焊接技術(shù)課件

1H412030焊接技術(shù)1H412031焊接材料與設(shè)備選用原則一、焊接材料的分類與選用原則(一）焊條1.焊條的分類(1)按藥皮成分可分為：不定型、氧化欽型、鈦鈣型、氧化鐵型、低氫鉀型、低氫鈉型、纖維類型、石墨型、鈦鐵礦型、鹽基型等十大類。(2)按焊渣性質(zhì)可分為：酸性焊條、堿性焊條兩大類。(3)按焊條用途可分為：結(jié)構(gòu)鋼焊條、鉬及鉬合金焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、低溫鋼焊條、鑄鐵焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁鋁合金焊條和特殊用途焊條等十大類。(4)按特殊性能分為：超低氫焊條、低塵低毒焊條、立向下焊條、底層焊條、鐵粉高效焊條、抗潮焊條、水下焊焊條、重力焊焊條、仰焊焊條等。2.焊條的選用原則(1)考慮焊縫金屬的力學(xué)性能和化學(xué)成對于普通結(jié)構(gòu)鋼，通常要求焊縫金屬與母材等強度，應(yīng)選用熔敷金屬抗拉強度等于或稍高于母材的焊條。對于合金結(jié)構(gòu)鋼有時還要求合金成分與母材相同或接近。在焊接結(jié)構(gòu)剛性大、接頭應(yīng)力高、焊縫易產(chǎn)生裂紋的不利情況下，應(yīng)考慮選用比母材強度低的焊條。當母材中碳、硫、磷等元索的含量偏高時，焊縫中易產(chǎn)生裂紋，應(yīng)選用抗裂性能好的低氫型焊條。(2)考慮焊接構(gòu)件的使用性能和工作條件：對承受動載荷和沖擊載荷的焊件，除滿足強度要求外，主要應(yīng)保證焊縫金屬具有較高的塑性和韌性，可選用塑、韌性指標較高的低氫型焊條。(3)考慮焊接結(jié)構(gòu)特點及受力條件：對結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、剛性大的厚大焊件，在焊接過程中，冷卻速度快，收縮應(yīng)力大，易產(chǎn)生裂紋，應(yīng)選用抗裂性好、韌性好、塑性高、氫裂紋傾向低的焊條。如低氫型焊條、超低氫型焊條和高韌性焊條等。(4)考慮施焊條件：當焊件的焊接部位不能翻轉(zhuǎn)時，應(yīng)選用適用于全位置焊接的焊條。對受力不大、焊接部位難以清理的焊件，應(yīng)選用對鐵銹、氧化皮、油污不敏感的酸性焊條。(5)考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性：在酸性焊條和堿性焊條都可滿足要求時，應(yīng)盡量選用酸性焊條。(二）焊絲分實心焊絲和藥芯焊絲。1.實心焊絲：分鎢極惰性氣體保護焊和熔化極惰性氣體保護焊。3.藥芯焊絲與手工焊條和鎢極惰性氣體保護焊絲的比較。(1)優(yōu)勢：1)提高了焊縫質(zhì)量，也提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源。2)對各種鋼材的焊接適應(yīng)性強，3)工藝性能好，焊縫成形美觀。4)熔敷速度快，生產(chǎn)效率高。5)可用較大焊接電流進行全位置焊接。(2)缺點：1)焊絲制造過程復(fù)雜。2)焊接時，送絲較實心焊絲困難。3)焊絲外表容易銹蝕，粉劑易吸潮，因此對藥芯焊絲保存和管理的要求更為嚴格。(二）保護氣體1?惰性氣體：主要有氬氣和氦氣及其混合氣體，用以焊接有色金屬、不鎊鋼和質(zhì)量要求高的低碳鋼和低合金鋼。3.C02氣體：是唯一適合于焊接的單一活性氣體，C〇2氣體保護焊具有焊速高、熔深大、成本低和全空間位置焊接，廣泛應(yīng)用于碳鋼和低合金鋼的焊接。(四）焊劑2.焊劑的作用：焊劑在焊接電弧的高溫區(qū)內(nèi)熔化反應(yīng)生成熔渣和氣體，對熔化金屬起保護和冶金作用。二、常用的焊接設(shè)備及選用原則(一）焊接電源3.直流弧焊發(fā)電機其穩(wěn)弧性好、經(jīng)久耐用、受電網(wǎng)電壓波動的影響小，但制造較復(fù)雜，消耗材料較多，空載損耗大，已被列入淘汰產(chǎn)品。(二）焊機2.常用的焊機(1)埋弧焊機特性1)生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好、勞動條件好。2)主要適用于平位置（俯位)/焊接。3)難以焊接鋁、鈦等氧化性強的金屬及其合金。4)適用于長縫的焊接。5)不適合焊接薄板。(2)鎢極氬弧焊機特性1)焊縫致密，機械性能好。2)明弧焊，觀察方便，操作容易。3)穿透性好，內(nèi)外無熔渣，無飛濺，成形美觀，適用于有清潔要求的焊件。4)電弧熱集中，熱影響區(qū)小，焊件變形小。5)容易實現(xiàn)機械化和自動化。(3)熔化極氣體保護焊機特性1)C02氣體保護焊生產(chǎn)效率高、成本低、焊接應(yīng)力變形小、焊接質(zhì)量高、操作簡便。但飛濺較大、弧光輻射強、很難用交流電源焊接、設(shè)備復(fù)雜。有風不能施焊（環(huán)境風速達到或超過2m/s，在沒有采取防風措施的情況下，不能施焊），不能焊接易氧化的有色金屬。2)熔化極氬弧焊的焊絲既作為電極又作為填充金屬，焊接電流密度可以提高，熱量利用率高，熔深和焊速大大增加，生產(chǎn)率比手工鎢極氬弧焊提高3?5倍，最適合焊接鋁、鎂、銅及其合金、不銹鋼和稀有金屬中厚板的焊接。(4)等離子弧焊機特性具有溫度高、能量集中、較大沖擊力、比一般電弧穩(wěn)定、各項有關(guān)參數(shù)調(diào)節(jié)范圍廣的特點。1H412032焊接方法與工藝評定二、焊接工藝評定(一）焊接工藝評定及其作用1.焊接工藝評定：在產(chǎn)品正式焊接以前，對初步擬定的焊接工藝細則卡或其他規(guī)程中的焊接工藝進行的驗證性試驗。即按準備采用的焊接工藝，在接近實際生產(chǎn)條件下，制成材料、工藝參數(shù)等均與產(chǎn)品相同的模擬焊接試板，并按產(chǎn)品的技術(shù)條件對試板進行檢驗。2.若全部有關(guān)指標符合技術(shù)要求，則證明初步擬定的焊接工藝是可行的，此時即可根據(jù)焊接工藝評定報告編制正式的焊接工藝細則卡，用以指導(dǎo)實際產(chǎn)品的焊接。3.若檢驗項目指標中有一項不合格，則表明該焊接工藝不能用于生產(chǎn)，需作相應(yīng)修改或重新擬定后，再做焊接工藝評定試驗。4.焊接工藝評定作用：用于驗證和評定焊接工藝方案的正確性，其評定報告不直接指導(dǎo)生產(chǎn)，是焊接工藝細則（卡）的支持文件，同一焊接工藝評定報告可作為幾份焊接工藝卡的依據(jù)。(二）焊接工藝評定依據(jù)根據(jù)不同產(chǎn)品和焊接工藝評定的具體要求，按相應(yīng)的工藝評定標準的規(guī)定進行評定。(三）焊接工藝評定的步驟1.編制焊接工藝評定委托書。2.擬定焊接方式，需要考慮的因素主要包括：(1)母材的物理特性；(2)母材的化學(xué)特性；(3)焊縫的受力狀況；(4)待焊部件的幾何形狀；(5)焊接位置。3.按焊接工藝評定標準或設(shè)計文件規(guī)定，擬定焊接工藝指導(dǎo)書或評定方案、初步工藝4.按照擬定的焊接工藝指導(dǎo)書（或初步工藝）進行試件制備、焊接、焊縫檢驗（熱處理)、取樣加工、檢驗試樣。5.根據(jù)所要求的使用性能進行評定。若不合格，應(yīng)重新修改擬定的焊接工藝指導(dǎo)書或初步工藝，重新評定。6.整理焊接記錄、試驗報告，編制焊接工藝評定報告；經(jīng)焊接責任工程師審核，單位技術(shù)負責人批準，存入技術(shù)檔案。7.以焊接工藝評定報告為依據(jù)，結(jié)合焊接施工經(jīng)驗和實際焊接條件，編制焊接工藝規(guī)程或焊工作業(yè)指導(dǎo)書、工藝卡，(四）焊接工藝評定要求1.一般要求(1)焊接工藝評定應(yīng)以可靠的鋼材焊接性能為依據(jù)，并在工程施焊之前完成。焊接工藝評定所用的焊接參數(shù)，原則上是根據(jù)被焊鋼材的焊接性試驗結(jié)果來確定的，尤其是熱輸入、預(yù)熱溫度及后熱溫度。(3)主持評定工作和對焊接及試驗結(jié)果進行綜合評定的人員應(yīng)是焊接工程師。2.評定規(guī)則(1)改變焊接方法必須重新評定；當變更焊接方法的任何一個工藝評定的重要因素時，須重新評定；當增加或變更焊接方法的任何一個工藝評定的補加因素時，按增加或變更的補加因素增焊沖擊試件進行試驗。(2)任一鋼號母材評定合格的，可以用于同組別號的其他鋼號母材；同類別號中，高組別號母材評定合格的，也適用于該組別號與低組別號的母材組成的焊接接頭。(3)改變焊后熱處理類別，須重新進行焊接工藝評定。(4)首次使用的國外鋼材，必須進行工藝評定。(5)常用焊接方法中焊接材料、保護氣體、線能量等條件改變時，需重新進行工藝評定。3.評定資料管理(4)《焊接工藝（作業(yè)）指導(dǎo)書》的編制，必須由應(yīng)用部門焊接專業(yè)工程師主持進行。(5)《焊接工藝（作業(yè)）指導(dǎo)書》應(yīng)在工程施焊或焊工培訓(xùn)考核之前發(fā)給焊工，并進行詳細技術(shù)交底。1H412033焊接應(yīng)力與焊接變形及其控制二、焊接殘余應(yīng)力的危害及降低焊接應(yīng)力的措施(一）焊接殘余應(yīng)力的危害影響構(gòu)件承受靜載能力；造成結(jié)構(gòu)脆性斷裂；影響結(jié)構(gòu)的疲勞強度；影響結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性；應(yīng)力區(qū)易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕和開裂;影響構(gòu)件精度和尺寸的穩(wěn)定性。(二）降低焊接應(yīng)力的措施1.設(shè)計措施(1)構(gòu)件設(shè)計時盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸，可減小變形量，同時降低焊接應(yīng)力。(2)構(gòu)件設(shè)計時應(yīng)避免焊縫過于集中，從而避免焊接應(yīng)力峰值疊加。(3)優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)，如將容器的接管口設(shè)計成翻邊式，少用承插式。2.工藝措施(1)采用較小的焊接線能量；(2)合理安排裝配焊接順序；(3)層間進行錘擊；(4)預(yù)熱拉伸補償焊縫收縮（機械拉伸或加熱拉伸）；(5)焊接高強鋼時，選用塑性較好的焊條；(6)采用整體預(yù)熱；(7)消氫處理；(8)采用熱處理的方法；(9)利用振動法來消除焊接殘余應(yīng)力。三、焊接變形的危害性及預(yù)防焊接變形的措施1.面內(nèi)變形：可分為焊縫縱向收縮變形、橫向收縮變形和焊縫回轉(zhuǎn)變形。2.面外變形：可分為角變形、彎曲變形、扭曲變形、失穩(wěn)波浪變形。(二）焊接變形的危害降低裝配質(zhì)量；影響外觀質(zhì)量，降低承載力r增加矯正工序，提高制造成本。(三）預(yù)防焊接變形的措施1.進行合理的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)合理安排焊縫位置。焊縫盡量以構(gòu)件截面的中性軸對稱;焊縫不宜過于集中。(2)合理選擇焊縫尺寸和形狀。在保證結(jié)構(gòu)有足夠承載力的前提下，應(yīng)盡量選擇較小的焊縫尺寸，同時選用對稱的坡口。(3)盡可能減少焊縫數(shù)量，減小焊縫長度。2.采取合理的裝配工藝措施(1)預(yù)留收縮余量法；(2)反變形法；(3)剛性固定法；(4)合理選擇裝配程序3.采取合理的焊接工藝措施(1)合理的焊接方法。盡量用氣體保護焊等熱源集中的焊接方法。(2)合理的焊接線能量。盡量減小焊接線能量的輸入能有效地減小變形。(3)合理的焊接順序和方向。(4)進行層間錘擊（打底層不適于錘擊）。1H412034焊接質(zhì)量檢驗方法一、焊前檢查從人、機、料、法、環(huán)、檢六個方面進行檢査。(一）焊工資格檢查檢查焊工資格是否在有效期限內(nèi)，考試項目是否與實際焊接相適應(yīng)。例如，焊工操作證（合格項目）有效期為4年。若在焊工操作證有效期內(nèi)中斷焊接工作達6個月，也需重新進行焊工的資格考試。(二）焊接設(shè)備檢查(三）原材料檢查(四）技術(shù)文件的檢查(五）焊接環(huán)境檢查對焊接場所可能遭遇的環(huán)境溫度、濕度、風、雨等不利條件，檢查是否采取可靠防護措施。例如，出現(xiàn)下列情況之一時，如沒采取適當?shù)姆雷o措施，應(yīng)立即停止焊接工作。1.采用電弧焊焊接時，風速等于或大于8m/s;2.氣體保護焊接時，風速等于或大于2m/s;3.相對濕度大于90%;4.采用低氫型焊條電弧焊時，風速等于或大于5m/s;5.下雨或下雪；6.管子焊接時未墊牢，管子懸空或處于外力作用下；7.打底焊時，施焊環(huán)境處于強振動或敲擊工況中。(六）焊接過程的檢查為了確保焊接工藝指導(dǎo)書規(guī)定的各項參數(shù)的正確執(zhí)行，通常的做法是增加檢查的程序，既由專職或兼職質(zhì)檢員從焊接工序初始，就對人、機、料、法、環(huán)等各因素進行過程檢查、監(jiān)控，主要檢查裝配質(zhì)量是否符合圖樣要求，坡口表面是否清潔、裝夾具及點固焊是否合理，裝配間隙和錯邊是否符合要求，是否要考慮焊接收縮量等。有效的檢查能顯著提高焊接質(zhì)量和合格率。二、焊后檢驗(一)外觀檢驗1.利用低倍放大鏡或肉眼觀察焊縫表面是否有咬邊、夾渣、氣孔、裂紋等表面缺陷。2.用焊接檢驗尺測量焊縫余高、焊瘤、凹陷、錯口等。3.檢驗焊件是否變形。(二）致密性試驗1.液體盛裝試漏；2.氣密性試驗；3.氨氣試驗；4.煤油試漏；5.氦氣試驗6.真空箱試驗例如，儲罐罐底焊縫。(三）強度試驗1.液壓強度試驗常用水進行，試驗壓力為設(shè)計壓力的1.25?1.5倍。2.氣壓強度試驗用氣體為介質(zhì)進行強度試驗，試驗壓力為設(shè)計壓力的1.15?1.20倍。(四）無損檢測常用焊縫無損檢測方法有：1.射線探傷方法（RT)能發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部氣孔、夾渣、裂紋及未焊透等缺陷。2.超聲波探傷（UT)：可評定工件中缺陷的位置及嚴重程度。3.滲透探傷（PT)：液體滲透探傷主要用于檢查坡口表面、碳弧氣刨清根后或焊縫缺陷清除后的刨槽表面、工卡具鏟除的表面以及不便磁粉探傷部位的表面開口缺陷。4.磁性探傷（MT)：磁性探傷主要用于檢查表面及近表面缺陷。該方法與滲透探傷方法比較，不但探傷靈敏度高、速度快，而且能探查表面一定深度下缺陷。5.渦流探傷（ET)：可檢驗導(dǎo)電材料表面或焊縫與堆焊層表面或近表面缺陷。6.超聲波衍射時差法（TOFD)(1)TOFD技術(shù)優(yōu)越性1)一次掃查幾乎能夠覆蓋整個焊縫區(qū)域（除上下表面盲區(qū)），可以實現(xiàn)非常高