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不锈钢生产工艺概述 2009年5月8日 主要内容 一 不锈钢基础知识二 不锈钢炼钢工艺及装备三 不锈钢热轧工艺及装备四 不锈钢冷轧工艺及装备 在大气 水 酸 碱和盐等溶液 或其他腐蚀介质中具有化学稳定性的钢的总称耐大气 蒸汽和水等弱介质腐蚀的通常称为不锈钢耐酸 碱和盐等强介质腐蚀的通常称不锈耐蚀钢耐高温环境中介质腐蚀的通常称为不锈耐热钢不锈钢在石油化工 原子能 轻工 纺织 食品 家用器械 电器 汽车等方面应用广泛 不锈钢的定义 一 不锈钢基础知识 1904 1906年 法国人吉耶 L B Guillet 首先对Fe Cr Ni合金进行了基础研究1907 1911年 法国人波特万 A M Portevin 和英国人吉森 W Giesen 分别发现了Fe Cr和Fe Cr Ni合金耐蚀性1908 1911年 德国人蒙娜尔茨 P Monnartz 揭示了钢的耐蚀性原理并提出了钝化的概念1912 1913年 英国人布里尔利 H Brearly 发明了含12 13 Cr的马氏体不锈钢并获得专利1911 1914年 美国人Dantsizen发明了含14 16 Cr 0 07 0 15 C的铁素体不锈钢1912 1914年 德国人毛雷尔 E Maurer 和施特劳斯 B Strauss 发明了18 8奥氏体不锈钢 并于1929年取得专利权1931年 在法国的Uniex实验室开发了双相不锈钢 一 不锈钢基础知识 不锈钢的历史 不锈钢的耐腐蚀原理 Cr是比Fe更容易氧化的金属Cr与空气中的O2反应生成铬的氧化层稳定的氧化膜要求Cr 12 一 不锈钢基础知识 一 不锈钢基础知识 Cr对不锈钢的耐腐蚀性的影响 Fe Cr二元合金相图 一 不锈钢基础知识 Fe Cr二元相图 碳 氮对Fe Cr二元相图的影响 一 不锈钢基础知识 相界 相界 不锈钢的分类 一 不锈钢基础知识 合金元素与组织的关系 Schaeffler Delong图 420J1 Cr Cr 2Si 13 91 Ni Ni 25C 30N 0 5Mn 5 98BN1P Cr Cr 2Si 15 66 Ni Ni 25C 30N 0 5Mn 0 3Cu 12 37 一 不锈钢基础知识 420J1 BN1P 铬系 AISI400系 铬镍系 AISI300系 马氏体不锈钢 铁素体不锈钢 奥氏体不锈钢 双相不锈钢 沉淀硬化不锈钢 Fe Cr C Fe Cr Ni 2Cr13 420 1Cr13 410 1Cr17Ni2 431 0Cr17 430 0Cr11Ti 409 AISI200系 0Cr19Ni9 304 0Cr17Ni12Mo2 316 1Cr17Mn6Ni5 201 1Cr18Mn8Ni5N 202 1Cr25Ni5Mo1 5 329 Cr25Ni5Mo3N 0Cr17Ni7Al AISI600系 钢种分类 代表钢种 按组织结构 按化学成分 00Cr25Mo2 446M 一 不锈钢基础知识 奥氏体不锈钢的发展简图 1Cr18Ni9 0Cr19Ni13Mo3 00Cr19Ni13Mo3 超级不锈钢 0Cr17Ni12Mo2 00Cr18Ni14Mo2Cu2 00Cr17Ni14Mo2 00Cr19Ni15Mo4 5N 00Cr17Ni13Mo2N 0Cr17Ni12Mo2N 316NG 0Cr23Ni13 0Cr18Ni10Ti 0Cr18Ni9 0Cr18Ni11Nb 00Cr19Ni10 0Cr18Ni11Nb 0Cr19Ni9N 00Cr19Ni10N 304NG 0Cr20Ni11 1Cr18Ni12 0Cr18Ni9Cu3 Y1Cr18Ni9 Y1Cr18Ni9Se 1Cr17Mn6Ni5N 2Cr17Mn15NiN 1Cr18Mn10Ni5Mo3N 1Cr17Ni7 强度 N Mn代Ni 强度 CaddedN Mn代Ni 切削性能 Sadded 表面加工 Seadded 降低加工硬化 Niadded 冷加工性 Cuadded 焊后耐蚀性 CLowered 耐晶间腐蚀性 CLowered 强度 Nadded 耐蚀性 强度 耐晶间腐蚀性 Tiadded 耐晶间腐蚀性 Nbadded 焊接性 CrNiincreased 强度 Nadded 核工业 Ta CoLowered 耐蚀性 Moadded 强度 Nadded 耐晶间腐蚀性 Clowered 强度 耐晶间腐蚀性 Nadded 耐还原介质 Cuadded 强度 Nadded 耐蚀性 Moadded 耐晶间腐蚀性 Clowered CrNilowered 加工硬化 一 不锈钢基础知识 低铬系不锈钢的发展简图 410 409L 409SR 410S 410L 耐蚀性 成型性 Clowered 焊接性 成型性 CCrloweredMnCuadded 焊接性 Clowered 焊接性 成型性 CCrloweredTiadded 高温抗氧化性 Siadded 410DH 420J1 420J2 耐磨性 硬度 Cincreased 耐磨性 硬度 Cincreased 420H 429J1 440A Cincreased 耐磨性 硬度 Cradded 硬度 Cadded 耐磨性 硬度 410DB CrloweredMnaddedCNcontrolled 未回火处理下提高硬度 一 不锈钢基础知识 中高铬系不锈钢的发展简图 430 430CuN 430LN 445MT 430LNM 434LN1 SX1 30 2 430UD 430XT 429EX 439L MH1 432LTM 436LT 430AB 430LNAB 18 3SR 20 5USR 高温氧化性 CloweredAladded 高温抗氧化性 CloweredAlincreasedLaZradded 抗细菌性 Agadded 焊接性 耐蚀性 成型性 CloweredNbaddedCrincreased 高温强度 焊接性 成型性 CLoweredNbSiadded 高温强度 Moadded 成型性 CloweredTiadded 耐蚀性 Moadded 耐蚀性 Cuadded 耐蚀性 焊接性 Crincreased 耐蚀性 焊接性 成型性 CloweredCrincreasedNbadded 耐蚀性 Moadded 耐腐蚀性 CloweredMoincreased 耐蚀性 CIncreased 耐蚀性 Moadded 耐蚀性 Cuadded 430J1 436J1 436L 焊接性 耐蚀性 Moadded 焊接性 耐蚀性 Clowered 444 445J1 445J2 447J1 434LN2 MoIncreasedTiadded 耐蚀性 深冲性 耐蚀性 CrMoIncreasedNbadded 深冲性能 Moincreased 耐蚀性 CloweredNbNadded 耐蚀性 Cradded 耐蚀性 CloweredTiadded 耐蚀性 Cradded 耐蚀性 一 不锈钢基础知识 优 良 中 差 一 不锈钢基础知识 钢的物理性能 一 不锈钢基础知识 一 不锈钢基础知识 不锈钢常见表面加工等级 一 不锈钢基础知识 晶间腐蚀 贫Cr理论 Cr是钢耐腐蚀性的重要元素 无Cr不成其为不锈钢Cr23C6在晶界析出 由内而外形成Cr含量的降低梯度晶界附近的Cr含量小于12 形成局部贫Cr区贫Cr区钝化能力不足或完全失去 晶界被腐蚀晶粒间失去结合力 剥落 开裂 一 不锈钢基础知识 晶间腐蚀 对策措施 A钢 室温状态C的溶解度约0 02 合金元素方法 降低碳含量 避免多余的C形成Cr23C6 如 304L添加稳定化元素 Ti Nb 稳定化处理 使多余的C形成TiC或NbC析出 如 321 347热处理方法 对于上述之外的不锈钢 如 304 加热到溶解温度以上 快速冷却 固溶处理 同时 要避免在Cr23C6析出敏感温度长期保温 450 850 一 不锈钢基础知识 晶间腐蚀 试验方法 检验材料是否被正确地进行热处理对于超低碳 稳定化不锈钢 304L 321 必须先对试样进行650 2h的敏化热处理对于普通不锈钢 304 直接进行晶间腐蚀试验 一 不锈钢基础知识 不锈钢的冶炼方法 一步法 二步法 三步法 二 不锈钢炼钢工艺及装备 过程 熔化期 氧化期 还原期 精炼期 连铸 CC 对降低pCO的研究 催生了冶炼技术的进步真空法 VOD VacuumOxygenDecarburization 稀释法 AOD ArgonOxygenDecarburization 2C O2 2CO 1 4 3Cr O2 2 3Cr2O3 2 脱碳保铬 二 不锈钢炼钢工艺及装备 AOD精炼技术 1968年美国联合碳化物公司发明 该工艺生产的不锈钢已占到世界总产量的80 优点可利用廉价的高碳铬铁和返回钢生产不锈钢产能比EAF单炼提高40 50 设备简单 基建投资低 VOD的1 3 操作方便 在大气下稀释脱碳可造渣 测温 取样 脱S好缺点氩气消耗量大耐火材料单耗高 二 不锈钢炼钢工艺及装备 AOD二步法冶炼304L工艺 O2 Ar或N2 电炉熔化 出钢C 1 5 4 脱碳期1Ar O2 1 3C 0 3 还原期加FeSi SiCr石灰 萤石造渣 连铸 脱碳期2Ar O2 1 2C 0 13 0 15 脱碳期3Ar O2 2 1C 0 03 还原期C 0 02 二 不锈钢炼钢工艺及装备 VOD精炼技术 1976年德国Witten发明优点真空下精炼 脱气效果好低碳区真空搅拌脱氧 C N含量低在高真空度和强搅拌下进行自由脱碳缺点要求EAF低的的终点碳 0 5 配料成本高脱S差生产效率低 二 不锈钢炼钢工艺及装备 电炉熔化 粗脱碳C 0 3 0 4 还原脱氧 出钢 钢包除渣 真空吹氧C 0 02 加冷却剂合金料 真空脱气C 0 02 连铸 VOD二步法冶炼304L工艺 二 不锈钢炼钢工艺及装备 AOD与VOD二步法工艺参数 钢质比较 二 不锈钢炼钢工艺及装备 三步法冶炼不锈钢特点 原材料适应性强 适合于吹炼高配碳 C 1 8 4 0 的入炉粗钢水 生产成本降低以N代Ar Ar气消耗大幅度降低 1 0Nm3 t AOD或转炉采用高供氧强度 脱碳速度很高 0 1 min 可快速脱碳至0 2 0 3 温度至1650 1700 Cr的回收率高VOD中真空条件下氮分压很低 低碳区脱碳速度较AOD也高 加上良好的底吹搅拌 有良好的的脱氮效果产品范围广 质量高 可生产超低C N钢 气体及夹杂物含量低 二 不锈钢炼钢工艺及装备 大包回转台钢水包中间包结晶器弧形连铸机二冷火焰切割 不锈钢连铸 二 不锈钢炼钢工艺及装备 连铸关键技术 温度控制T凝固温度 1538 65C 13Si 4 8Mn 1 5Cr 4 3Ni 2 5Mo 5Cu无氧化保护浇注 钢包 中间包 水口 结晶器保护渣结晶器振动M EMS电磁搅拌S EMS电磁搅拌 二 不锈钢炼钢工艺及装备 不锈钢薄带连铸连轧工艺 薄带连铸技术是冶金及材料研究领域内的一项前沿技术 它的出现正为钢铁工业带来一场革命 它改变了传统治金工业中薄型钢材的生产过程 将连续铸造 轧制 甚至热处理等整合为一体简化了生产工序 缩短了生产周期 最有发展前途的当属双辊薄带连铸技术 该技术在生产0 7 2mm厚的薄钢带方面具有独特的优越性 二 不锈钢炼钢工艺及装备 美国纽克公司 Nucor 薄带连铸Castrip工艺 2002年5月开始热试车 成为世界上第一套全商业化的双辊薄带钢连铸厂 用来生产碳钢和不锈钢 二 不锈钢炼钢工艺及装备 二 不锈钢炼钢工艺及装备 铸机类型 VSB 垂直固态弯曲 Verticalsolidbending 弯曲半径 3250mm钢包容量 180t中间包容量 25t 工作液面1000mm结晶器类型 漏斗形 宽1000 1560mm 长1100mm板坯厚度 70 60或60 50mm 带液芯压下冶金长度 9250mm 5个扇形段浇注速度 5 1m min 意大利AST特钢公司CSP薄板坯连铸连轧生产线 二 不锈钢炼钢工艺及装备 炉卷轧机 不锈钢热轧带钢生产方式 常规热连轧机组 三 不锈钢热轧工艺及装备 加热炉 除鳞箱 四辊粗轧机 热卷箱 连轧机组 层流冷却 卷取机 1780不锈钢热连轧工艺流程 三 不锈钢热轧工艺及装备 1780的产品构成 碳钢 不锈钢混合热连轧机 成品钢卷281 4万t不锈钢69 8万t 2 0 10 0 750 1600 包括200 300 400系列 奥氏体不锈钢约占总量的70 铁素体不锈钢占25 27 马氏体不锈钢占3 5 碳钢211 6万t 1 2 12 7 750 1630 包括双相 多相微合金钢 高强度钢及特殊用途钢等 以薄规格为主 厚度1 2 3 5mm约占80 三 不锈钢热轧工艺及装备 板坯在立轧时形成狗骨 侧压量越大时 狗骨越高温度越低时 狗骨越高且越靠近板坯边缘 三 不锈钢热轧工艺及装备 大侧压时板坯的头 尾部宽度不均 板坯头部由于二侧材料在长度方向上的延伸所受限制较小 所以延伸较大 狗骨较小立轧压缩变形不能穿透整个宽度 板坯二侧的延伸大于中间 板坯的头部二侧形成扣向中间的园弧形 头部宽度收缩随轧出长度的增加 板坯二侧在长度方向上的延伸所受到的限制不断增加 并在轧出长度约等于板宽之半时达到稳定 同时 板坯二侧的狗骨形凸起也从小到大 并达到稳定狗骨凸起越靠近板坯二侧 在随后的水平辊轧制时宽展就越大 反之宽展就越小 三 不锈钢热轧工艺及装备 头 尾形状控制技术 立辊侧压缸带钢压下 板坯头 尾分别轧成楔形 二侧的狗骨凸起也从小到大到稳定随后的水平轧机轧制中 头 尾部的返回宽展最小 向内部逐渐增加 直到稳定值通过立辊与水平轧制的宽度叠加 头 尾部的宽度与正常部位的宽度基本保持一致 可大大减少切废长度 三 不锈钢热轧工艺及装备 随粗轧道次增加 散热面积变大 温降速度快 中间坯厚度25mm时 温降可达1 7 S 80m的中间坯 头 尾温差将大于100 影响带钢头 尾厚度公差精度 影响薄规格品种的轧制 也限制了坯料尺寸的加大及成材率的提高热卷箱的功能是将粗轧的中间坯先卷取再开卷送入精轧机组 中间坯的头尾颠倒 上下表面翻转 并成卷保温 大大减少了温降和头尾温差可缓冲精轧区域短时故障 减少报废 热卷箱技术 COILBOX 三 不锈钢热轧工艺及装备 热卷箱示意图 三 不锈钢热轧工艺及装备 热卷箱的使用特点 缩短轧线长度20米减少中间坯温降 轧件温降可减少95 沿中间坯的长度方向温度趋于均匀 有利于恒速恒温轧制降低能耗 板坯的出炉温度可降低50度 可降低燃耗4 10 同时在无须加速轧制的情况下可降低燃耗5 10 有利于扩大产品范围及提高产品收得率有利于中间坯的除鳞 中间坯在热卷箱内卷取和开卷 对表面的氧化铁皮有剥落作用 有利提高产品的表面质量 三 不锈钢热轧工艺及装备 精轧机组 F1和F5 F7为常规轧机 F2 F4为PC轧机 采用成对的轧辊交叉来达到对板材的凸度控制F5 F7在线磨辊 采用恒压力控制 可全程磨削和限程磨削 工作方式有空载磨削和轧制中间磨削F2 F4的PC轧机和F5 F7在线磨辊的配置 可实现自由轧制F1 F7机架设有重力工作辊弯辊系统 F1 F5 F7为 150t F2 F4为 120t 控制凸度 带钢平直度 获得良好的板形 三 不锈钢热轧工艺及装备 不锈钢冷轧生产工艺流程图 2D No 1 2E产品 BAF 热轧黑皮卷 HAPL CGL CRM TCM CAPL BAL CGL SPM RCL CTL STL 钢卷 钢板 四 不锈钢冷轧工艺及装备 2B 2B No 3 No 4 HL 冷轧卷 冷轧厂平面布置简图 四 不锈钢冷轧工艺及装备 奥氏体 铁素体单相钢 双相钢 A F 连续退火热轧卷在连续式加热炉中加热到高温 均热然后急冷 在热轧冷却过程中析出的碳化物重新分解 碳固溶于奥氏体中 通过急冷使固溶了碳的奥氏体保持到常温 退火温度根据合金元素含量及含C量来定马氏体 铁素体 带有部分马氏体 罩式退火热轧卷在电热或煤气加热的罩式炉加热到高温 均热 并按规定的速度缓冷 退火后马氏体分解得到均匀的铁素体 C化物组织 热卷退火 四 不锈钢冷轧工艺及装备 冷轧卷的热处理均属于再结晶热处理 在连续炉中进行 除温度不同外 300系和400系没有多大差异 均采用加热 保温 快冷生产工艺氧化退火在空气介质中进行 带钢的表面有氧化层保护退火在保护气体 H2或H2 N2混合 中进行 表面无氧化层 冷卷退火 四 不锈钢冷轧工艺及装备 退火形式选择 四 不锈钢冷轧工艺及装备 退火后氧化层结构 由表及里 Fe2O3 Fe3O4 FeO Cr2O3随钢中Cr含量的增加 Cr2O3层厚度增大 强度越大 Cr2O3和FeO Cr2O3不溶于酸Fe3O4致密 无孔 无裂纹 酸液不易渗透400系Cr2O3含量比300系要大得多 而且Fe3O4的含量较高 因此400系的酸洗更困难 四 不锈钢冷轧工艺及装备 机械除鳞 可去除约80 85的铁鳞 内层破裂弯曲破鳞 破鳞机喷射破鳞 抛丸机化学除鳞电解酸洗 Cr2O3溶解生成Cr OH 3混酸酸洗 去除贫Cr层 钝化生成Cr2O3 热卷酸洗 四 不锈钢冷轧工艺及装备 机械除鳞不可用 会影响冷轧后得到的高光泽表面 因此冷带的酸洗只依靠 电 化学酸洗来进行常用配置 中性盐电解酸洗 HNO3电解酸洗 混酸酸洗中性盐电解酸洗 Cr2O3溶解生成Cr OH 3HNO3电解酸洗 去除贫Cr层 钝化生成Cr2O3混酸酸洗 去除贫Cr层 钝化生成Cr2O3400系不锈钢耐卤族酸性能较差 HF酸会造成酸洗后带钢表面粗糙 使冷带钢表面失去光泽 影响外观质量 因此400系一般采用中性盐电解酸洗 HNO3电解酸洗的方法 对300系可采用中性盐电解酸洗 混酸酸洗 冷卷酸洗 四 不锈钢冷轧工艺及装备 按轧制方式 单张轧制法 成卷轧制法 按轧机型式 单机架可逆式轧机 多机架连续轧机 6辊 12辊 20辊 小批量的特殊钢种 特殊规格 机架刚性好 轧制精度高 工作辊直径小 道次压下率大 2 5机架6辊轧机 工作辊直径较大 乳化液润滑 生产效率高 不锈钢冷轧分类 四 不锈钢冷轧工艺及装备 单机架冷轧生产工艺 四 不锈钢冷轧工艺及装备 单机架冷轧生产工艺特点 多道次冷轧 累积变形率最高可达约85 冷轧工序采用纯矿物油作为润滑介质 冷轧工作辊辊径小 换辊频繁 头尾未轧段长 成材率低 单机架年产量在10万吨左右 四 不锈钢冷轧工艺及装备 多机架连续轧制生产工艺 四 不锈钢冷轧工艺及装备 一般为5道次 300系不锈钢压下率约50 冷轧工序采用乳化液作为润滑介质 冷轧工作辊辊径大 换辊相对较少 头尾未轧段短 成材率高产线年产量在100万吨以上 多机架冷连轧生产工艺特点 四 不锈钢冷轧工艺及装备 不锈钢冷轧生产组合技术1999年3月 法国Ugine公司在Isbergues厂建成了LC2i连续生产线 设计年产25万吨冷轧产品 四 不锈钢冷轧工艺及装备 不锈钢冷轧生产组合技术 2001年 芬兰AvestaPolarit厂新建RAP5连续生产线 设计年产75万吨不锈钢卷 2E板40万吨 冷轧卷35万吨 2003年5月投产 四 不锈钢冷轧工艺及装备 精整是不锈钢冷轧生产的后部工序 产品的尺寸规格和质量能否满足用户要求 精整有很大作用 修磨 平整 纵切 横切 不锈钢精整 四 不锈钢冷轧工艺及装备 冷轧不锈钢板卷的表面质量极其重要 修磨机组是保证带钢具有良好表面质量的关键设备 修磨包括中间修磨和成品修磨 中间修磨是为了消除热轧和退火酸洗工序造成的表面缺陷 为获得高质量的成品表面创造条件 而成品修磨是为了获得某种特定的表面加工等级 修磨 四 不锈钢冷轧工艺及装备 平整机的主要作用有 改善力学性能 保证产品的成形加工性 冷轧不锈钢退火酸洗后 在随后的冲压加工中 在材料屈服点附近会产生屈服延伸台阶或花纹 尤其是铁素体不锈钢 但经过平整加工后 可消除屈服点 避免出现屈服延伸台阶或花纹 修正板形 得到平直的钢板 改善带钢的表面质量 可根据用户的使用要求 加工光面 2B 或麻面板 2D 平整 四 不锈钢冷轧工艺及装备 横切机组的主要用途是 根据合同要求 将钢卷分切成单张的板 或则进行补取样等操作 横切 四 不锈钢冷轧工艺及装备 重卷剖分机组的主要用途是 按合同要求 将钢卷切边并重卷 按合同要求 将钢卷纵切剖分成若干小卷 对卷取质量不好的钢卷 通过重卷来改善 对带钢进行仔细的表面检查 纵切 四 不锈钢冷轧工艺及装备 谢谢大家 锅炉压力容器压力管道焊工考试规则 第一十三条 焊接操作技能考试应从焊接方法 试件材料 焊接材料及试件形式等方面进行考核 焊接方法及代号见表1 焊条类别代号及适用范围见表2 试件钢号分类及代号见表3 各种试件形式 位置及代号见表4 焊接要素及代号见表5 表1焊接方法及代号 一 2002年考规 对八种焊接方法的焊工考试作出规定 除此以外的焊接方法都按四十三条规定进行考试 药芯焊丝电弧焊考试规定与熔化极气体保护焊相同 常用半自动与自动焊方式 实质上是手工焊与机械焊 堆焊不能称为焊接方法 只是焊接方法的运用 各种焊接方法焊接操作技能考试规定也适用于堆焊的运用 对于焊接方法按 2002年考规 分为手工焊接和机械化焊接两种方法 对焊工操作技能 2002年考规 分为手工和焊机操作技能两种 对试件对接形式分为板材对接焊缝 管材对接焊缝和管板角接头试件三种 焊接不锈钢复合钢之间焊缝及过渡焊缝的焊工 应取得耐蚀堆焊资格 表2焊条类别 代号及范围 二 锅炉 压力容器和压力管道使用国产焊条所执行的国家标准有三个 GB T983 1995 GB T5117 1995 GB T5118 1995 行业标准一个 JB T4747 2002 表2焊条代号 类别及适用范围 F1钛钙型EXX03F1 J422 J502 GB T5117这类焊条为钛钙型 药皮中含30 以上的氧化钛和20 以下的钙或镁的碳酸盐 矿 熔渣流动性良好 脱渣容易 电弧稳定熔池适中 飞溅少 焊波整齐 这类焊条适用于全位置焊接 焊接电流为交流或直流正 反接 主要焊接较重要的碳钢结构 F2纤维素型EXX10 EXX11 GB T5117 EXX10 X EXX11 X GB T5118 EXX10 EXX10 X型焊条为高纤维素钠型药皮中纤维素含量较高 电弧稳定 焊接时有机物在电弧区分解产生大量的气体 保护熔敷金属 电弧吹力大 熔深较深 熔化速度快 熔渣少 脱渣容易 熔渣覆盖较差 通常限制采用大电流焊接 这类焊条适用于全位置焊接 特别适用于立焊 仰焊的多道焊和有较高射线检测要求的焊缝 也可用于向下立焊 焊接电流为直流反接 如J505GX GB T5118 适用焊件的焊条范围 F1 F2 F3钛型 钛钙型型号 GB T983 EXXX X 16型焊条 G202 药皮可以是碱性的 也可以是钛型或钛钙型 适用于交流或直流焊接 为了在交流施焊时获得良好的电弧稳定性 这类焊条药皮中一般都含有易电离元素如钾 直径不大于4 0mm的焊条可用于全位置焊接 适用焊件的焊条范围 F1 F3 F3J低氢型 碱性GB T5117J426 J506 J507GB T5118J427 J507 J507RHGB T983G207 EXX15 EXX15 X型焊条 这类焊条为低氢钠型 药皮主要组成物是碳酸盐矿和萤石 碱度较高 熔渣流动性好 焊接工艺性能一般 焊波较粗 角焊缝略凸 熔深适中 脱渣性能好 焊接时要求焊条干燥 并采用短弧焊 这类焊条可全位置焊接 焊接电流为直流反接 这类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性能和力学性能 EXX16 EXX18 X型焊条 这类焊条为低氢钾型药皮 在与EXX15 EXX15 X型焊条药皮基本相似的基础上添加了稳弧剂 如钾水玻璃等 电弧稳定 工艺性能 焊接位置与EXX15型焊条相似 焊接电流为交流或直流反接 这类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性能和力学性能 适用焊件的焊条范围 F1 F3 F3J F4钛型 钛钙型GB T983EXXX X 15EXXX X 17 A132 A302 GB T983 F4JGB T983EXXX X 15EXXX X 17 A137 A307 上述三个焊条国家标准都是等效采用美国国家标准 所谓等效采用则是将国外标准的技术内容全部照搬 只是计量单位从英制改为中国习惯采用的公制 当焊工考试时若采用了美国焊条 便可直接按 2002考规 表2的规定将美国焊条划入相应的类别中 GB T983 1995等效ANSI AWSA5 4 1992 不锈钢手工电弧焊焊条 GB T5117 1995等效ANSI AWSA5 1 1991 碳钢药皮电焊条规程 GB T5118 1995等效ANSI AWSA5 5 1981 低合金钢药皮电焊条规程 三 试件母材钢号及代号见表3焊工焊接操作技能考试是要求焊工按照评定合格的焊接工艺施焊出没有超标缺陷的焊缝 从焊接缺陷角度出发 焊工焊接操作技能与母材钢号没有关系 对于焊条电弧焊 焊工焊接操作技能与药皮类别密切相关 但因钢材合金成分不同造成焊接性能不同 施焊时所采取的焊接工艺措施 不一样 从焊接工艺复杂程度出发而将试件母材钢号进行分类 并制定出替代规则 手工焊焊工焊接操作技能也相应分成四个等级 表3试件钢号分类及代号表 表3中钢号都是锅炉 压力容器 压力管道和气瓶现行标准中所列钢号 GB6653 1994 焊接气瓶用钢板 中所列气瓶用钢的牌号都用 HP 打头 例如HP245 HP365 245 表示钢材屈服点 s下限值 气瓶用钢的化学成分都有控制范围 SY5297 1991 石油天然气输送管道用直缝电阻焊钢管 中所列的钢种等级都用 S 打头 例如S240 S480 240 表示该等级钢种的 t0 5下限值 规定总伸长应力即试样标距长度上产生0 5 的总伸长所需的拉应力 对于每个等级钢种化学成分都有控制范围 GB T9711 1999 石油天然气输送钢管交货技术条件 中所列的钢种等级都用 L 打头 例如L175 L155 155 表示该等级钢种的Rt0 5下限值 对于每个等级钢种化学成分都有控制范围 碳素钢 类 焊接性能良好 大多数情况下焊前不要求预热 焊后不要求后热 部分钢号因为没有冲击要求 因而也不需要控制线能量 低合金钢 类 这类钢号焊前要求预热 焊后要求后热 而且有冲击 试验要求 因而要求控制线能量上限 马氏体钢 铁素体不锈钢 类 这类钢焊接裂纹倾向较大 焊前不要求预热 焊后要进行热处理 焊接工艺要求严格 要求控制焊接线能量范围 1Co5Mo与1Co9Mo1是代表这一类别钢号 1Co5Mo钢供货状态的金相组织与热处理状态有关 即便退火供货时为珠光体 在焊后其焊缝与热影响区将出现马氏体组织 所以将它列入 类 奥氏体不锈钢 双相不锈钢 类 这类钢材用相应的焊条施焊时熔池不易摊开 熔滴过渡不暢特点与碳钢 低合金钢很不同 故另列一类 表3内所列钢号只是典型钢号示例 包含了锅炉 压力容器 压力管道标准中所列钢号 对于没有列入表3的钢号 例如新钢号 国外钢号 可根据第四十四条规定由焊工考委会将其列入相应类别中 对焊机操作工来讲 焊接操作技能考试是考核焊工掌握焊机能力 焊接过程 自动 完成与钢号无关 焊机操作工用某一钢号经焊接操作技能考试合格后 则焊接所有钢号都可免除考试 表4试件形式 位置及代号见图 表4试件形式 位置及代号 第十四条焊接操作技能考试合格的焊工 当试件钢号或焊材变化时 属下列情况之一的不需重新进行焊接操作技能考试 一 手工焊焊工采用某类别钢号经焊接操作技能考试合格后 焊接该类别其它钢号时 二 手工焊焊工采用任一钢号 经焊接操作技能考试合格后 焊接该 类别钢号与类别代号较低钢号所组成的异种钢号焊接接头时 三 除 类外 手工焊焊工采用某类别任一钢号 经焊接操作技能考试合格后 焊接较低类别钢号时 四 焊机操作工采用某类别任一钢号 经焊接操作技能考试合格后 焊接其它类别钢号时 五 变更焊丝钢号 或型号 药芯焊丝类型 焊剂型号 保护气体种类和钨极种类时 第十五条经焊接操作技能考试合格的焊工 属下列情况之一的 需重新进行焊接操作技能考试 改变焊接方法 在同一焊接方法中 手工焊考试合格 从事焊机操作工时 在同一种焊接方法中 焊机操作 考试合格 从事手工焊工作时 表五中焊接要素 代号 01 02 03 04 06和08之一改变时 焊件焊接位置超出表11规定的适用范围时 表5焊接要素及代号 焊接要素实际上是影响焊工焊接操作技能的工艺因素和条件 增加表5焊接要素及代号是 2002年考规 特点 从表5可见 分两种情况 一是手工焊 只对钨极气体保护焊填充金属规定了三种情况 无焊丝 实芯 药芯焊丝 二是机械化焊对钨极气体保护焊的自动稳压系统和其他焊接方法的自动跟踪系统及单道焊 多道焊重新考试规定 表5中焊接要素 代号 01 02 03 04 06和08之一改变时 这一句话中说明 表5中共有9个焊接要素 只有上述6个焊接要素改变时 需要重新进行焊接操作技能考试 要素改变的含义是 01改变含义 手工钨极气体保护焊增加或取消填充金属焊丝 02改变含义 手工钨极气体保护焊从实芯填充金属焊丝变为药芯填充金属焊丝 或取消填充金属焊丝 03改变含义 手工钨极气体保护焊从药芯填充金属焊丝变为实芯填充金属焊丝 或取消填充金属焊丝 04改变含义 自动钨极气体保护焊取消自动稳压系统 06改变含义 所有机械化焊接方法取消自动跟踪系统 08改变含义 所有机械化焊接方法在每面坡口内从单道焊变为多道焊 焊缝金属中的焊层与焊道是两个概念 其定义可看GB T3375 1994 焊接术语 在图A所示焊缝中有四个焊层6条焊道 在图B所示焊缝中有两个焊层2个焊道 图B 表5中 08 和 09 是指 每面坡口内焊道 如图C所示双面坡口的焊缝内 正面为单道 而背面为多道 图A 图C 第十六条焊接操作技能考试可以由一名焊工在同一试件上采用一种焊接方法进行 也可以由一名焊工在同一试件上采用不同焊接方法进行组合考试 或由两名 或以上 焊工在同一试件上采用相同或不同焊接方法进行组合考试 由三名 含三名 以上焊工的组合考试试件 厚度不得小于20mm 例一 如16MnR 板厚12mm 平焊对接 一焊工用实芯焊丝 钨极气体保护焊打底2mm 焊条电弧焊用低氢型焊条盖面10mm 考试合格后 他即具有两个项目 GTAW 1G 2 02SMAW 1G K 10 F3J 例二 一管板角接头试件 管外径为 57 材质为20号钢 壁厚4mm 板厚12mm 材质为16MnR 垂直固定 一焊工用实芯焊丝钨极气体保护焊打底2mm 再用低氢型焊条电弧焊焊完 考试合格后 他即具有两个项目 GTAW 2FG 2 57 02SMAW 2FG K 10 57 F3J 手工焊焊工进行焊接操作技能考试合格时 焊条熔敷金属成分和组织应与试件母材类同 不得用奥氏体不锈钢焊条或双相钢焊条焊接 类钢号 当使用GB T983中的焊条进行耐蚀堆焊时 手工焊焊工采用某类别任一钢号作基层经操作技能考试合格后 在较低类别钢号上堆焊时不需重新进行焊接操作技能考试 手工焊焊工采用 类中任一钢号经焊接操作技能考试合格后 当使用奥氏体不锈钢焊条或双相钢焊条焊接 类钢焊件时不需重新进行焊接操作技能考试 第十七条考试试件试件形式各种试件形式如图所示 包括 对接焊缝试件 管板角接头试件 堆焊试件 管板角接头形式见图4 对接焊缝试件 管板角接头试件分带衬垫和不带衬垫两种 双面焊 部分焊透的对接焊缝和部分焊透的管板角接头均视为带衬垫 焊接操作技能考试试件分为 对接焊缝试件 下分板材对接焊缝试件和管材对接焊缝试件 管板角接头试件 和堆焊试件 对接焊缝是锅炉 压力容器 压力管道中最大量使用的焊缝形式 可将角焊缝看作坡口角度为90 的对接焊缝 从焊工熔敷焊缝金属过程而言 角焊缝与对接焊缝是极其相似的 焊工采用对接焊缝试件经焊接操作技能考试合格后在一定条件下适用于焊接 角焊缝 2002考规 中不再设角焊缝试件 第十八条 手工焊焊工采用对接焊缝试件 经焊接操作技能考试合格后 适用于焊件金属厚度范围见表7 t为每名焊工 每种焊接方法在试件上的对接焊缝金属厚度 余高不计 当某焊工用一种焊接方法考试且试件截面全焊透时 t与试件母材T相等 表7手工焊对接焊缝适用于对接焊缝焊件焊缝金属厚度范围mm 注 t不得小于12mm 且焊缝不得少于3层例 SMAW 1G 8 F3J焊条电弧焊 材质 类 水平位置 焊缝金属厚度16mm 低氢型焊条施焊 如果为T 16则 GTAW 1G 3 02手工钨极气体保护焊 实芯焊丝 材质 类 水平位置 焊缝金属厚度 6mm 如果为T 6则 手工焊焊工采用管材对接焊缝试件 经焊接操作技能考试合格后 适用于管材对接焊缝焊件外径范围见表8 适用于焊缝金属厚度范围见表7 表8手工焊管材对接焊缝试件适用于对接焊缝焊件外径范围mm 注 管材向下焊试件例 SMAW 1G 2 25 F3J焊条电弧焊 材质 类 水平转动 焊缝金属厚度4mm 管外径 25mmn 对 24 4 5的管 GTAW 1G 2 25 02手工钨极气体保护焊 实芯焊丝 材质 类 水平转动 焊缝金属厚度4mm 管外径 25mmn 手工焊焊工采用管板角接头试件 经焊接操作技能考试合格后 适用于管板角接头焊件范围见表9 当某焊工用一种焊接方法考试且试件截面全焊透时 t与试件板材厚度S0相等 表9手工焊管板角接头试件适用于管板角接头焊件范围mm 注 当S0 12时 t应不小于12mm 且焊缝不得少于3层例 SMAW 2FG 8 57 F3J焊条电弧焊 类和 类材料相焊 管 57 4 管板角焊缝 焊缝金属厚度t 16mm 焊条为低氢型 如果 或板厚18mm以上 例 GTAW 2FG 3 57 02手工钨极气体保护焊 实芯焊丝 类和 类材料相焊 管板角焊缝 焊缝金属厚度 6mm 如果 焊机操作工采用对接焊缝试件或管板角接头试件考试时 母材厚度T或S0自定 经焊接操作技能考试合格后 适用于焊件焊缝金属厚度不限 例 SAW 1G K 07 08例 SAW 1G K 07 09例 GTAW 5FG K 04 06 09例 GTAW 5FG K 05 07 09 焊机操作工采用对接焊缝试件或管板角接头试件考试时 管外径自定 经焊接操作技能考试合格后 适用于管材对接焊缝焊件或管板角接头焊件管外径的最小值为试件外径 最大值不限 例 GTAW 5FG K 04 06 09此时已看不出管径最小值 只能从焊工考试档案中才可查出D值 手工焊焊工和焊机操作工采用不带衬垫对接焊缝试件或管板角接头试件 经焊接操作技能考试合格后 分别适用于带衬垫对接焊缝试件或管板角接头试件 反之不适用 例 按第十六条组合考试 材质16MnR 板厚12mm 平焊试件 用手工钨极氩弧焊打底 填充金属为实芯焊丝 焊缝金属厚度2mm 然后采用低氢型焊条手工焊填满坡口 项目代号为 GTAW 1G 2 02和SMAW 1G K 10 F3J则焊条电弧焊只能用于双面焊 部分焊透的对接焊缝 例 管板角接头无衬垫水平固定试件 管材壁厚2mm 25mm 材质20号钢 板材厚度12mm 材质16MnR 采用手工钨极氩弧焊打底 填充金属为实芯焊丝 焊缝金属厚度为2mm 然后采用低氢型焊条手工焊填满坡口 项目代号为 GTAW 2FG 2 25 02SMAW 2FG K 10 25 F3J则焊条电弧焊只能用于双面焊 部分焊透的对接焊缝 手工焊焊工和焊机操作工采用对接焊缝试件或管板角接头试件 经焊接操作技能考试合格后 除规定需要重新考试时 适用于焊件角焊缝 且母材厚度和外径不限 上述 除规定需要重新考试 的规定为 手工焊焊工 第十五条规定 手工焊考试合格从事焊机操作工 表5中焊接要素01 02 03 04 06和08改变时 焊条类别超出表2的规定 第十四条规定 第十九条规定 第十八条 中关于管外径的规定 焊机操作工 第十五条规定内容 焊机操作考试合格 从事手工焊工作时 耐蚀堆焊试件各种焊接方法的焊接操作技能考试规定也适用于耐蚀堆焊 手工焊焊工和焊机操作工采用堆焊试件考试合格后 适用于焊件的堆焊层厚度不限 适用于焊件母材厚度范围见表10 表10堆焊试件适用母材厚度范围mm 焊接不锈钢复合钢的复层之间焊缝及过渡焊缝的焊工 应取得耐蚀堆焊资格例 有一复合钢板 基层材质为16MnR 板厚16mm 复合层为0Gr18Ni9 板厚3mm 平板对接 采用平焊位置 低氢型和碱性焊条施焊 所需焊工项目为 SMAW 1G 12 F3JSMAW N16 1G K F4JSMAW 1G K 12 F4J 值得注意是表7 表8 表9 表11中试件厚度包括试件母材厚度和试件焊缝金属厚度 对于焊接操作技能考试来说是考核焊工堆敷焊缝金属时尽量不出或少出焊接缺陷能力 而不是考核在什么厚度试件坡口内施焊焊缝的能力 因此考核焊工焊接操作技能应按试件焊缝金属厚度考虑 而不是按试件母材厚度考虑 焊工在试件上可以不焊满坡口 为便于检验与结果评定通常焊满坡口 2002考规 只依据试件 焊缝金属厚度来确定适应于焊件焊缝金属厚度范围 参照ASME第 卷规定出手工焊试件合格后适应于焊件焊缝金属厚度范围见表7 表9 从焊工焊接操作技能考试目的出发 焊缝金属厚度越大 则焊工施焊道数与层数越多 产生焊接缺陷的几率也越大 因此 厚度大的焊缝金属考试合格了 焊接厚度小的焊缝金属焊件则可免除考试 十一 手工焊焊工和焊机操作工 采用对接焊缝试件或管板角接头试件 经焊接操作技能考试合格后 适用于焊件的焊接位置见表11 表11试件适用焊件焊接位置 注 1 表中 立 表示向上立焊 向下立焊表示为 立向下 2 板材对接焊缝试件考试合格后 适用管材对接焊缝焊时 管外径应 76mm 表11试件适用焊件焊接位置表11规定实质是 对接焊缝试件适用对接焊缝 焊件角焊缝 管板角接头试件适用焊件角焊缝都只是指 焊缝位置 适用 管板角接头试件适用管板角接头焊件 只是指 焊缝位置 适用 执行表11时应注意下列各点 板材对接焊缝试件考试合格的焊工适应于 600mm管材对接焊缝焊件 但焊件管材应D 76mm 对于D 76mm管材焊件焊工资格应按表8进行考试 管材对接焊缝试件考试合格的焊工适应于焊件范围还要受到第十八条 和 对管材外径的规定限制 管板角接头试件考试合格的焊工适应于焊件范围还要受到第十八条 和 对管材外径的规定限制 对接焊缝试件 管板角接头试件适用于焊件角焊缝 适应的只是焊缝位置 角焊缝焊件母材厚度和焊缝尺寸 不限 管材外径受到第十八条 规定限制 板材对接焊缝试件适用于板材或管材外径D 76mm角焊缝焊件 管板角接头试件考试合格的焊工只适应于管板角接头焊件和焊件角焊缝 不适用于焊件对接焊缝 从表11中可以明确看出对接焊缝试件不能适用于管板角接头焊件 管板角接头试件不能适用于对接焊缝焊件 例如管子开坡口的管板角接头 图D 板子开坡口的管板角接头 图E 相比 虽然接头形式与位置相同 但图D接头中的对接焊缝为横焊缝 而图E接头中的对接焊缝为管板角焊缝 图D焊工持证项目为管子2G 而图E焊工持证项目为2FG 图D 图E 图F与图G所示接头形式与位置相同 但图F接头中的对接焊缝为仰 立 平三种位置 而图F接头中的对接焊缝为立 横两种位置 图F为5G 而图为5FG 图F 图G 可见图D与图E 图F与图G接头形式与位置相同 但焊缝位置差别很大 对于图D所示管子开坡口的管板角接头实质上是管材对接焊缝试件加障碍物 如图I所示 因此采用管材对接焊缝试件考试合格的焊工便能够焊接相应位置的管子开坡口的管板角接头焊件 而不能焊接板子开坡口的管板角接头焊件 图I 图D 焊接操作技能考试规则汇总现将各种焊接方法需要重新进行焊接操作技能考试规则汇总如下 一 手工焊焊工手工焊焊工需要重新进行焊接操作技能考试规则见表10 表10手工焊焊工需要重新进行焊接操作技能考试规则 二 焊机操作工需要进行焊接操作技能考试规则如下 改变焊接方法 钨极气体保护焊取消自动稳压系统 取消自动跟踪 焊件焊接位置超出规定范围 有衬垫试件考试合格的焊工焊接没有衬垫的焊件 从每面单道焊改为每面多道焊 第三十七条焊工考试项目代号 应按每个焊工 每种焊接方法分别表示 手工焊焊工考试项目表示方法为 其中 焊接方法代号 见表1 耐蚀堆焊代号加 N及试件母材厚度 试件钢号分类代号 见表3 有色金属材料按相应标准规定的代号 异种钢用X X表示 试件形式代号 见表4 带衬垫代号加 K 试件焊缝金属厚度 试件外径 焊条类别代号 见表2 焊接要素代号 见表5 考试项目中不出现某项时 则不填 焊机操作工考试项目表示方法为 其中 焊接方法代号 见表1 耐蚀堆焊代号加 N及试件母材厚度 试件形式代号 见表4 带衬垫代号加 K 焊接要素代号 见表5 存在两种以上要素时 用 分开 项目代号举例如下 教材P332