焊接技師論文

1、奧氏體不銹鋼采用焊條電弧焊的焊接工藝學(xué) 校： 大連技師學(xué)院 專 業(yè)： 大連技師學(xué)院 學(xué)生姓名： 大連技師學(xué)院 班 級(jí)： 2013年3月07日摘 要鋼是我們現(xiàn)代社會(huì)中不可缺少的一種材料，它可以看作一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平的標(biāo)志。鋼的產(chǎn)量越高就代表這個(gè)國(guó)家的工業(yè)化水平越高。不銹鋼是鋼中非常重要的一種，由于不銹鋼具有特殊的使用性能和力學(xué)性能，在現(xiàn)在的各行各業(yè)中已經(jīng)被越來(lái)越多的使用。在不銹鋼中奧氏體不銹鋼又是其中非常重要的一種，在發(fā)達(dá)國(guó)家每年消耗的不銹鋼中有70的是不銹鋼，在我過(guò)也達(dá)到了65左右。因此開(kāi)發(fā)和使用好奧氏體不銹鋼對(duì)我過(guò)的工業(yè)話來(lái)說(shuō)已經(jīng)越來(lái)越重要了。0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼主要用于低溫貯罐，它

2、用來(lái)儲(chǔ)存液N液Ar液態(tài)的CO2等低溫液體的容器，液態(tài)介質(zhì)的特殊性能就決定了制造材料需要特殊性能，而奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9就具有這樣的性能。低溫貯罐在現(xiàn)在的生活、生產(chǎn)中使用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，因此對(duì)0Cr18Ni9的探討就顯得越來(lái)越重要。在這篇論文中我會(huì)著重為大家闡述0Cr18Ni9在低溫壓力容器制造中的焊接性能和焊接工藝。在這篇論文中通過(guò)探討0Cr18Ni9在低溫壓力容器中的各項(xiàng)性能。論文中0Cr18Ni9板水平對(duì)接焊接方法就是手工電弧焊。針對(duì)這個(gè)試驗(yàn)做出完整的焊接工藝評(píng)定，并且根據(jù)評(píng)定要求對(duì)式樣做相應(yīng)的無(wú)損檢驗(yàn)和力學(xué)性能的檢驗(yàn)，從而來(lái)判定0Cr18Ni9的各項(xiàng)性能。關(guān)鍵詞：不銹鋼；焊接性；

3、焊接工藝目錄摘 要I目錄II第1章 緒論1第2章 奧氏體不銹鋼的焊接性32.1CO2不銹鋼藥芯焊絲電弧焊的分析32.2 0Cr18Ni9的焊接性分析4第3章0Cr18Ni9焊條電弧焊的工藝6第4章 焊接裂紋實(shí)驗(yàn)8結(jié) 論9參考文獻(xiàn)10I第1章 緒論機(jī)械工業(yè)是為所有的工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國(guó)防以及交通運(yùn)輸業(yè)提供機(jī)器和裝備的工業(yè)。在實(shí)現(xiàn)我國(guó)四個(gè)現(xiàn)代化的過(guò)程中，必須貫徹黨的總路線精神，不斷解決自行設(shè)和制造效能高、壽命長(zhǎng)、重量輕、體積小、容量大、成本低的機(jī)器和設(shè)備的問(wèn)題。為了完成這一光榮而艱巨的任務(wù)，使機(jī)械設(shè)計(jì)與制造能力在短時(shí)間內(nèi)超世界水平，除了必須解決設(shè)計(jì)與制造和使用的科學(xué)。而機(jī)械制造中的材料問(wèn)題，一部分是屬于

4、金屬材料本身的成分與質(zhì)量問(wèn)題，另一部分是屬于材料的選用是否適當(dāng)，在加工處理的工藝上是否發(fā)揮了材料的最大潛力的問(wèn)題。因此，在提高金屬材料的產(chǎn)量和質(zhì)量的同時(shí)，還要提高和發(fā)揮材料的各種性能，充分挖掘潛力，做到既合實(shí)用又節(jié)省，只有這樣才能達(dá)到多，快，好，省建設(shè)社會(huì)主義的目的。合金元素多、組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜且多變給不銹鋼及耐蝕耐熱合金焊接帶來(lái)很大的困難。焊接接頭的性能好壞，直接關(guān)系著設(shè)備使用的安全性。國(guó)內(nèi)外對(duì)不銹鋼及耐蝕耐熱合金的焊接做了大量的研究工作，其焊接性、焊接材料及焊接工藝的研究幾乎與母材的研究同步，促進(jìn)了不銹鋼及耐蝕耐熱合金的發(fā)展。有關(guān)這方面的研究成果和文獻(xiàn)資料雖然很多，但較為系統(tǒng)的還是寥寥無(wú)幾，在

5、實(shí)際工作中，一部分有關(guān)的焊接技術(shù)人員和焊工，對(duì)不銹鋼及耐蝕耐熱合金的焊接知識(shí)了解不多，有的甚至直接照搬低合金鋼的工藝和方法。雖然我國(guó)在這幾年在不銹鋼上的努力有目共睹，但與世界先進(jìn)國(guó)家相比，差距還是很大的。為了盡快彌補(bǔ)這一差距，需要我們現(xiàn)代化的科技人才而我們也需要付出更多。隨著社會(huì)主義革命和現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的迅猛發(fā)展以及人們對(duì)高品質(zhì)的生活的要求，不銹鋼極其相關(guān)的技術(shù)科學(xué)將得到不斷地發(fā)展和完善。在世界上45的鋼的連接是用焊接來(lái)完成的，手工電弧焊又是我們生活中不可缺少的一部分，目前我用的越來(lái)越多的鋼就奧氏體不銹鋼，所以對(duì)于奧氏體鋼焊接的研究已經(jīng)越來(lái)越迫在眉睫。我做這篇論文就是從手工電弧焊方面來(lái)研究奧氏

6、體不銹鋼的焊接。主要從材料的力學(xué)性能化學(xué)成分，和通過(guò)焊接性的分析來(lái)討論奧氏體不銹鋼的焊接性能。最能直觀表現(xiàn)奧氏體不銹鋼焊接性能的就是焊接工藝知道書，我們通過(guò)焊接工藝指導(dǎo)書的編制來(lái)反應(yīng)奧氏體不銹鋼的焊接性能第2章 奧氏體不銹鋼的焊接性焊接奧氏體不銹鋼的方法有很多，國(guó)內(nèi)在中厚板奧氏體不銹鋼的焊接中，主要采用埋弧焊（SAW）。手工電弧焊由于其操作靈活、方便，設(shè)備投資少，因而被廣泛用于奧氏體不銹鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)中這也是一種典型的、傳統(tǒng)焊接方法。在手工電弧焊中起關(guān)鍵作用的不銹鋼焊條經(jīng)過(guò)我國(guó)焊接工作者多年努力，已取得了較大的進(jìn)展。品種基本上覆蓋了各種常規(guī)不銹鋼鋼種，如308、316、309、347、317等等

7、，通常包括酸性、堿性兩個(gè)渣系。對(duì)于超低C不銹鋼焊條，如308L、316L、309L國(guó)內(nèi)也能生產(chǎn)，所以從品種上基本可滿足工業(yè)部門的使用。質(zhì)量對(duì)于常規(guī)不銹鋼焊條而言，從不銹鋼焊條的發(fā)紅、電弧穩(wěn)定性、飛濺大小、焊縫成型、顏色、波紋細(xì)膩程度、全位置焊接適應(yīng)性、焊工施焊的舒適性、焊接力學(xué)性能、抗腐蝕性等方面，國(guó)產(chǎn)不銹鋼焊條質(zhì)量參差不齊。但基本可以滿足國(guó)內(nèi)用戶的要求。對(duì)于一些特殊品種如310MoL、347L、309L仍有許多工廠愿意使用進(jìn)口焊材。這也表明我國(guó)整體不銹鋼焊條的工藝質(zhì)量與國(guó)外還有差距，在一些特殊品種上差距較大。不銹鋼埋弧焊大多使用在不銹鋼筒體的環(huán)縫和縱縫。通常是開(kāi)X型坡口，先焊內(nèi)焊縫，然后反面

8、砂輪打磨（甚至氣刨）。隨后焊正面，現(xiàn)行工藝是標(biāo)準(zhǔn)中要求和認(rèn)可的。存在問(wèn)題有：對(duì)母材損傷較大，對(duì)腐蝕性能不利、影響美觀。埋弧不銹鋼焊絲品種少，質(zhì)量較差，配用的260、431和350焊劑，往往使焊后縫殘留有橫向熔渣，焊工需要用砂輪打磨1。因而不銹鋼埋弧焊接效率低、成本高、質(zhì)量粗糙。2.1CO2不銹鋼藥芯焊絲電弧焊的分析采用CO2氣保護(hù)不銹鋼藥芯焊絲焊接不銹鋼是近二三十年的事。該方法使用常規(guī)CO2焊機(jī)或MIG焊機(jī)，采用100%CO2或80%Ar+20%O2作為保護(hù)氣體，和普通結(jié)構(gòu)鋼實(shí)心焊絲焊接相似，即可得到美觀的焊縫。在3種方法中，CO2保護(hù)不銹鋼藥芯焊絲有取代前兩種焊接方法的趨勢(shì)。這三種焊接方法的

9、對(duì)比，見(jiàn)表2.1。表2.1 不銹鋼手工電弧焊、MIG實(shí)心焊絲和CO2氣保護(hù)不銹鋼藥芯焊絲電弧焊的對(duì)比2對(duì)比項(xiàng)目不銹鋼手工電弧焊MIG實(shí)心焊絲CO2不銹鋼藥芯焊絲效率低高高成本高較高低操作工藝性好較高好焊縫美觀好較好好焊縫性能好好好全位置適應(yīng)性好一般好對(duì)焊工技術(shù)要求較多高一般焊絲品種多少多從上面的數(shù)據(jù)分析手工電弧焊接將會(huì)漸漸被CO2氣體保護(hù)焊接所替代，但是目前這個(gè)階段手工電弧焊接應(yīng)用還是很普遍的！奧氏體不銹鋼已具備建筑、化工設(shè)備材料所要求的許多理想性能，它在金屬中可以說(shuō)是獨(dú)一無(wú)二的，而其發(fā)展仍在繼續(xù)。為使不銹鋼在傳統(tǒng)的應(yīng)用中性能更好，一直在改進(jìn)現(xiàn)有的類型，而且，為了滿足高級(jí)建筑應(yīng)用的嚴(yán)格要求，正

10、在開(kāi)發(fā)新的不銹鋼。由于生產(chǎn)效率不斷提高，質(zhì)量不斷改進(jìn)，不銹鋼已成為建筑師們選擇的最具有成本效益的材料之一。上面的分析可以看出目前不銹鋼的焊接性是很好的3，使用也是越來(lái)越廣泛的。對(duì)于這種不銹鋼的焊接技術(shù)也越來(lái)越成熟起來(lái)，但在目前這個(gè)階段我們應(yīng)用最廣泛的還是手工電弧焊。在這樣的背景下我選擇做這樣的課題，既有利于了解目前0Cr18Ni9焊接，又有利于了解0Cr18Ni9焊接的發(fā)展方向。2.2 0Cr18Ni9的焊接性分析對(duì)于什么是焊接性，GB/T3375-94焊接術(shù)語(yǔ)中注明：“材料在限定的施工條件下，焊接成按規(guī)定設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力”。它包括兩方面的內(nèi)容：其一是焊成的構(gòu)件符合設(shè)計(jì)

11、要求；其二是滿足預(yù)定的使用條件，能夠安全運(yùn)行4。根據(jù)討論問(wèn)題的著眼點(diǎn)不同，焊接性可分為：工藝焊接性和使用焊接性。影響焊接性的因素主要有以下幾點(diǎn)：材料因素，焊接方法，構(gòu)件類型及使用要求。金屬的焊接性與材料成分、焊接方法、構(gòu)件類型、使用要求都有密切的關(guān)系，所以不應(yīng)脫離這些因素而單純的從材料本身的性能來(lái)評(píng)價(jià)焊接性。從上述分析可以看出，很難找出一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)可以概括焊接性，只有通過(guò)綜合多方面的因素才能分析焊接性問(wèn)題。分析金屬的焊接性我們?cè)诓灰笞龇浅?zhǔn)確的情況下我們可以根據(jù)碳當(dāng)量、材料的化學(xué)性能、材料的物理性能來(lái)判斷，如果要求需要很準(zhǔn)確的話我們可以通過(guò)焊接性試驗(yàn)來(lái)判定。0cr18ni9的焊接性能我們就從

12、這方面來(lái)判定：0Cr18Ni9的焊接要求。0Cr18Ni9屬于奧氏體不銹鋼，其組織為奧氏體（A)加35鐵素體（F）。它具有良好的塑性和高溫、低溫性能。它在焊接熱循環(huán)的作用下，焊接過(guò)程中采用小的線能量輸入，減小熱影響區(qū)范圍，加快焊縫及熱影響區(qū)的冷卻速度對(duì)不銹鋼的焊接是有益的。用0Cr18Ni9焊接時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)小，存在過(guò)熱區(qū)，也容易造成熱影響區(qū)的晶粒長(zhǎng)大。焊縫高溫停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在高溫狀態(tài)下Cr和C形成化合物，在高溫區(qū)就形成了貧鉻層，也會(huì)導(dǎo)致焊縫的枝晶傾向加劇。因此要求盡量選擇線能覺(jué)輸入較小的焊接方法。由于導(dǎo)熱系數(shù)小而線膨脹系數(shù)大，自由焊態(tài)下焊接易產(chǎn)生較大的變形，選用能量集中，熱影響區(qū)窄的焊接方法能在

13、一定程度上減少焊接變形5。另外，0Cr18Ni9的含碳量很小，在加上它屬于高合金鋼碳當(dāng)量法對(duì)它焊接性能的估算是不怎么準(zhǔn)確的。因此我們不用碳當(dāng)量對(duì)它的焊接性進(jìn)行分析。0Cr18Ni9屬于奧氏體不銹鋼，這類鋼有具有交高的變形能力并不可淬硬，而且它的含碳量又很底，所以總的來(lái)說(shuō)焊接性還是不錯(cuò)的。但是由于熱導(dǎo)率低，熱膨脹系數(shù)大，局部加熱時(shí)溫度分布不均勻，收縮量大等都將使接頭在焊接過(guò)程中產(chǎn)生交大的內(nèi)應(yīng)力6。在焊接的時(shí)候應(yīng)該注意這方面的問(wèn)題，焊接時(shí)盡量避免或減少這種受熱不均顯現(xiàn)的發(fā)生，焊接的速度也應(yīng)該適當(dāng)?shù)目禳c(diǎn)。第3章0Cr18Ni9焊條電弧焊的工藝由于奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的焊接性，幾乎所有的熔焊方法和部分

14、壓焊方法都可以焊接。但從經(jīng)濟(jì)適用和技術(shù)性能方面考慮最好采用焊條電弧焊、惰性氣體保護(hù)焊、埋弧焊和等離子焊等。而焊條電弧焊是最常用的焊接方法之一，它使用的設(shè)備簡(jiǎn)單呢、操作方便靈活，適應(yīng)在各種條件下的焊接，其廣泛應(yīng)用于低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接。特別適合于形狀復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu)的焊接。這也是論文實(shí)驗(yàn)采用焊條電弧焊工藝的目的。在2mm以上的不銹鋼板焊接中，主要以焊條電弧焊為主，這是因?yàn)楹笚l電弧焊熱量比較集中，熱影響區(qū)小，焊接變形小7；能適應(yīng)各種焊接位置與不同板厚的要求。所用設(shè)備簡(jiǎn)單，但焊條電弧焊對(duì)清渣要求較高，易產(chǎn)生夾渣和氣孔等缺陷。另外焊條的合金元素過(guò)度系數(shù)較小，與氧親和力強(qiáng)的元素，如鈦等元素易燒損。焊

15、接時(shí)為了保證焊接質(zhì)量，必須選擇合理的工藝參數(shù)，所選定的焊接工藝參數(shù)總稱為焊接工藝規(guī)范。手工焊條電弧焊的焊接工藝規(guī)范包括：焊接電流、焊條直徑、焊接速度、電弧長(zhǎng)度和多層焊焊接層數(shù)，其中電弧長(zhǎng)度和焊接速度一般由操作者在操作中視實(shí)際情況自行掌握。如表3.1所示。表3.1焊條直徑直徑的選擇（mm）8工件厚度234781213焊條直徑1.62.02.53.23.24.04.05.05.05.8焊接電流是影響焊接接頭質(zhì)量和生產(chǎn)率的主要因素。電流過(guò)大，金屬熔化快，熔深大、金屬飛濺大，同時(shí)易產(chǎn)生燒穿、咬邊等缺餡；電流過(guò)小，易產(chǎn)生未焊透、加渣等缺陷，而且生產(chǎn)率低9。確定焊接電流時(shí)，應(yīng)考慮到焊接直徑、焊件厚度、接頭

16、型式、焊接位置等因素，其中主要的是焊條直徑。一般，細(xì)焊條選小電流，粗焊條選大電流。焊接低碳鋼時(shí)，焊接電流和焊條直徑的關(guān)系可由下列經(jīng)驗(yàn)公式3.110確定：I=（3060）d （式3.1）式中I為焊接電流（A），d為焊條直徑（mm）。焊接速度是指焊條沿焊縫長(zhǎng)度方向單位時(shí)間移動(dòng)的距離，它對(duì)焊接質(zhì)量影響很大。焊速過(guò)快易產(chǎn)生焊縫的溶深淺、熔寬小及未焊透等缺陷；焊速過(guò)慢，焊縫熔深、熔寬增加，特別是薄件易燒穿。確定焊接電流和焊接速度的一般原則是：在保證焊接質(zhì)量的前提下，盡量采用較大的焊接電流值，在保證焊透且焊縫成形良好的前提下盡可能快速施焊，以提高生產(chǎn)率11。在焊件厚度較大時(shí)，往往需要多層焊。對(duì)于低碳鋼和強(qiáng)

17、度等級(jí)低的普低鋼的多層焊時(shí)，每層焊縫厚度過(guò)大時(shí)，對(duì)焊縫金屬的塑性（主要表現(xiàn)在冷彎角上）稍有不利的影響。因此對(duì)質(zhì)量要求較高的焊縫，每層厚度最好不大于45mm。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)：每層厚度約等于焊條直徑的0.81.2倍時(shí)，生產(chǎn)率較高，并且比較容易操作12。第4章 焊接裂紋實(shí)驗(yàn)上面我們已經(jīng)從它的化學(xué)成分和物理性能對(duì)0cr18ni9的焊接性能進(jìn)行了分析，但是根據(jù)這些判斷出的焊接性是不夠準(zhǔn)確的，我們需要準(zhǔn)確的判斷它的焊接性我們就必須通過(guò)焊接性試驗(yàn)來(lái)完成。焊接性的試驗(yàn)是很多的，在論文里就用斜Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)方法。焊接試樣板材的規(guī)格是6×150×200mm，選用的焊接方法是手工電弧焊，焊材

18、型號(hào)A132，規(guī)格¢3.2mm，采用坡口形式是斜Y型，焊接參數(shù)是電流：90-120A，電壓20-24V，速度15-20cm/min。焊完的試件需要經(jīng)過(guò)48H時(shí)效后再作裂紋的檢測(cè)和解剖。裂紋可以分為表面裂紋、跟部裂紋、斷面裂紋三種形式。首先用放大鏡目測(cè)或瑩光粉檢查焊縫表面裂紋，然后用機(jī)械方法切開(kāi)六個(gè)等長(zhǎng)度橫向試片，檢查五個(gè)片面上的裂紋情況。一般用裂紋率作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)12。根部裂紋率=LR/L×100表面裂紋率=Lf/L×100端面裂紋率=h/5H×100試驗(yàn)焊縫的總長(zhǎng)度是80mm而我們焊接裂紋的總長(zhǎng)度通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得為9.8mm試件的裂紋率小于20因此在實(shí)際生產(chǎn)中如果按要求來(lái)做的話是不會(huì)產(chǎn)生裂紋的，此種鋼的焊接性能還是可以的。綜上所述0cr18ni9鋼是具有良好的焊接性能的，在生產(chǎn)中按標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做的話是應(yīng)該可以生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，它的使用性能還是可以的。結(jié) 論我國(guó)解放前合金鋼的科學(xué)和生產(chǎn)幾乎完全是空白點(diǎn)。解放后，我國(guó)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展速度是世界上前所罕見(jiàn)的。在近2030年間，不銹鋼的出現(xiàn)