焊接技術與施工過程控制

1、 2 04d8dd 李春國李春國 電話：電話：25804386 手機：手機E-mail： 辦公地點：海工建造公司焊接實驗室辦公地點：海工建造公司焊接實驗室 3 04d8dd 海洋工程常用焊接方法：海洋工程常用焊接方法： SAW 埋弧焊埋弧焊 SMAW 手工電弧焊手工電弧焊 FCAW 藥芯焊藥芯焊 FCAW-S 自保護藥芯焊自保護藥芯焊 FCAW-G 氣保護藥芯焊（保護氣體）氣保護藥芯焊（保護氣體） GTAW 鎢極氬弧焊鎢極氬弧焊 GMAW 熔化極氣體保護焊熔化極氣體保護焊 TIG 鎢極惰性氣體保護焊鎢極惰性氣體保護焊 MIG 熔化極惰性氣體保護焊熔化極惰性氣體保護焊

2、MAG 熔化極活性氣體保護焊熔化極活性氣體保護焊 4 04d8dd 其他焊接方法：其他焊接方法： PAW 等離子弧焊等離子弧焊 ESW 電渣焊電渣焊 EBW 電子束焊電子束焊 LBW 激光焊激光焊 ICDFW 攪拌麼擦焊攪拌麼擦焊 EW 爆炸焊爆炸焊 Supersonic Welding 超聲波超聲波 Resistance Welding 電阻焊電阻焊 Diffusion Welding 擴散焊擴散焊 Brazing 釬焊釬焊 5 04d8dd 1、焊接熱過程：、焊接熱過程：被焊金屬由于熱的輸入和傳導，而被焊金屬由于熱的輸入和傳導，而 發(fā)經歷加熱、熔化（或達到熱塑性狀態(tài)）和隨后的連發(fā)經歷加熱、

3、熔化（或達到熱塑性狀態(tài)）和隨后的連 續(xù)冷卻過程。續(xù)冷卻過程。 特點：特點： 焊接熱過程的局部集中性；焊接熱過程的局部集中性； 焊接熱源的運動性；焊接熱源的運動性； 焊接熱過程的瞬時性；焊接熱過程的瞬時性； 焊接傳熱過程的復合型；焊接傳熱過程的復合型； 這正是其與一般熱處理過程的不同之處這正是其與一般熱處理過程的不同之處 6 04d8dd 過熱區(qū)的晶粒粗過熱區(qū)的晶粒粗 大，機械性能較大，機械性能較 差；差； 重結晶區(qū)為細晶重結晶區(qū)為細晶 粒組織，機械性粒組織，機械性 能優(yōu)良，有時會能優(yōu)良，有時會 優(yōu)于母材；優(yōu)于母材； 不完全重結晶區(qū)不完全重結晶區(qū) 是粗晶粒與細晶是粗晶粒與細晶 粒度混合區(qū)，機粒度

4、混合區(qū)，機 械性能一般；械性能一般； 再結晶區(qū)出現(xiàn)在再結晶區(qū)出現(xiàn)在 受冷作變形的母受冷作變形的母 材上，又稱軟化材上，又稱軟化 區(qū)；區(qū)； 7 04d8dd 1）使用焊接性：）使用焊接性：指焊接接頭或整體焊接結構產品滿足指焊接接頭或整體焊接結構產品滿足 使用性能的程度使用性能的程度 使用焊接性的測試方法：使用焊接性的測試方法： 焊縫及接頭的常規(guī)力學性能試驗；焊縫及接頭的常規(guī)力學性能試驗； 焊縫及接頭的低溫脆性試驗；焊縫及接頭的低溫脆性試驗； 焊縫及接頭的斷裂韌性試驗；焊縫及接頭的斷裂韌性試驗； 焊縫及接頭的疲勞、動載試驗；焊縫及接頭的疲勞、動載試驗； 焊縫及接頭的應力腐蝕開裂試驗；焊縫及接頭的應

5、力腐蝕開裂試驗； 8 04d8dd 在一定的焊接工藝條件下，材料能否獲得無缺陷的、在一定的焊接工藝條件下，材料能否獲得無缺陷的、 優(yōu)質的焊接接頭的能力；優(yōu)質的焊接接頭的能力； 工藝焊接性的測試方法：工藝焊接性的測試方法： 由碳當量評定焊接性；由碳當量評定焊接性； 由裂紋敏感性評定焊接性；由裂紋敏感性評定焊接性； 斷口分析及金相組織分析；斷口分析及金相組織分析； 焊接熱、力模擬試驗；焊接熱、力模擬試驗； 焊接裂紋試驗；焊接裂紋試驗； 熱應變時效脆化試驗；熱應變時效脆化試驗； 焊接氣孔敏感性試驗；焊接氣孔敏感性試驗； 9 04d8dd 1、缺陷的分類：、缺陷的分類： 固體夾渣固體夾渣 氣孔氣孔 未

6、熔合及未焊透未熔合及未焊透 咬邊及其它外觀缺陷咬邊及其它外觀缺陷 裂紋裂紋 缺陷的存在在某種程度上是不可避 免的！ 10 04d8dd 焊前應仔細清理焊件及焊絲的表面的氧化膜或焊前應仔細清理焊件及焊絲的表面的氧化膜或 鐵銹以及油污等；鐵銹以及油污等； 焊接材料的防潮和烘干；焊接材料的防潮和烘干； 加強焊接過程中的保護，防止空氣侵入熔池；加強焊接過程中的保護，防止空氣侵入熔池； 正確選擇焊接材料；正確選擇焊接材料； 增大熱輸入和適當預熱都有助于減少氣孔；增大熱輸入和適當預熱都有助于減少氣孔； 2、防止焊縫形成氣孔的措施：、防止焊縫形成氣孔的措施： 11 04d8dd 正確選擇焊條、藥芯焊絲、焊劑

7、的渣系，以便在焊接正確選擇焊條、藥芯焊絲、焊劑的渣系，以便在焊接 過程中脫氧、脫硫；過程中脫氧、脫硫； 選用相對較大的熱輸入；選用相對較大的熱輸入； 仔細清理層間焊渣，擺動焊條，以便熔渣浮出；仔細清理層間焊渣，擺動焊條，以便熔渣浮出； 降低電弧電壓，以防止空氣中氮的侵入；降低電弧電壓，以防止空氣中氮的侵入； 3、防止固體夾渣的措施：、防止固體夾渣的措施： 12 04d8dd 控制焊縫金屬成分；控制焊縫金屬成分； 限制過熱，降低應變量；限制過熱，降低應變量； 控制成型系數，即控制深寬比；控制成型系數，即控制深寬比； 減少熔合比，即降低焊接電流；減少熔合比，即降低焊接電流； 降低拘束度；降低拘束度

8、； 4、防止熱裂紋的措施：、防止熱裂紋的措施： 13 04d8dd 控制組織硬化：主要是通過控制焊接熱輸入和預熱溫控制組織硬化：主要是通過控制焊接熱輸入和預熱溫 度來控制熔池的溫度從度來控制熔池的溫度從800度度-500度的時間（度的時間（t8/5）; 控制拘束應力：可通過合理的焊縫設計和焊接施工順控制拘束應力：可通過合理的焊縫設計和焊接施工順 序；序； 限制擴散氫含量：可通過預熱和后熱處理；限制擴散氫含量：可通過預熱和后熱處理； 5、防止冷裂紋的措施：、防止冷裂紋的措施： 14 04d8dd 外觀檢驗（外觀檢驗（VT） 磁粉檢驗（磁粉檢驗（MT） 滲透檢驗（滲透檢驗（PT） 超聲波檢驗（超聲

9、波檢驗（UT） 射線檢驗（射線檢驗（RT） 根據規(guī)格書和相關標準中的規(guī)定（例如在根據規(guī)格書和相關標準中的規(guī)定（例如在AWS D1.1中對內中對內 部缺陷根據不同的載荷情況和不連續(xù)的程度等級，給出了部缺陷根據不同的載荷情況和不連續(xù)的程度等級，給出了 不同缺陷的可接受尺寸）；不同缺陷的可接受尺寸）； 通過工程臨界評價（通過工程臨界評價（ECA）方法）方法, 對特定接頭根據對特定接頭根據“合于使合于使 用用”的原則給出可接受缺陷的最大尺寸。的原則給出可接受缺陷的最大尺寸。 15 04d8dd 工程臨界評價是以斷裂力學為基礎，科學的分析了載荷條工程臨界評價是以斷裂力學為基礎，科學的分析了載荷條 件下，

10、缺陷對結構完整性的影響。件下，缺陷對結構完整性的影響。 應力應力 BS 7910 缺陷缺陷 韌性韌性 應力：存在缺陷部位（接應力：存在缺陷部位（接 頭）承受的應力狀態(tài)頭）承受的應力狀態(tài) 缺陷：缺陷的尺寸、位置缺陷：缺陷的尺寸、位置 和方向和方向 韌性：缺陷部位（接頭）韌性：缺陷部位（接頭） 斷裂韌性斷裂韌性（CTOD）和拉和拉 伸強度伸強度 16 04d8dd CTOD就是用于評價材料（母材，焊縫，熱影響區(qū)）抵抗斷就是用于評價材料（母材，焊縫，熱影響區(qū)）抵抗斷 裂的韌性指標。裂的韌性指標。 CTOD在海洋工程中的應用：在海洋工程中的應用： 海管上主要用于的進行海管上主要用于的進行 ECA評估時

11、的斷裂韌性測評估時的斷裂韌性測 試；試； 結構上主要是用于厚度大結構上主要是用于厚度大 于于50mm的接頭免除焊后的接頭免除焊后 熱處理；熱處理； 17 04d8dd （一）坡口準備 1、坡口形式及尺寸、坡口形式及尺寸 焊接坡口應根據圖樣要求或工藝條件選用標準坡口或自焊接坡口應根據圖樣要求或工藝條件選用標準坡口或自 行設計，坡口形式和尺寸的選擇應根據易于保證焊接行設計，坡口形式和尺寸的選擇應根據易于保證焊接 質量、填充金屬量少、熔合比小、便于操作等原則，質量、填充金屬量少、熔合比小、便于操作等原則， 常用坡口有常用坡口有V形、形、X形、單邊形、單邊V形、形、K形、形、U形等。形等。 2、坡口加

12、工方法：火焰和機械、坡口加工方法：火焰和機械 3、坡口組對：避免強力組對，控制好組對間隙和錯邊量、坡口組對：避免強力組對，控制好組對間隙和錯邊量 。 4、坡口清理：清理組對之后及時施焊。、坡口清理：清理組對之后及時施焊。 18 04d8dd （二）、焊接材料（二）、焊接材料 焊接材料種類有：電焊條、焊絲（實心和藥芯）、焊劑、焊接材料種類有：電焊條、焊絲（實心和藥芯）、焊劑、 氣體等氣體等 1、焊材保管要求、焊材保管要求 1）每種類型的焊條，焊絲和焊劑應根據其牌號及規(guī)格分）每種類型的焊條，焊絲和焊劑應根據其牌號及規(guī)格分 類擺放類擺放 。 2）焊條，焊絲和焊劑應存放于離地高）焊條，焊絲和焊劑應存放

13、于離地高0.3米以上，米以上， 3）倉庫溫度保持在最低）倉庫溫度保持在最低5，相對濕度最大為，相對濕度最大為60%。 19 04d8dd 2、焊材烘干及使用、焊材烘干及使用 1）焊條、焊劑在使用前應按要求進行烘干，）焊條、焊劑在使用前應按要求進行烘干， 2）烘干的焊條領出后應放在保溫桶中隨用隨取，焊條在）烘干的焊條領出后應放在保溫桶中隨用隨取，焊條在 保溫桶中放置時間超過保溫桶中放置時間超過4小時，應重新烘干，重新烘干小時，應重新烘干，重新烘干 不超過不超過2次。次。 3）對于密封包裝的焊條可以開桶直接使用，不能立即使）對于密封包裝的焊條可以開桶直接使用，不能立即使 用的，放入用的，放入120

14、保溫箱。保溫箱。 4）藥芯焊絲要注意防潮以得到滿意的性能和焊接效果。藥芯焊絲要注意防潮以得到滿意的性能和焊接效果。 未存放未存放于干燥場所并且未被下個班次使用的焊絲不允許于干燥場所并且未被下個班次使用的焊絲不允許 第二天繼續(xù)使用第二天繼續(xù)使用 。 20 04d8dd （三）、焊接環(huán)境（三）、焊接環(huán)境 1 1、對于、對于GMAW, FCAW-G, GTAWGMAW, FCAW-G, GTAW風速不得超過風速不得超過8km/hr8km/hr 2 2、焊縫及附近溫度應高于、焊縫及附近溫度應高于 -20-20 3 3、焊接的表面不能潮濕，或者暴露在雨雪中、焊接的表面不能潮濕，或者暴露在雨雪中 當焊接環(huán)

15、境出現(xiàn)下列任一情況時，應采取有效防護措施，當焊接環(huán)境出現(xiàn)下列任一情況時，應采取有效防護措施， 否則不得施焊：否則不得施焊： （四）、焊工（四）、焊工 焊工必須按照相應的標準規(guī)范進行考試，考試合格的焊工焊工必須按照相應的標準規(guī)范進行考試，考試合格的焊工 方可承擔相應的項目焊接施工。方可承擔相應的項目焊接施工。 21 04d8dd （五）焊前預熱（五）焊前預熱 1、 預熱的目的：預熱可以減慢焊縫金屬和熱影響區(qū)的冷預熱的目的：預熱可以減慢焊縫金屬和熱影響區(qū)的冷 卻速度，降低焊接接頭的淬硬傾向，有利于擴散氫從焊卻速度，降低焊接接頭的淬硬傾向，有利于擴散氫從焊 縫中逸出，防止冷裂紋的產生?？p中逸出，防止

16、冷裂紋的產生。 2、預熱溫度：預熱常常會惡化勞動條件，使生產工藝復雜、預熱溫度：預熱常常會惡化勞動條件，使生產工藝復雜 化，過高層間溫度還會降低接頭韌性，因此，焊前是否化，過高層間溫度還會降低接頭韌性，因此，焊前是否 預熱和預熱溫度的確定要認真考慮預熱和預熱溫度的確定要認真考慮 22 04d8dd 3、預熱范圍：是在焊道所有方向上不得小于焊件最大厚、預熱范圍：是在焊道所有方向上不得小于焊件最大厚 度值，但至少為度值，但至少為75mm。 4、預熱方法：、預熱方法： 1）火焰預熱）火焰預熱 ，以煤氣、液化氣、天然氣等效果較好。氧，以煤氣、液化氣、天然氣等效果較好。氧 乙炔火焰預熱，溫度不均勻。乙炔

17、火焰預熱，溫度不均勻。 2）電預熱，有板式加熱器、繩式加熱器、履帶式加熱器）電預熱，有板式加熱器、繩式加熱器、履帶式加熱器 等。等。 5、預熱溫度測量方法：用測溫筆、半導體測溫計、遠紅、預熱溫度測量方法：用測溫筆、半導體測溫計、遠紅 外測溫儀等測溫。外測溫儀等測溫。 23 04d8dd 6、焊接過程應連續(xù)進行，焊接過程如果需要中斷，已經、焊接過程應連續(xù)進行，焊接過程如果需要中斷，已經 完成封底焊并連續(xù)焊完六層焊道后，應采取緩慢冷卻完成封底焊并連續(xù)焊完六層焊道后，應采取緩慢冷卻 措施，重新焊接前要檢驗無缺陷可重新預熱焊接。措施，重新焊接前要檢驗無缺陷可重新預熱焊接。 焊接工藝參數包括焊接電流、電

18、壓、焊接速度、氣體流量焊接工藝參數包括焊接電流、電壓、焊接速度、氣體流量 等等 （六）、焊接工藝參數（六）、焊接工藝參數 熱輸入量大，則晶粒偏大，焊縫韌性差。熱輸入量大，則晶粒偏大，焊縫韌性差。 最大擺動寬度最大擺動寬度 SMAW 3D FCAW 15-17mm 24 04d8dd （七）、后熱（七）、后熱 后熱處理又叫消氫處理，是指焊接后立即對焊件的后熱處理又叫消氫處理，是指焊接后立即對焊件的 全部或局部進行加熱或保溫，使其緩冷的工藝措施。全部或局部進行加熱或保溫，使其緩冷的工藝措施。 對于強度等級較高且有延遲裂紋傾向的低合金高強鋼對于強度等級較高且有延遲裂紋傾向的低合金高強鋼 ，焊后應立即進行后熱處理。，焊后應立即進行后熱處理。 1、后熱的目的：有利于焊縫中擴散氫加速逸出，是防止、后熱的目的：有利于焊縫中擴散氫加速逸出，是防止 焊接冷裂紋的有效措施之一。焊接冷裂紋的有效措施之一。 2、后熱參數：溫度一般為、后熱參數：溫度一般為2003