GB/T 13147-2009 铜及铜合金复合钢板焊接技术要求

　　ICS 47 . 020 . 0 1 U 05

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 13147—2009代替 GB/T 13147—1991

　　铜及铜合金复合钢板焊接技术要求

　　Specification forwelding ofcopperand copperalloy clad steelplates

　　2009-03-23 发布 2009-1 1-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 13147—2009

　　前 言

　　本标准代替 GB/T 13147—1991《铜及铜合金复合钢板焊接技术条件》。

　　本标准与 GB/T 13147—1991 相比，主要变化如下：

　　— 标准名称改为 “铜及铜合金复合钢板焊接技术要求 ”;

　　— 调整了规范性引用文件;

　　— 表 1 改为资料性附录 A ;

　　— 增加了焊接用保护气体氦气;

　　— 修改了过渡层焊道厚度的要求;

　　— 修改了室温下的弯曲试验规定;

　　— 安全防护改为按 GB 9448《焊接与切割安全》的规定 。

　　本标准的附录 A 为资料性附录 。

　　本标准由中国船舶重工集团公司提出 。

　　本标准由全 国 海 洋 船 标 准 化 技 术 委 员 会 船 用 材 料 应 用 工 艺 分 技 术 委 员 会 (SAC/TC 12/SC 4)归口 。

　　本标准起草单位：中国船舶重工集团公司第七二五研究所 。

　　本标准主要起草人：王小华 、蒋成禹 、张超 、侯发臣 、郑晓军 、张蕾 、汪汀 、严铿 。

　　本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

　　—GB/T 13147—1991 。

　　Ⅰ

　　GB/T 13147—2009

　　铜及铜合金复合钢板焊接技术要求

　　1 范围

　　本标准规定了铜及铜合金复合钢板(以下简称铜钢复合板)焊接的材料 、焊工 、焊前准备 、焊接 、焊接质量检验以及焊接缺陷返修等的技术要求 。

　　本标准适用于总厚度超过 8 mm、复层为铜或铜合金 、基层为碳素钢或低合金钢的铜钢复合板的焊接 。本标准未作规定的其他铜钢复合板的焊接亦可参照使用 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本适用于本标准 。

　　GB/T 985 . 1 气 焊 、焊 条 电 弧 焊 、气 体 保 护 焊 和 高 能 束 焊 的 推 荐 坡 口 ( GB/T 985 . 1—2008 , ISO 9692-1:2003 , MOD)

　　GB/T 985 . 2 埋弧焊的推荐坡口(GB/T 985 . 2—2008 , ISO 9692-2:1998 , MOD)

　　GB/T 2650 焊接接头冲击试验方法(GB/T 2650—2008 , ISO 9016:2001 , IDT)

　　GB/T 2651 焊接接头拉伸试验方法(GB/T 2651—2008 , ISO 4136:2001 , IDT)

　　GB/T 2653 焊接接头弯曲试验方法(GB/T 2653—2008 , ISO 5173:2000 , IDT)

　　GB/T 3125 白铜线

　　GB/T 3323 金属熔化焊焊接接头射线照相

　　GB/T 3670 铜及铜合金焊条

　　GB/T 4842 氩

　　GB/T 4844 . 2 纯氦

　　GB/T 4844 . 3 高纯氦

　　GB/T 5117 碳钢焊条

　　GB/T 5118 低合金钢焊条

　　GB/T 5231 加工铜及铜合金化学成分和产品形状

　　GB/T 5235 加工镍及镍合金 化学成分和产品形状

　　GB/T 5293 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂

　　GB/T 6052 工业液体二氧化碳

　　GB 9448 焊接与切割安全

　　GB/T 9460 铜及铜合金焊丝(GB/T 9460—2008 , ISO/DIS 24373:2007 , MOD)

　　GB/T 12470 埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂

　　GB/T 13238 铜钢复合钢板

　　GB/T 14957 熔化焊用钢丝

　　GB/T 15620 镍及镍合金焊丝(GB/T 15620—2008 , ISO 18274:2004 , MOD)

　　GB/T 16957 复合钢板焊接接头力学性能试验方法

　　GB/T 21653 镍及镍合金线和拉制线坯(GB/T 21653—2008 , ISO 9724:1992 , MOD)

　　JB 4708 钢制压力容器焊接工艺评定

　　JB/T 4730 . 2 承压设备无损检测 第 2 部分：射线检测

　　1

　　GB/T 13147—2009

　　JB/T 4730 . 3 承压设备无损检测 第 3 部分：超声检测

　　JB/T 4730 . 5 承压设备无损检测 第 5 部分：渗透检测

　　SJ/T 10743 惰性气体保护电弧焊和等离子焊接 、切割用钨铈电极

　　《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》 国家质量监督检验检疫总局 2002 年版

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本标准 。

　　3 . 1

　　过渡层 buttering

　　为防止基层成分对复层焊缝金属的不利影响，以保证接头质量和性能，预先在基层焊缝金属表面熔敷一层规定成分的金属层 。

　　3 . 2

　　铁的稀释率 ferro rateofdilution

　　焊接时来自基层钢和过渡层焊道的铁元素含量，在复层焊缝中所增加的重量百分比 。

　　4 材料

　　4 . 1 焊接用铜钢复合板及其配套用的焊接材料，应具有出厂的合格证书 。若质量保证书不全或者认为必要时，应按有关标准对材料进行复验 。

　　4 . 2 铜钢复合板的质量应符合 GB/T 13238 或供需双方协议的要求 。

　　4 . 3 基层 低 碳 钢 、低 合 金 钢 焊 接 材 料 按 设 计 图 样 选 用 。 所 用 的 焊 条 、焊 丝 与 焊 剂 等 应 分 别 符 合GB/T 5117 、GB/T 5118 、GB/T 14957 、GB/T 5293 和 GB/T 12470 等标准的要求 。

　　4 . 4 复 层 焊 接 材 料 应 按 设 计 图 样 选 用，并 应 分 别 符 合 GB/T 3125 、GB/T 3670 、GB/T 5231 和GB/T 9460 等标准的要求 。

　　4 . 5 过 渡 层 焊 接 材 料 可 根 据 复 层 和 基 层 选 用，参 见 附 录 A , 也 可 按 设 计 图 样 选 用，并 应 分 别 符 合GB/T 21653 、GB/T 3670 、GB/T 5235 、GB/T 9460 和 GB/T 15620 等标准的要求 。

　　4 . 6 焊接用氩气应符合 GB/T 4842 的要求;氦气应符合 GB/T 4844 . 2 ~ 4844 . 3 的要求;焊接用二氧化碳气体应符合 GB/T 6052 或供需双方协议的要求 。

　　4 . 7 用钨极氩弧焊方法焊接时，推荐采用铈钨电极，并符合 SJ/T 10743 或供需双方协议的要求 。

　　5 焊工

　　5 . 1 焊工应经技术培训，并考试合格，经有关部门认可，取得合格证后，持证上岗 。

　　5 . 2 焊工考试规则按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》执行，可根据产品的技术要求，或由施工单位焊工考试委员会自行制定，并取得相应的质量监督部门的认可 。

　　5 . 3 焊工的施焊项目应与其资格证书核准的项目相符 。

　　5 . 4 焊工应遵守焊接工艺规程 。

　　6 焊前准备

　　6 . 1 下料

　　铜及铜合金复合钢板的下料宜采用机械加工方法 。采用等离子切割时，应注意复层朝上，基层朝下，从复层侧开始切割 。采用火焰切割时，应将复层要切割部位先用机械加工(如刨 、磨削等)去除，然后复层朝下，用氧-乙炔火焰切割基层 。

　　2

　　GB/T 13147—2009

　　6 . 2 接头型式

　　6 . 2 . 1 对接

　　6 . 2 . 1 . 1 铜钢复合板对接焊时，一般的坡口型式及尺寸按表 1 。

　　6 . 2 . 1 . 2 对于基层钢焊接需采用的其他坡口型式及尺寸，可根据焊条电弧焊及埋弧焊工艺分别按照GB/T 985 . 1 和 GB/T 985 . 2 执行 。

　　6 . 2 . 2 角接

　　6 . 2 . 2 . 1 铜钢复合板角接接头的坡口型式及尺寸按表 2 选取 。

　　6 . 2 . 2 . 2 对于表 2 中尚未提及的其他类型的角接接头，依据表 3 的施焊要求并按照 GB/T 985 . 1 和GB/T 985 . 2 的规定具体制定 。

　　表 1 铜钢复合板对接焊坡口型式及尺寸 单位为毫米

　　序号

　　坡 口 型 式

　　尺寸

　　1

　　a

　　2 ~ 4

　　b

　　2 ~ 3

　　P

　　1 ~ 3

　　2

　　b

　　2 ~ 3

　　P

　　1 ~ 3

　　H

　　1 ~ 3

　　3

　　b

　　2 ~ 3

　　P

　　1 ~ 3

　　H

　　1 ~ 3

　　R

　　4 ~ 5

　　4

　　a

　　2 ~ 4

　　b

　　2 ~ 3

　　P

　　1 ~ 3

　　R

　　4 ~ 5

　　5

　　a

　　2 ~ 4

　　b

　　1 ~ 3

　　3

　　表 1(续) 单位为毫米

　　序号

　　坡 口 型 式

　　尺寸

　　6

　　a

　　2 ~ 4

　　b

　　1 ~ 3

　　注：1 ~ 4 的坡口型式适合于先焊基层后焊复层的焊接;5 ~ 6 的坡口型式适合于先焊复 层 后 焊 基 层 的 焊 接(如 小口径管子只能先焊复层后焊基层)。

　　表 2 铜钢复合板角接焊的坡口型式及尺寸 单位为毫米

　　序号

　　1

　　2

　　3

　　坡口型式及尺寸

　　b= 2 ~ 3

　　b= 2 ~ 3

　　a 复层厚

　　b= 2 ~ 3 P= 1 ~ 3

　　焊缝型式

　　序号

　　4

　　5

　　6

　　坡口型式及尺寸

　　b= 2 ~ 3

　　P= 1 ~ 3 B 自定

　　与复层同材质的衬板

　　b= 2 ~ 3

　　P= 1 ~ 3

　　b= 2 ~ 3

　　P= 1 ~ 3

　　4

　　表 2(续) 单位为毫米

　　序号

　　4

　　5

　　6

　　焊缝型式

　　表 3 焊接程序及焊接要求

　　序号

　　焊接程序

　　焊 接 要 求

　　1

　　按表 1 的要求加工坡 口，并按 6 . 4 进行坡 口 的表面清理

　　2

　　选用与基 层 钢 相 配 套 的 材 料 进 行 基 板 的 焊 接 。 在 焊 接打底 焊 道 时，应 注 意 不 能 将 复 层 熔 化，并 全 部 焊 满 基 层 钢一侧坡 口，形成焊道 1

　　3

　　用角向磨光机对基层钢 焊 道 1 反 面 清 根，不 应 用 电 弧 气刨法清根 。清 根 后 用 相 应 的 过 渡 层 焊 接 材 料 焊 接 过 渡 层焊道 2 ,过渡层焊道厚 度 一 般 不 小 于 3 . 0 mm,且 应 超 过 复合界面 0 . 5 mm~ 1 . 0 mm

　　4

　　过渡层焊道检查合格后 ，用相应的复层焊接材料进行复 层 焊 道 的 焊 接 ，形 成 焊 道 3 。 该 层 宜 采 用 与 复 层 同 样的材料或性能高于复层的材料进行焊接 。 其表面余高1 . 5 mm ~ 2 . 0 mm, 或 按 设 计 图 样 。 复 层 焊 道 不 应 有 咬边 ，焊缝应圆滑过渡

　　注 ：当基层较厚时，可先焊基层若干道后，焊过渡层，再焊复层，而后反过来再焊满基层焊道，以控制变形 。

　　6 . 3 坡口加工

　　焊接坡口加工应采用机械方法，加工前要去除火焰切割后的氧化皮 。加工完的坡口可采用肉眼或低倍放大镜检查，必要时也可用着色检查 。焊接坡口两侧表面不应有裂纹 、夹渣 、毛刺 、基层和复层脱层等缺陷 。若有上述缺陷，应去除后再进行焊接 。

　　5

　　GB/T 13147—2009

　　6 . 4 焊前清理

　　焊 前 应 将 焊 丝 表 面 及 焊 接 坡 口 两 侧 至 少 各 20 mm 范 围内 的 油 污 、锈 斑 及 其 他 污 物 、氧 化 膜 等去除干净 。 多道焊时 ，应将前道焊缝表面焊渣 、氧化膜及其他污物去除干净后方可进行下一焊道的焊接 。

　　6 . 5 组装及定位焊

　　6 . 5 . 1 组装

　　6 . 5 . 1 . 1 厚度相同(基层和复层厚度均相同)的铜及铜合金复合钢板焊件的装配，应以复层表面为基准，其错边量不应大于复层厚度的 1/2,且不应大于 2 mm 。厚度不同(或复层厚度不同，或基层厚度不同，或两者均不同)的铜及铜合金复合钢板焊件的装配基准，按设计图样的规定执行 。

　　6 . 5 . 1 . 2 当铜钢复合板对接时，复层与复层或基层与基层的厚度差分别超过 GB/T 985 . 1 的规定时，应对较厚的复层或基层板边进行削斜处理，削斜长度分别按各 自 的厚度差计算，其计算见公式(1) 、公式(2)和图 1 。

　　L1 ≥ 3(δ1 -δ2 ) ( 1 )

　　L2 ≥ 3(t1 - t2 ) ( 2 )

　　式中：

　　L1 — 复层削斜长度的数值，单位为毫米(mm) ,见图 1 ;

　　L2 — 基层削斜长度的数值，单位为毫米(mm) ,见图 1 ; δ1 , δ2 — 复层厚度的数值，单位为毫米(mm) ,见图 1 ;

　　t1 , t2 — 基层厚度的数值，单位为毫米(mm) ,见图 1 。

　　6 . 5 . 2 定位焊

　　定位焊应在基层钢上进行 。且应由具有合格证的焊工承担，并采用与正式焊接相同的焊接材料及焊接工艺 。一般焊缝长度为 30 mm ~ 50 mm,间距为 200 mm ~ 300 mm 。也可根据焊件的具体情况 自行确定 。若发现定位焊缝有裂纹或其他缺陷时应予铲除，重新移位定位焊 。

　　a) b)

　　c) d)图 1 组对削斜处理

　　6

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　　7 焊接

　　7 . 1 一般要求

　　7 . 1 . 1 焊接接头抗拉强度应不低于铜钢复合板抗拉强度标准规定的下限值 。

　　7 . 1 . 2 焊接时应避免基层和复层之间相互渗透 。

　　7 . 1 . 3 复层接头应具有与铜钢复合板复层相当的使用性能 。

　　7 . 1 . 4 不应在复层表面引弧 、焊接卡兰 、吊环及临时支架等 。

　　7 . 2 焊接方法

　　7 . 2 . 1 基层的焊接宜采用焊条电弧焊，也可采用埋弧焊及二氧化碳气体保护焊 。

　　7 . 2 . 2 复层及过渡层的焊接推荐采用手工钨极氩弧焊和焊条电弧焊 。

　　7 . 2 . 3 允许采用其他能保证焊接质量的焊接方法 。

　　7 . 3 焊接工艺评定

　　7 . 3 . 1 当产品的技术条件或设计图样要求进行焊接工艺评定时，应在产品焊接前进行焊接工艺评定 。

　　7 . 3 . 2 焊接工艺评定办法按照 JB 4708 的规定，或由施工单位根据产品结构及技术要求，自行制定评定办法，并应取得相应质量监督部门的认可 。

　　7 . 3 . 3 按认可的焊接工艺评定和设计要求，制定出合理的焊接工艺规程 。

　　7 . 3 . 4 按认可的焊接工艺评定和设计图样及具体结构要求，由施工单位制定出具体结构的焊接工艺参数 。

　　7 . 4 焊接原则与焊接程序

　　7 . 4 . 1 铜钢复合板的焊接宜先焊基层钢，经清根并按第 8 章的质量检验项目检验合格后，再焊过渡层，最后焊复层 。焊接程序和焊接要求见表 3 。

　　7 . 4 . 2 当受结构限制(如小 口 径 管 子 的 焊 接)时，要 先 焊 复 层，再 焊 过 渡 层，最 后 焊 基 层(如 表 2 中 序号 5 、序号 6 的接头型式)，复层焊接应选用尽量小的线能量，然后用相配套的焊接材料进行过渡层焊接，最后焊接基层焊道 。

　　7 . 4 . 3 为防止复层与基层在焊接时的相互渗透，从而降低复层焊缝中铁的稀释率，提高复层焊缝的性能，应控制过渡层 、复层焊道的焊接电流 、焊接速度 。应在保证良好熔合的前提下，采用小焊接线能量 。

　　7 . 4 . 4 当复层或基层焊前需预热时，应根据板厚和板材经试验确定预热温度 。

　　7 . 4 . 5 角接焊按照表 3 执行，基本原则与对接焊相同 。但当基层与复层组成角接接头时，应采用过渡层焊接材料进行焊接 。

　　7 . 5 产品焊接试板

　　产品焊接试板的焊前准备 、焊接方法 、焊接材料 、焊接工艺参数等应与产品焊接相同，并与产品焊接同时进行，其性能检验项目及合格标准应符合产品设计要求及有关规定 。

　　7 . 6 焊后热处理

　　当焊后需要消除应力进行焊后热处理时，复层焊缝和过渡层焊缝宜在基层焊缝完成热处理后再进行焊接 。若有特殊要求，按设计图样规定 。

　　7 . 7 焊后清理

　　焊后应清除表面焊渣 、飞溅及其他污物 。

　　7 . 8 焊工印记

　　完成焊接并清理完毕后，应在基层钢焊缝附近的明显部位打上焊工钢印 。

　　8 焊接质量检验

　　8 . 1 检验人员

　　检验人员应经技术培训，能正确掌握铜钢复合板焊接特点及质量评级标准，并取得有关部门的资格

　　7

　　GB/T 13147—2009

　　认可 。

　　8 . 2 检验程序及项目

　　焊接质量检验应包括工序检验和成品检验 。焊接工序之间应经质检人员认可后，方可转入下道工序施工 。成品检验项目一般包括外观检验 、无损检测 、力学性能试验及铁的稀释率测定试验 。

　　8 . 3 外观检验

　　8 . 3 . 1 焊缝的外形尺寸应符合图样的要求 。

　　8 . 3 . 2 焊缝及热影响区表面不应有裂纹 、未焊透 、未熔合及超标的咬边 、弧坑 、夹渣等缺陷 。

　　8 . 3 . 3 复层 焊 缝 表 面 不 允 许 有 咬 边 。 基 层 焊 缝 咬 边 深 度 不 应 超 过 基 层 板 厚 的 10%, 且 不 应 大 于0 . 5 mm 。咬边的连续长度不应大于 100 mm,且焊缝两边的咬边总长度不应超过该焊缝总长度的 10% ,或按供需双方协议的规定 。

　　8 . 4 无损检测

　　8 . 4 . 1 射线检测按照 GB/T 3323 或 JB/T 4730 . 2 规定的方法进行 。

　　8 . 4 . 2 超声波检测按照 JB/T 4730 . 3 规定的方法进行 。

　　8 . 4 . 3 渗透检测按照 JB/T 4730 . 5 规定的方法进行 。

　　8 . 4 . 4 8 . 4 . 1 ~ 8 . 4 . 3 的无损检测方法 、检测范围及合格标准应符合设计图样和技术条件的要求，或符合供需双方协议的要求 。

　　8 . 5 力学性能试验

　　8 . 5 . 1 焊接接头力学性能试验包括接头拉伸 、弯曲及冲击试验(如要求时)。

　　8 . 5 . 2 取两个接头拉伸试样按 GB/T 2651 和 GB/T 16957 规定的方法进行试验 。

　　8 . 5 . 3 取两个面弯试样 、两个背弯试样按 GB/T 2653 和 GB/T 16957 规定的方法进行试验 。 弯心直径 、弯曲角度按表 4 规定 。

　　表 4 弯曲试验

　　弯曲试样类别

　　试样厚度/mm

　　弯心直径 D/mm

　　弯曲角度

　　面弯 、背弯试样

　　t

　　4t

　　180 °

　　8 . 5 . 4 接头冲击试验按 GB/T 2650 和 GB/T 16957 规定的方法进行 。

　　8 . 5 . 5 当产品设计图样对焊接接头力学性能有特殊要求时，按图样技术要求执行 。

　　8 . 6 复层焊道铁的稀释率的测定

　　8 . 6 . 1 复层焊道铁的稀释率采用从复层焊缝取金属屑的湿法化学分析法，也可采用 X-射线荧光光谱分析法进行测定，对于有耐蚀要求的复层为白铜 、铝青铜的结构，其铁的稀释率应不超过 10% 。

　　8 . 6 . 2 铁的稀释率测定取样部位和取样区见图 2 ,取样区位于焊缝中心，评定的最小厚度根据腐蚀裕度设计计算的复层厚度值确定 。

　　单位为毫米

　　图 2 铁的稀释率取样位置示意图

　　8

　　GB/T 13147—2009

　　9 焊接缺陷返修

　　9 . 1 当焊缝上发现有不允许的缺陷，应清除后进行返修 。基层 、过渡层 、复层焊缝的返修应按复合板焊接接头的施焊程序分别依次进行 。

　　9 . 2 焊缝同一部位，不论基层 、过渡层 、复层其返修次数不宜超过两次 。超过两次时应由施工单位技术总负责人批准，或由有关部门协商解决 。返修后，应将返修的原始记录记入质量档案 。

　　10 焊接环境

　　焊接应在能保证质量的环境下进行 。对于焊条电弧焊工艺，当焊接环境出现风速大于 10 m/s,相对湿度大于 90%,或下雨 、下雪的情况时，不应施焊 。如果用手工钨极氩弧焊时，应在室内进行，若条件不允许时，则应采取防风措施 。 当焊接温度低于 0 ℃时，应在施焊处 100 mm范围内预热到手触感觉温暖的温度 。

　　1 1 安全防护

　　安全防护按 GB 9448 及其他有关规定执行 。

　　9

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　铜及铜合金复合钢板过渡层焊接材料

　　铜钢复合板过渡层焊接材料选用见表 A. 1 。

　　表 A.1 焊接材料

　　基层

　　复层

　　铜

　　铝青铜

　　磷青铜

　　硅青铜

　　白铜

　　低碳钢 、低合金钢

　　N6 (N2 、N4 )

　　ECuAl、

　　HSCuAl

　　ECuSn、

　　HSCuSn

　　ECuAl、

　　HSCuAl

　　N6 (N2 、N4 ) 、ECuAl、 HSCuAl