄色存在，但必 须用不锈钢丝刷去除掉。如果出现更深的 表面变色，则认为所采取的保护措施或工 艺不当，应采用合适的方法除去受污染的 焊肉和临近的母材金属，并进行必要的修 复。
1、焊后必须进行外观检查。焊缝外形尺寸 和表面质量应符合GB50236-98第11条的要 求，不低于Ⅰ级标准。 2、焊后对焊缝正反两表面必须进行100% 液体渗透探伤检查；如果背面不能接近则 打底焊道焊接时必须采取措施，使背面焊 透。液体渗透探伤方法和标准按JB/T47302005。 3、对焊焊缝焊后应进行100%X射线检查， 射线探伤方法和标准按JB/T4730-2005执 行，焊缝质量不低于Ⅱ级。
锆在醋酸生产中的主要用于生产化工设备 包括换热器、冷凝器、汽提塔、反应容器、 泵、阀门及管道。锆的耐腐蚀特性能够大 大延长设备及管道的使用寿命，进而降低 维修费用，并且将生产停产时间最短化。
江苏索普（集团）有限公司是国内最先开 发使用该醋酸工艺的公司，其装置自1998 年运行以来，至今已有12个年头,效果较好。 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 装置中所用的锆材在使用中出现的问题具 有一定的代表性，可以总体代表锆材在国 内醋酸工业中的使用情况。
6.1改进管道焊接气体保护罩 6.1改进管道焊接气体保护罩 在江苏索普（集团）有限公司二期醋酸工 程锆材管道施工经验的基础上，我们的施 工人员凝结自己的智慧对管道焊接气体保 护罩进行了改进，改进后的保护罩安装简 便，大大提高了工作效率，减少了氩气的 使用，同时保证了焊接操作的灵活性及焊 接质量。
醋酸二期锆材焊接的气体保护罩主要有两 种形式：一、两寸以下的焊口采用全罩保 护。二、两寸以上的焊口采用托罩保护。 托罩可以固定在焊枪上，也可以专人配合 跟随焊枪移动，但此种方法易造成托罩走 偏、后翘或因配合不好使枪罩脱节。不但 影响焊缝保护效果造成焊接质量下降，而 且浪费得氩气也较多。