焊接技術與施工過程控制

1、焊接技術(jsh)與施工過程控制2011.8.12共二十八頁李春國電話：25804386手機(shu j)-mail：licg辦公地點：海工建造公司焊接實驗室共二十八頁一、常見(chn jin)焊接方法海洋工程常用焊接方法：SAW 埋弧焊SMAW 手工電弧焊FCAW 藥芯焊FCAW-S 自保護藥芯焊FCAW-G 氣保護藥芯焊（保護氣體）GTAW 鎢極氬弧焊GMAW 熔化(rnghu)極氣體保護焊TIG 鎢極惰性氣體保護焊MIG 熔化極惰性氣體保護焊MAG 熔化極活性氣體保護焊共二十八頁一、常見焊接(hnji)方法其他(qt)焊接方法：PAW 等離子弧焊 ESW 電渣焊

2、EBW 電子束焊 LBW 激光焊ICDFW 攪拌麼擦焊EW 爆炸焊Supersonic Welding 超聲波Resistance Welding 電阻焊Diffusion Welding 擴散焊Brazing 釬焊共二十八頁二、焊接(hnji)的特性 1、焊接熱過程：被焊金屬由于熱的輸入和傳導，而發(fā)經(jīng)歷加熱、熔化（或達到(d do)熱塑性狀態(tài)）和隨后的連續(xù)冷卻過程。 特點：焊接熱過程的局部集中性；焊接熱源的運動性；焊接熱過程的瞬時性；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共二十八頁二、焊接(hnji)的特性過熱區(qū)的晶粒粗大，機械性能較差；重結晶區(qū)為細晶粒組織，機械性能優(yōu)良

3、，有時會優(yōu)于母材；不完全重結晶區(qū)是粗晶粒與細晶粒度混合區(qū)，機械性能一般；再結晶區(qū)出現(xiàn)在受冷作變形(bin xng)的母材上，又稱軟化區(qū)；2、熱影響區(qū)的組織和性能：共二十八頁二、焊接(hnji)的特性3、金屬(jnsh)焊接性1）使用焊接性：指焊接接頭或整體焊接結構產(chǎn)品滿足使用性能的程度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；焊縫及接頭的低溫脆性試驗；焊縫及接頭的斷裂韌性試驗；焊縫及接頭的疲勞、動載試驗；焊縫及接頭的應力腐蝕開裂試驗；共二十八頁二、焊接(hnji)的特性 在一定的焊接工藝條件下，材料能否獲得(hud)無缺陷的、優(yōu)質(zhì)的焊接接頭的能力；2）工藝焊接性工藝焊接性的測試方法：

4、由碳當量評定焊接性；由裂紋敏感性評定焊接性；斷口分析及金相組織分析；焊接熱、力模擬試驗；焊接裂紋試驗；熱應變時效脆化試驗；焊接氣孔敏感性試驗；共二十八頁1、缺陷(quxin)的分類：三、焊接的常見(chn jin)缺陷固體夾渣氣孔未熔合及未焊透咬邊及其它外觀缺陷裂紋缺陷的存在在某種程度上是不可避免的！共二十八頁三、焊接(hnji)的常見缺陷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； 焊接材料的防潮和烘干；加強焊接過程中的保護，防止(fngzh)空氣侵入熔池；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；2、防止焊縫形成氣孔的措施：共二十八頁三、焊接(hnji)的常見缺陷

5、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；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；降低電弧電壓(diny)，以防止空氣中氮的侵入；3、防止固體夾渣的措施：共二十八頁三、焊接的常見(chn jin)缺陷 控制焊縫金屬成分；限制過熱，降低應變量；控制成型(chngxng)系數(shù)，即控制深寬比；減少熔合比，即降低焊接電流；降低拘束度；4、防止熱裂紋的措施：共二十八頁三、焊接的常見(chn jin)缺陷控制組織硬化：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800度-500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(sh g

6、ng)順序；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：共二十八頁四、焊接缺陷(quxin)的評判1、常用的焊接缺陷檢測(jin c)的手段外觀檢驗（VT）磁粉檢驗（MT）滲透檢驗（PT）超聲波檢驗（UT）射線檢驗（RT）2、對已存在缺陷的接受原則根據(jù)規(guī)格書和相關標準中的規(guī)定（例如在AWS D1.1中對內(nèi)部缺陷根據(jù)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）；通過工程臨界評價（ECA）方法, 對特定接頭根據(jù)“合于使用”的原則給出可接受缺陷的最大尺寸。共二十八頁四、焊接(hnji)缺陷的評判3、工程(gngchng)臨界評價（ECA） 工程臨界評價是以斷裂力學為

7、基礎，科學的分析了載荷條件下，缺陷對結構完整性的影響。應力BS 7910缺陷韌性應力：存在缺陷部位（接頭）承受的應力狀態(tài)缺陷：缺陷的尺寸、位置和方向韌性：缺陷部位（接頭）斷裂韌性（CTOD）和拉伸強度共二十八頁四、焊接缺陷(quxin)的評判4、CTOD(裂紋(li wn)尖端張開位移) CTOD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。CTOD在海洋工程中的應用：海管上主要用于的進行ECA評估時的斷裂韌性測試；結構上主要是用于厚度大于50mm的接頭免除焊后熱處理；共二十八頁（一）坡口準備(zhnbi)五、海洋結構焊接施工(sh gng)過程控制1、坡口形式及尺寸 焊接坡口應

8、根據(jù)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(jù)易于保證焊接質(zhì)量、填充金屬量少、熔合比小、便于操作等原則，常用坡口有V形、X形、單邊V形、K形、U形等。2、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。4、坡口清理：清理組對之后及時施焊。共二十八頁五、海洋結構焊接施工(sh gng)過程控制（二）、焊接(hnji)材料焊接材料種類有：電焊條、焊絲（實心和藥芯）、焊劑、氣體等1、焊材保管要求1）每種類型的焊條，焊絲和焊劑應根據(jù)其牌號及規(guī)格分類擺放 。 2）焊條，焊絲和焊劑應存放于離地高0.3米以上，3）倉庫溫度保持在最低5，相對濕度最大為60

9、%。 共二十八頁五、海洋結構焊接(hnji)施工過程控制2、焊材烘干(hn n)及使用1）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，焊條在保溫桶中放置時間超過4小時，應重新烘干，重新烘干不超過2次。3）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120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。未存放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 。共二十八頁（三）、焊接(hnji)環(huán)境五、海洋結構焊接施工過程(guchng)控制1、對于GMAW, FCAW-G, GTAW風速不得超過8km/hr2、焊縫及附近溫度應高于

10、 -203、焊接的表面不能潮濕，或者暴露在雨雪中當焊接環(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：（四）、焊工焊工必須按照相應的標準規(guī)范進行考試，考試合格的焊工方可承擔相應的項目焊接施工。共二十八頁五、海洋結構(jigu)焊接施工過程控制（五）焊前預熱(y r)1、 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，有利于擴散氫從焊縫中逸出，防止冷裂紋的產(chǎn)生。2、預熱溫度：預熱常常會惡化勞動條件，使生產(chǎn)工藝復雜化，過高層間溫度還會降低接頭韌性，因此，焊前是否預熱和預熱溫度的確定要認真考慮共二十八頁五、海洋結構(jigu)焊接施工過程控制3、預熱范圍：是

11、在焊道所有方向上不得小于焊件最大厚度值，但至少為75mm。4、預熱方法：1）火焰(huyn)預熱 ，以煤氣、液化氣、天然氣等效果較好。氧乙炔火焰(huyn)預熱，溫度不均勻。2）電預熱，有板式加熱器、繩式加熱器、履帶式加熱器等。5、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。共二十八頁6、焊接過程(guchng)應連續(xù)進行，焊接過程(guchng)如果需要中斷，已經(jīng)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。 五、海洋結構焊接施工過程(guchng)控制焊接工藝參數(shù)包括焊接電流、電壓、焊接速度、氣體流量等（六）、焊接工藝參數(shù)熱輸入

12、量大，則晶粒偏大，焊縫韌性差。最大擺動寬度 SMAW 3D FCAW 15-17mm 共二十八頁（七）、后熱五、海洋結構焊接(hnji)施工過程控制 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。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。1、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。 2、后熱參數(shù)：溫度一般為200350，保溫時間與焊縫厚度和溫度有關(yugun)，一般為0.51小時。共二十八頁（八）、焊后熱處理五、海洋結構焊接施工過程(guchng)控制1、焊后熱處理的目的(md)：1）

13、消除焊接殘余應力；2) 改善接頭組織，提高耐蝕性或提高某些鋼種的沖擊韌性；3) 進一步消氫處理。2、焊后熱處理分類1）低于下轉(zhuǎn)變溫度進行熱處理消除焊接殘余應力。2） 高于上轉(zhuǎn)變溫度進行熱處理（如正火）改善力學性能。共二十八頁何時需要焊后熱處理（結構）：1.壁厚大于50mm的焊縫，焊后需要進行熱處理；2.拘束度較高的結構。焊后熱處理作用：消除殘余應力。消除應力的過程實際上是 高溫蠕變的過程。對于(duy)碳鋼和低合金鋼，消除應力的溫度為：600-650。焊后熱處理時間：根據(jù)厚度確定，一般在2小時以上。五、海洋結構(jigu)焊接施工過程控制共二十八頁謝謝(xi xie)！共二十八頁內(nèi)容摘要焊接技術與施工過程控制。E-mail：licg。不完全重結晶區(qū)是粗晶粒與細晶粒度混合區(qū)，機械性能一般。再結晶區(qū)出現(xiàn)在受冷作變形的母材上，又稱軟化區(qū)。斷口分析及