船舶焊接技術(shù)簡(jiǎn)介PPT課件

1、 緒論 焊接基本理論 幾種常用的焊接方法 坡口形式 焊接順序第1頁(yè)/共44頁(yè)緒論 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，焊接已成為金屬加工的一門(mén)獨(dú)立學(xué)科，并廣泛用于航空、航天、原子能、化工、造船、海洋工程、電子、建筑、交通運(yùn)輸、電力、機(jī)械制造等部門(mén)。 一、焊接方法的分類(lèi)： 目前生產(chǎn)中使用的焊接方法很多，按其基本特點(diǎn)可分成三大類(lèi)。 1、熔化焊 其特點(diǎn)是利用局部熱源加熱被焊金屬的連接處及填充金屬（有時(shí)可不加填充金屬），使其溶化、互相熔合、冷卻凝固形成永久連接。 2、壓焊 在加熱或不加熱的情況下，對(duì)焊接區(qū)施加一定壓力使兩個(gè)分離表面的金屬原子接近到晶格距離，形成金屬鍵使兩金屬連為一體。 3、釬焊 熔化的釬料（熔點(diǎn)低于釬

2、件的熔點(diǎn)）對(duì)固體釬件浸潤(rùn)以保證液態(tài)釬料填滿(mǎn)釬縫，液態(tài)釬料與連接件的表面由分子或原子相互擴(kuò)散結(jié)合，冷凝后形成聯(lián)為一體的接頭。第2頁(yè)/共44頁(yè)焊接分類(lèi)圖：熔化焊壓焊釬焊焊接電弧焊氣焊碳極式金屬極式氧-乙炔焊空氣-乙炔焊氫-氧焊保護(hù)弧焊非保護(hù)弧焊非保護(hù)弧焊保護(hù)弧焊點(diǎn)焊電子束焊等離子焊埋弧焊惰性氣體保護(hù)焊CO2氣體保護(hù)焊電渣焊 鍛焊冷壓焊摩擦焊電阻焊擴(kuò)散焊爆炸焊軟釬焊硬釬焊第3頁(yè)/共44頁(yè)二、焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其在造船業(yè)中的應(yīng)用 造船業(yè)中以焊接代替鉚接如同鋼材代替木材一樣是造船工業(yè)的一次劃時(shí)代的變革。自1921年世界上出現(xiàn)第一艘全焊結(jié)構(gòu)的船舶（載重量為500噸）以來(lái)，焊接工作者通過(guò)大量的實(shí)踐與研究使船舶

3、焊接工藝得到成功和迅速發(fā)展?，F(xiàn)在不僅完全代替了鉚接，而且形成了較完整的船舶焊接工藝系統(tǒng)，為船舶建造向自動(dòng)化、大型化、專(zhuān)業(yè)化發(fā)展提供了可靠的技術(shù)保證。a、焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：1、可節(jié)省大量金屬材料2、可改變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高4、焊接結(jié)構(gòu)密封性好5、成本低6、改善生產(chǎn)勞動(dòng)條件第4頁(yè)/共44頁(yè)b、焊接結(jié)構(gòu)的不足：1、焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中變化范圍比鉚接結(jié)構(gòu)大。 鉚接結(jié)構(gòu)的鉚釘孔周?chē)鷳?yīng)力集中系數(shù)變化較小。焊接結(jié)構(gòu) 中，焊縫不但起著類(lèi)似鉚釘?shù)倪B接構(gòu)件的作用，而且與基體金屬連接組成一個(gè)整體，在外力的作用下一起變形。在焊縫根部焊趾處尺寸平滑過(guò)渡差，應(yīng)力集中較大，應(yīng)力集中對(duì)結(jié)構(gòu)的脆性斷裂和疲勞壽命有很大影響，應(yīng)采

4、取合理的工藝和設(shè)計(jì)，減少焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中，以提高其強(qiáng)度和壽命。2、焊接結(jié)構(gòu)有較大的焊接應(yīng)力和變形 絕大多數(shù)焊接方法都是采用局部加熱，加之焊接構(gòu)件的剛 性不可避免會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和變形。應(yīng)力和變形不但能引起工藝缺陷，而且在一定條件下將影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、受壓穩(wěn)定性及尺寸穩(wěn)定性等。第5頁(yè)/共44頁(yè)3、焊接結(jié)構(gòu)具有較大的性能不均勻性 焊接接頭金屬在焊接過(guò)程中經(jīng)受了不同熱循環(huán)、冶金過(guò)程，使焊接接頭處的金屬成分和組織與基體金屬有差別，形成了一個(gè)不均勻結(jié)構(gòu)（其不均勻性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鑄件和鍛件）。4、焊接接頭的整體性 焊接結(jié)構(gòu)是一整體，一方面油密、水密、氣密性好；另一方面當(dāng)構(gòu)件產(chǎn)生裂紋會(huì)通過(guò)焊縫擴(kuò)展到另一構(gòu)件，裂

5、紋一旦開(kāi)始擴(kuò)展便不易制止，而鉚接接頭往往可以起到限制裂紋擴(kuò)展的作用。第6頁(yè)/共44頁(yè)焊接基本理論常用名詞術(shù)語(yǔ)：常用名詞術(shù)語(yǔ)： 坡口：根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝需要，在焊件的待焊部位加工的一 定幾何形狀的溝槽。 單面坡口：只在焊件一面加工的坡口。 雙面坡口：在焊件兩面均加工的坡口。 坡口角度：兩坡口面之間的夾角。 鈍邊：焊件開(kāi)坡口時(shí)，沿焊件厚度方向未開(kāi)坡口的端面部 分。典型坡口示意圖板厚 坡口角度鈍邊間隙第7頁(yè)/共44頁(yè)焊趾：焊縫表面與母材的交界處。焊縫寬度：?jiǎn)蔚篮缚p橫截面中，兩焊趾之間的距離。焊縫厚度：在焊縫橫截面中，從焊縫正面到焊縫背面的距離。焊腳：角焊縫的橫截面中，從一個(gè)焊件上的焊趾到另一個(gè)焊件 表面

6、的最小距離。熔深：在焊接接頭橫截面上，母材熔化的深度。余高：超出表面焊趾連線(xiàn)上面的那部分焊縫金屬的高度。焊道：每一次熔敷所形成的一條單道焊縫。焊層：多層焊時(shí)的每一個(gè)分層。每個(gè)焊層可由一條焊道或幾條 并排相搭的焊道所組成。分段退焊：將焊件接縫劃分成若干段，每段施焊方向與整條焊 縫增長(zhǎng)方向相反的焊接方法。跳焊：將焊件接縫分成若干段，按預(yù)定次序和方向分段間隔施 焊，完成整條焊縫的焊接法。第8頁(yè)/共44頁(yè)焊接基本符號(hào)第9頁(yè)/共44頁(yè)焊縫輔助符號(hào)第10頁(yè)/共44頁(yè)第11頁(yè)/共44頁(yè)角焊縫：在鋼結(jié)構(gòu)的焊接制作中，最經(jīng)常使用的焊縫型式是角焊縫。根據(jù)角焊縫的配置形式，可以將角焊縫分成頸部焊縫、側(cè)面焊縫、端面焊

7、縫、角接焊縫和腹板焊縫。一般角焊縫都采用等腰的焊縫形狀，并可分為：一般應(yīng)避免這種焊縫形狀。它是不經(jīng)濟(jì)的并且具有最大的缺口效應(yīng)。僅在角接焊縫時(shí)使用這種焊縫形狀，甚至認(rèn)為是有利的。施工中認(rèn)為這種焊縫形狀是最經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)樗淮嬖诙嘤嗟暮缚p體積。盡管存在小的外部缺口效應(yīng)，但在主要承受靜載荷的構(gòu)件上仍可使用這種焊縫形狀。這種焊縫的焊縫體積大于平角焊縫的焊縫體積。凹形角焊縫具有最小的外部缺口效應(yīng)，因此優(yōu)先用于承受動(dòng)載的構(gòu)件中。它們多半只能在船形位置焊接時(shí)得到。第12頁(yè)/共44頁(yè)不等腰焊縫常用于端面焊縫的焊接，目的是減少缺口效應(yīng)。第13頁(yè)/共44頁(yè)焊縫-焊接位置第14頁(yè)/共44頁(yè)對(duì)管子來(lái)講：第15頁(yè)/共44

8、頁(yè)極性： 就是電流流動(dòng)方向，當(dāng)使用直流進(jìn)行焊接時(shí)，是十分重要的。直流正接（工件接正極）及直流反接的接線(xiàn)方法見(jiàn)下圖。有些直流的焊接電源備有開(kāi)關(guān)裝置，以便一旦需要時(shí)用來(lái)改變焊接電流的極性。 直流正接直流正接：直流正接可用于手工焊焊接所有的鋼。其熔化速度與熔敷率高于直流反接，但熔深較淺而窄。由于直流正接的淺熔深能使薄零件的燒穿減到最少，故適于焊接縫隙或根部間隙過(guò)寬的接頭，以及用于堆焊。 直流反接：直流反接：對(duì)給定的焊接條件來(lái)說(shuō)，直流反接所得的熔深最大。雖然焊接電流對(duì)熔深大小起決定作用，但是焊條以直流反接施焊時(shí)，其熔深比以直流正接或交流施焊的熔深更大一些。這個(gè)特點(diǎn)使直流反接比較適于焊接那些采用襯墊的坡

9、口焊縫中的根部焊道，以及適用于除平焊以外其他焊接位置的焊縫中的根部焊道。第16頁(yè)/共44頁(yè)不同電流特性的相對(duì)熔深第17頁(yè)/共44頁(yè)交流電流： 交流電流是在有規(guī)則的周期中交變地兼有正接與反接兩種極性。在每一周期中，電流從零開(kāi)始，從一個(gè)方向升至其最大值，衰減至零；從相反的方向升至其最大值，并再衰減至零。與焊接電弧維持燃燒的同時(shí)，這些周期連續(xù)不斷的重復(fù)著。 以相同的電流值進(jìn)行焊接時(shí)，用交流電的熔敷速度和熔深介于用直流正接和直流反接所得的之間。第18頁(yè)/共44頁(yè)手工電弧焊： 電弧在熔化的電極和工件之間燃燒，電弧和焊接熔池通過(guò)焊條產(chǎn)生的氣體和渣的保護(hù)防止空氣的侵入。手工電弧焊靈活方便、設(shè)備簡(jiǎn)單是造船中廣

10、泛使用的焊接方法。第19頁(yè)/共44頁(yè)埋弧焊： 不可見(jiàn)電弧在熔化的電極與工件之間或兩個(gè)熔化電極之間燃燒，電弧和焊接區(qū)域由焊劑覆蓋，焊接熔池由焊劑所形成的渣保護(hù)而不受大氣侵入。該方法自1935年發(fā)明以來(lái)，由于具有焊接生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于船舶、機(jī)車(chē)、鍋爐、化工設(shè)備、重型機(jī)械制造中碳素鋼、低合金鋼、耐熱鋼、鎳合金等材料的焊接及某些材料的堆焊。第20頁(yè)/共44頁(yè)埋弧焊電流、電壓、焊速對(duì)焊縫形狀的影響：a）焊接電流對(duì)焊縫的影響焊縫寬度余高焊縫尺寸焊接電流 I/A熔深第21頁(yè)/共44頁(yè)b) 電弧電壓對(duì)焊縫形態(tài)的影響焊縫寬度余高焊縫尺寸焊接電壓 U/V熔深第22頁(yè)/共44頁(yè)c）

11、焊接速度對(duì)焊縫形態(tài)的影響焊縫寬度余高焊縫尺寸焊接速度 v熔深第23頁(yè)/共44頁(yè)CO2氣體保護(hù)焊 20世紀(jì)30年代美國(guó)學(xué)者發(fā)明惰性氣體以來(lái)，惰性氣體保護(hù)焊主要以焊接鋁、鎂和鈦等活潑金屬及其合金，它不需要特殊焊劑可獲得高質(zhì)量焊縫。但惰性氣體昂貴難于推廣，為此1950-1952年前蘇聯(lián)和日本學(xué)者研究了一種在CO2氣體保護(hù)中使用焊絲的焊接方法，即CO2氣體保護(hù)焊。 由送絲裝置將盤(pán)絲送到焊槍?zhuān)附z自身作為電極，與母材間產(chǎn)生電弧，并在CO2氣體的保護(hù)下，熔化焊絲及母材達(dá)到接頭牢固連接的一種焊接方法。CO2氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)a）成本低廉。b）效率高。生產(chǎn)效率是手工電弧焊的15倍。c）明弧，氣體保護(hù)。焊接時(shí)便于

12、觀察電弧和熔池。不須要特殊焊劑，便于進(jìn)行全位置焊接。d）不易產(chǎn)生冷裂紋。該方法為一種低氫焊接方法，焊接低合金鋼時(shí)焊縫金屬的含氫量很低，不易產(chǎn)生冷裂紋。第24頁(yè)/共44頁(yè)坡口形式部分一、簡(jiǎn)介 坡口的基本尺寸在前面已講過(guò)。坡口的主要作用是保證焊透，鈍邊的作用是防止燒穿，間隙的作用也是為了保證焊透。 坡口的加工方法有剪切、氣割、刨削、車(chē)削、碳弧氣刨和風(fēng)鏟等。氣割只能加工形、V形和X形坡口，刨和車(chē)能加工形、V形、X形和U形坡口。二、坡口形式的選擇原則1、坡口形式主要根據(jù)接頭形式、鋼板厚度、焊接方法、施工方便性、經(jīng)濟(jì)性及加工坡口的設(shè)備條件等因素來(lái)選擇。手工焊時(shí)，鋼板厚度在6mm以下的對(duì)接接頭，如能確保焊

13、透，可以不開(kāi)坡口；但焊接重要的對(duì)接接頭時(shí)，46mm厚度也應(yīng)開(kāi)坡口。埋弧焊時(shí)，鋼板厚度在16mm以下的對(duì)接接頭一般可以不開(kāi)坡口；采取一定工藝措施后，20mm厚度以?xún)?nèi)或略大于20mm的對(duì)接接頭也可以不開(kāi)坡口。2、船體結(jié)構(gòu)中的角焊縫一般均不開(kāi)坡口。但對(duì)承受較大載荷、高應(yīng)力及對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有特殊要求的角焊縫（例如主機(jī)基座及舷側(cè)第25頁(yè)/共44頁(yè) 列板與強(qiáng)力甲板的角焊逢）,則應(yīng)根據(jù)“規(guī)范”規(guī)定或設(shè)計(jì)要求開(kāi)單邊V形或K形坡口。3、厚度為630mm鋼板的對(duì)接可選用V形坡口。V形坡口加工方便，但焊接金屬量較多，焊接變形也較大。厚度為1260mm鋼板的對(duì)接可選用X形坡口。X形坡口加工較復(fù)雜，但焊接金屬量較少，焊接變

14、形及內(nèi)應(yīng)力也較少。U形坡口由于加工困難，較少采用，必要時(shí)僅在厚度大于40mm鋼板及鑄鋼件的對(duì)接時(shí)使用。4、在胎架或船臺(tái)上裝焊的板縫，當(dāng)選用V形坡口時(shí)，開(kāi)坡口的一側(cè)一般應(yīng)位于有骨架的一面。帶仰焊的板縫，可選用不對(duì)稱(chēng)X形坡口或預(yù)先用手工焊打底的自動(dòng)焊接頭形式。對(duì)坡口尺寸的選定應(yīng)考慮盡量減小手工仰焊的工作量，并為氣刨、焊接的操作提供方便。二、常見(jiàn)坡口形式及尺寸 現(xiàn)在以我們目前在建的85m駁船為例介紹一下常見(jiàn)的坡口形式及尺寸。第26頁(yè)/共44頁(yè)焊接方法板厚(mm)焊接位置示意圖備注埋弧焊SAW1013平焊單道焊 832多道焊 清 根手工焊SMAW832平焊+仰焊多道焊 清 根橫焊多道焊 清 根立焊多道

15、焊 清 根第27頁(yè)/共44頁(yè)焊接方法板厚(mm)焊接位置示意圖備注CO2氣體保護(hù)焊FCAW 832平焊+仰焊多道焊 清 根橫焊多道焊 清 根立焊多道焊 清 根平焊帶陶瓷襯墊的單面焊第28頁(yè)/共44頁(yè)焊接方法板厚(mm)焊接位置示意圖備注CO2氣體保護(hù)焊FCAW 832橫焊帶陶瓷襯墊的單面焊立焊帶陶瓷襯墊的單面焊第29頁(yè)/共44頁(yè)一、船體焊接的總原則：1、對(duì)一船體結(jié)構(gòu)施焊時(shí)，總體上應(yīng)按從中央向左右、前后的順序進(jìn)行。對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)應(yīng)由雙數(shù)焊工同時(shí)進(jìn)行對(duì)稱(chēng)焊接。 2、對(duì)一條焊縫進(jìn)行焊接時(shí)，應(yīng)視焊縫在船體結(jié)構(gòu)中所處的位置，由靠近結(jié)構(gòu)中央的一端向結(jié)構(gòu)邊緣的一端施焊或從焊縫中點(diǎn)向兩端施焊。3、使用手工焊、CO2

16、焊焊接較長(zhǎng)焊縫（SMAW：長(zhǎng)度大于1m；CO2焊：長(zhǎng)度大于2m）時(shí)，應(yīng)采用分段退焊法、分中分段退焊法或跳焊法，如圖所示。立向下焊接時(shí)采用直通焊。4、多層焊時(shí)，每層焊道的焊接方向要一致，各層的焊接方向可以相反。焊道的接頭應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，錯(cuò)開(kāi)距離不小于30mm。 焊接順序部分第30頁(yè)/共44頁(yè)第31頁(yè)/共44頁(yè)二、船體建造各階段的焊接順序1、拼板 板列拼板焊接時(shí)，根據(jù)板縫的排列情況可按圖2(a)、(b)、(c)、(d)進(jìn)行 。 第32頁(yè)/共44頁(yè)2、船體構(gòu)件 船體內(nèi)部的桁材、肋骨及構(gòu)架與平板等的焊接順序應(yīng)符合下列要求： a)結(jié)構(gòu)中同時(shí)存在對(duì)接與角接焊縫時(shí)，應(yīng)先焊對(duì)接，后焊角接，具體順序見(jiàn)圖(a)、(b

17、)。b) 結(jié)構(gòu)中同時(shí)存在立角焊縫與平角焊縫時(shí)，應(yīng)先焊立角焊縫，后焊平角焊縫，具體順序見(jiàn)圖(c)。第33頁(yè)/共44頁(yè)第34頁(yè)/共44頁(yè)3、平面組件（分段） a）如構(gòu)件需要對(duì)接焊，應(yīng)預(yù)先進(jìn)行。 b）板與各構(gòu)件間的角焊縫的焊接順序例示于圖(a)、(b)，其中圖(a)適合于對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。c）如角焊縫的端部位于分段的合攏邊，則在該段部應(yīng)留出約200mm的長(zhǎng)度暫時(shí)不焊，待合攏時(shí)再焊，如圖(c)所示。第35頁(yè)/共44頁(yè)第36頁(yè)/共44頁(yè)4、立體分段制作典型順序a）按3要求，在平面組件制作中預(yù)先完成甲板、外底板與縱骨間角焊縫的焊接。b）縱桁、肋板與內(nèi)底板平面組件定位焊后，按照?qǐng)D圖 (a)所示的順序，由雙數(shù)焊工對(duì)稱(chēng)

18、焊接1234區(qū)內(nèi)的縱桁、縱骨與肋板間的立角焊縫。c）上述立角焊縫完成后，按圖 (b)所示的順序與方向，由雙數(shù)焊工對(duì)稱(chēng)焊接1234區(qū)內(nèi)的縱桁、肋板與底板間的平角焊縫。但位于分段合攏邊的角焊縫端部應(yīng)留出200mm的長(zhǎng)度暫時(shí)不焊，待船臺(tái)合攏時(shí)再焊，如3中圖(c)所示。d）外底板平面組件與舭板定位焊后，焊接外板與舭板之間的對(duì)稱(chēng)焊縫。e）分段翻身，上述對(duì)接完成后，焊接縱桁、肋板與外板間的平角焊縫，其順序要求與(c)相同。第37頁(yè)/共44頁(yè)第38頁(yè)/共44頁(yè)貫穿處a）水密貫穿處如圖 (a)所示，按下述順序焊接：焊接補(bǔ)板間的對(duì)接焊縫；焊接骨材與補(bǔ)板間的角焊縫；焊接補(bǔ)板與筋板、底板間的角焊縫。其中、應(yīng)先焊圖中的可視側(cè)。b）非水密貫穿處 如圖(b)所示，先焊圖中的可視側(cè)，兩側(cè)均按下述順序焊接：焊接骨材與肋板間的角焊縫；焊接骨材與補(bǔ)板間的角焊縫；焊接補(bǔ)板與肋板間的角焊縫。第39頁(yè)/共44頁(yè)5、船臺(tái)大合攏 船臺(tái)大合攏時(shí)，各總段間的