簡介
管道焊接技術本書以“壓力管道及承重管道必須全熔透，關鍵在根焊（或打底焊）”作為框架要求，從設計及施工技術人員角度出發，較為系統地講述了管道焊接基礎知識、管道材料、焊管規範規程標準、焊管設備及焊前準備，並且著重闡述了鋼質管道焊接21法，制管的3種方法，長輸管道現場焊管的4種方法，以及不鏽鋼、耐熱鋼、低溫鋼、耐蝕鋼、鈦、鎳、鋁、銅8種常用材料的特性、焊接特點和管道焊接技術。本書還講述了塑膠管道的焊接機理、方法和技術。本書內容貼近實際，實用性強。
本書可作為從事管道設計、製造、焊接施工工程技術人員和廣大焊接技術工人的工具書，也可作為從事管道焊接的材料採購、監察、質量檢測管理人員的參考書，以及大專院校相關專業的輔助教材。
目錄
第1章基礎知識1
1.1焊接管道受力及質量因素1
1.1.1焊接管道接頭類別和受力基本概念1
1.1.2影響管道焊接的質量因素1
1.2鋼材金相組織2
1.3影響焊縫金屬的雜質和氣體3
1.3.1硫3
1.3.2磷3
1.3.3焊接區內的氣體3
1.4鋼材的焊接性4
1.5焊縫余高與應力集中5
1.5.1對接焊縫余高5
1.5.2T形接頭焊縫余高6
1.6引弧板、引出板和包角焊6
1.7焊接熱效率、熱循環、線能量、預熱溫度和層間溫度7
1.7.1焊接熱效率7
1.7.2焊接熱循環8
1.7.3焊接線能量8
1.7.4預熱溫度9
1.7.5層間溫度10
1.8焊接接頭剖析10
1.8.1熔合區10
1.8.2焊接熱影響區的組織和性能10
1.8.3熱應變脆化區12
1.9焊縫金屬的結晶組織12
1.9.1特點12
1.9.2特徵12
1.9.3焊縫金屬二次結晶組織13
1.10焊接變形和焊接應力13
1.10.1焊接變形14
1.10.2影響焊接變形的因素14
1.10.3控制焊接變形的措施15
1.10.4焊接應力15
1.11焊接裂紋及其他缺陷的防止16
1.11.1熱裂紋16
1.11.2冷裂紋和延遲裂紋17
1.11.3再熱裂紋18
1.11.4層狀撕裂18
1.11.5未焊透和未熔合18
1.11.6夾渣19
1.11.7氣孔19
1.11.8咬邊19
1.11.9一級、二級焊縫的質量等級及缺陷分級（GB 50205-2001）20
1.12焊接接頭的質量控制20
1.12.1材料匹配20
1.12.2焊接工藝方法20
1.12.3焊接線能量及焊接參數21
1.12.4加強焊前預熱，控制層間溫度21
1.12.5焊接方法22
1.12.6儘量減少組裝造成的焊縫殘餘應力22
1.12.7對焊縫余高和焊縫咬邊不容忽視22
第2章管道金屬材料23
2.1管道金屬材料的選用23
2.1.1壓力管道金屬材料的特點23
2.1.2壓力管道金屬材料的選用24
2.2API標準和管線鋼27
2.3鋼管29
2.3.1低壓和中壓鍋爐用無縫鋼管（GB 3087-1999）29
2.3.2低壓和中壓鍋爐用電焊鋼管（YB 4102-2000）30
2.3.3低壓液體輸送用焊接鋼管（GB/T 3091-2001）30
2.3.4鍋爐用無縫鋼管33
2.3.5結構用無縫鋼管41
2.3.6石油、天然氣輸送管道用直縫焊管（GB/T 9711.1-1997）54
2.3.7石油、天然氣輸送管道用直縫焊管（GB/T 9711.2-1999）55
2.3.8石油、天然氣輸送管線用直縫焊管（API5L）56
2.3.9鋼管力學性能和化學成分57
2.4鋼板57
2.4.1壓力容器用鋼板57
2.4.2低溫壓力容器用低合金鋼板（GB 3531-1996）59
第3章管道焊接技術標準62
3.1壓力管道分類62
3.1.1壓力管道的定義62
3.1.2壓力管道分類、分級63
3.1.3中石化集團公司壓力管道分類63
3.1.4管子系列標準63
3.2管道焊接常用標準64
3.2.1管道焊接常用標準64
3.2.2國外常用標準體系65
3.3壓力管道焊接規範規程標準摘錄66
3.3.1國家質量技術監督局壓力容器安全技術監察規程154號（摘錄）66
3.3.2鋼製壓力容器（GB 150-1998）69
3.3.3電力建設施工及驗收技術規範（管道篇）（DL 5031-1994）69
3.3.4船舶壓力管系的焊接（中國船級社《材料與焊接規範》1998）70
3.3.5工業金屬管道工程施工及驗收規範（管道加工、管道焊接）
（GB 5023-1997）72
3.3.6現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規範（管道焊接）（GB 50236）76
3.3.7輸油輸氣管道線路工程施工及驗收規範（SY 0401-1998）82
第4章焊管設備87
4.1手工電弧焊87
4.1.1手工電弧焊技術87
4.1.2手工電弧焊設備88
4.2埋弧自動焊92
4.2.1工藝參數92
4.2.2埋弧自動焊設備93
4.3鎢極氬弧焊（TIG）98
4.3.1鎢極氬弧焊電弧的特點98
4.3.2鎢極氬弧焊的不足98
4.3.3氬弧焊分類98
4.3.4鎢極氬弧焊的工藝參數99
4.3.5鎢極氬弧焊引弧的三種方法99
4.3.6鎢極端部形狀和電源99
4.3.7氬弧焊的套用參數100
4.3.8手工鎢極氬弧焊設備100
4.4MIG/MAG熔化極氣體保護焊技術及設備106
4.4.1特點106
4.4.2MIG/MAG焊接工藝參數107
4.4.3MIG/MAG設備109
4.5二氧化碳氣體保護焊110
4.5.1CO2氣體保護焊特點110
4.5.2CO2氣體保護焊熔滴過渡種類及特點111
4.5.3設備及組成系統111
4.6等離子弧焊技術及設備112
4.6.1概述112
4.6.2等離子弧焊設備113
4.6.3設備品種113
4.7氣焊方法及設備114
4.7.1氣焊特點114
4.7.2氣焊操作方法116
4.8熱切割及設備116
4.8.1氣體火焰熱切割116
4.8.2等離子弧切割121
第5章焊前準備126
5.1原材料管理126
5.1.1鋼材訂貨126
5.1.2檢驗126
5.1.3復驗126
5.1.4堆放126
5.1.5鋼材管理126
5.1.6鋼材發放127
5.2金工展開127
5.2.1展開原理127
5.2.2三種基本展開方法127
5.3號料133
5.3.1管道的中性層和下料計算133
5.3.2符號134
5.3.3鋼管最小彎曲半徑及長度計算134
5.4切割134
5.4.1各種切割方法的原理和特點135
5.4.2剪下135
5.4.3鋸割135
5.4.4氣割136
5.4.5等離子弧切割137
5.5邊緣加工138
5.5.1坡口三要素138
5.5.2坡口加工139
5.6成形加工145
5.6.1卷板（滾圓）145
5.6.2管子、管件及管道附屬檔案的配製（《電力建設施工及驗收技術規範》DL 5031-1994）148
5.7焊前技術準備150
5.7.1焊接工藝評定試驗150
5.7.2對焊接技術人員的要求150
5.7.3對焊工的要求150
第6章鋼質管道焊接21法151
6.1概論151
6.2焊接材料153
6.2.1電焊條153
6.2.2焊絲160
6.2.3焊劑164
6.2.4焊接材料選用168
6.3焊管技術168
6.3.1焊接操作基本技術168
6.3.2焊管方法與技術（21法）170
6.3.3鋼管與法蘭連線189
6.4焊接管道檢驗190
6.4.1焊縫外表質量檢驗190
6.4.2無損檢測191
6.4.3工業金屬管射線照相檢驗和超音波檢驗（GB 50235-1997）191
第7章不銹耐熱低溫耐蝕鋼管道焊接194
7.1概述194
7.2不鏽鋼特性194
7.2.1分類和牌號194
7.2.2不鏽鋼的特性195
7.3不鏽鋼焊接特點198
7.3.1可焊性綜述198
7.3.2焊縫腐蝕、脆化及防止措施198
7.4奧氏體不鏽鋼管焊接199
7.4.1手工電弧焊199
7.4.2埋弧焊207
7.4.3鎢極氬弧焊210
7.4.4熔化極氬弧焊212
7.4.5等離子弧焊213
7.4.6氣焊214
7.5馬氏體不鏽鋼板和鋼管焊接214
7.5.1分類及特性214
7.5.2焊接特點214
7.5.3焊接方法與焊接材料214
7.5.4焊接工藝215
7.6鐵素體不鏽鋼板和管焊接216
7.6.1焊接特點216
7.6.2焊接工藝216
7.7鐵素體-奧氏體雙相不鏽鋼板及鋼管的焊接217
7.7.1鐵素體-奧氏體雙相不鏽鋼的特性217
7.7.2典型的鐵素體-奧氏體雙相不鏽鋼217
7.7.3三種雙相不鏽鋼的焊接特點218
7.8不鏽鋼管焊接工程實例218
7.8.100Cr20Ni18Mo6CuN耐蝕不鏽鋼焊接218
7.8.2耐腐蝕性能219
7.8.3加工性219
7.8.4材料的焊接性219
7.8.5不鏽鋼厚壁容器用埋弧自動焊焊接220
7.8.6不鏽鋼中板爐體埋弧自動焊221
7.8.7不鏽鋼導管環縫焊接222
7.8.8二氧化碳藥芯焊絲焊接不鏽鋼管223
7.8.9等離子弧焊焊接不鏽鋼容器"乳化缸"223
7.8.10手工電弧焊焊接.900mm×8mm不鏽鋼管道224
7.8.11TP321管材的焊接225
7.9耐熱鋼、低溫鋼、耐蝕鋼鋼管焊接226
7.9.1耐熱鋼鋼管焊接226
7.9.2珠光體耐熱鋼焊接特點及工藝要點226
7.9.3奧氏體型耐熱鋼焊接特點及工藝要點232
7.9.4馬氏體型耐熱鋼焊接233
7.9.5鐵素體耐熱鋼焊接233
7.9.6耐熱鋼管焊接實例233
7.9.7低溫用鋼的焊接235
7.9.8耐蝕鋼焊接240
7.9.9工程實例--耐腐蝕合金鋼管MoNAl400的焊接241
第8章焊接制管243
8.1概述243
8.2高頻直縫電阻焊鋼管243
8.2.1高頻電阻焊243
8.2.2高頻感應焊243
8.2.3高頻焊特點244
8.2.4高頻直縫電阻焊鋼管生產244
8.2.5高頻焊套用範圍244
8.2.6高頻電阻焊焊接速度244
8.3鋼管生產工藝流程及主要特點244
8.4螺鏇縫埋弧焊管246
8.4.1焊接材料246
8.4.2鏇轉口埋弧焊工藝參數248
8.4.3關於螺鏇焊管生產標準（GB/T 9711.1-1998規定）248
8.4.4可能出現的質量問題分析248
8.5直縫埋弧焊鋼管250
8.5.1國外製管工業發展250
8.5.2我國直縫埋弧鋼管250
8.5.3大口徑直縫埋弧鋼管生產線（巨龍直縫埋弧焊管生產線）250
第9章長輸管道焊接技術253
9.1長輸管道焊接技術發展概論253
9.1.1管材鋼級現狀與發展趨勢253
9.1.2焊接制管工藝（管型）254
9.1.3管道鋼管規格（管徑和長度）255
9.2前蘇聯長輸管道焊接256
9.2.1焊前準備及對接口組裝256
9.2.2管子焊接站的焊接工作258
9.2.3雙面埋弧自動焊工藝261
9.2.4線上路工地上管道手工電弧焊的設備及技術工藝262
9.3德國、加拿大天然氣輸送管道的施工技術265
9.3.1大口徑鋼管彎管的製作265
9.3.2X80管道的試壓265
9.3.3焊縫檢測266
9.4我國長輸管道焊接工程266
9.4.1西氣東輸工程266
9.4.2藥芯焊絲半自動焊焊長輸油管271
9.4.3上向與下向複合焊接工藝焊接長輸大直徑厚壁水管272
第10章鈦鎳鋁銅管焊接274
10.1鈦合金管焊接274
10.1.1鈦及鈦合金分類274
10.1.2鈦材特點274
10.1.3鈦製品的焊接特點274
10.1.4提高焊接質量的工藝措施274
10.1.5鈦的焊接方法275
10.1.6鈦及鈦合金焊接工藝276
10.1.7鈦及鈦合金管道焊接工藝277
10.1.8焊接實例278
10.2鎳管焊接279
10.2.1鎳及鎳合金的焊接性能279
10.2.2鎳及鎳合金手工焊接工藝280
10.2.3鎢極氬弧焊281
10.2.4實例--Ni200純鎳管道焊接281
10.3鋁及鋁合金管道的焊接282
10.3.1鋁及鋁合金焊接特點282
10.3.2焊接工藝283
10.3.3管道焊接285
10.4銅及銅合金管焊接286
10.4.1分類及牌號286
10.4.2焊接材料287
10.4.3銅及銅合金可焊性分析288
10.4.4焊管要領291
第11章塑膠管道的焊接292
11.1概述292
11.2塑膠管道的特點293
11.3塑膠管道的規格尺寸294
11.4塑膠管道的連線技術297
11.4.1熱熔對接焊和電熔焊297
11.4.2熱熔承插焊297
11.4.3機械連線297
11.5塑膠管道焊接的機理298
11.6熱熔對接焊299
11.6.1熱熔對接焊的基本過程與參數300
11.6.2影響熱熔對接焊接頭性能的因素302
11.6.3熱熔對接焊接頭的焊接性能分析303
11.6.4熱熔對接焊機的分類及其特點304
11.6.5熱熔對接焊機的使用307
11.6.6熱熔對接焊機的故障分析308
11.6.7焊接接頭的基本要求309
11.7電熔焊310
11.7.1電熔焊的基本過程310
11.7.2電熔焊管件310
11.7.3電熔焊的控制方式311
11.7.4電熔焊接過程分析312
11.7.5影響電熔連線接口質量的幾個因素314
11.7.6電熔焊機的特點及性能315
11.7.7電熔焊機的使用316
11.8施工輔助工具316
附錄鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規則318
參考文獻338
文摘
第一章 壓力管道用金屬材料
第一節 金屬材料基礎知識
一、電弧的形成
電弧焊時，熔化金屬的熱源是焊接電弧。電弧是發生在電極與氣體介質中的持續大功率放電。通常情況下氣體是不導電的，為了使其導電，必須使之電離，即必須在氣體中形成足夠數量的自由電子和正離子。
氣體間隙電離的過程和電弧的形成過程如下：當弧焊電源輸出端的兩個極即電極與焊件短路時，表面局部突出部位首先接觸，在接觸區域有電流通過，金屬熔化並形成液態小橋，拉開電極則小橋爆斷，使金屬受熱氣化。當電極與工件分離後，在極小的間隙中，由於電源電壓作用，形成較大的電場強度，電子在電場的作用下，自陰極逸出，形成“電子發射”。陰極發射出的電子，在電場的作用下快速向陽極運動，與中性氣體粒子相撞並使其電離，分離成電子和正離子。電子被陽極吸收，而正離子向陰極運動，形成電弧放電過程。為了提高交流電弧燃燒的穩定性，在焊條藥皮或焊劑中加入穩弧劑。穩弧劑主要是由容易電離的鉀、鈉等鹼金屬組成。加入這些鹽類，可以降低氣體的電離電位，容易發生電離。
