燃气工程施工与概算第5章焊接.ppt

第五章 燃气管道和储气罐的焊接 焊接：通过加热或加压，或两者并用，并且用或不 用填充材料，使工件达到结合的一种加工工艺方法 称为焊接。狭义地讲，焊接通常就是指金属材料的 焊接。 5.1 焊接概述 金属焊接是指通过适当的手段，使两个分离的金属 物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间 结合而焊接成一体的焊接方法。 在各种产品制造工业中，焊接与切割（热切割）是 一种十分重要的加工工艺。 5.1 焊接概述 据工业发达国家统计,每年仅需要进行焊接加工后 使用的钢材就占钢总产量的45%左右。 焊接不仅可以解决各种钢材的焊接，而且还可以解 决铝、铜等有色金属及钛、锆等特种金属材料的焊 接。 广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造 、石油化工、航天技术、原子能、电力、电子技术 及建筑等行业。 5.1 焊接概述 按照焊接过程中金属材料所处的状态不同，目前把 焊接方法分为以下三类： 熔焊 焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压 力完成焊接的方法称为熔焊。常用的熔焊方法有电 弧焊、气焊、电渣焊等。 5.1 焊接概述 压焊 焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热 ），以完成焊接的方法称为压焊。 常用的压焊方法有电阻焊（对焊、点焊、缝焊）、 摩擦焊、旋转电弧焊、超声波焊等。 5.1 焊接概述 5.1 焊接概述 钎焊 焊接过程中，采用比母材熔点低的金属材料作钎料 ，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔 点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙 并与母材相互扩散实现焊接焊件的方法称为钎焊。 常用的钎焊方法有火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊 、盐浴钎焊和真空钎焊等。 5.1 焊接概述 一、气焊和气割 气焊：气焊是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰 所产生的高热熔化焊件和焊丝而进行金属连接的一 种焊接方法 。所用的可燃气体主要有乙炔气、液化 石油气、天然气及氢气。 气割：利用金属在高温（金属燃点）下与纯氧燃烧 的原理而进行的切割。 5.1 焊接概述 常用的气焊和气割设备 乙炔发生器：水与电石（CaC2）反应产生并储存乙 炔的设备；有低压（P0.045MPa）和中压（ P=0.045MPa0.15MPa）之分。 氧气瓶：储存和运输高压氧的容器。 氧气减压器： 焊矩：气焊是用来混合气体和产生火焰的工具。 割矩：氧-乙炔火焰进行切割的主要工具，分为射 吸式和等压式。 5.1 焊接概述 二、手工电弧焊 手工电弧焊是利用电弧放电时产生的热量，熔化焊 条和焊件，从而获得牢固接头的焊接过程。 该过程由引燃电弧、运动焊条和结尾三个动作组成 。 5.1 焊接概述 二、手工电弧焊 手工电弧焊主要设备： 电焊机：有交流和直流之分，直流分为旋转式和 整流式。 电焊条：（1）保证焊缝金属具有一定的化学成分 、机械性能和其他物理化学性能；（2）保证焊缝 金属与焊接接头不产生气孔、夹渣和裂纹；（3） 具有良好的工艺性能。 5.1 焊接概述 二、手工电弧焊 电焊条由钢芯和药皮组成。 手工电弧焊的焊接规范参数主要是指：焊条牌号与 直径、焊接电流、电弧电压、焊接层数的选择。 5.1 焊接概述 三、自动和半自动电弧焊 自动焊：引弧、运条和结尾 三个动作完全用机械完成。 半自动焊：引弧和结尾动作 用机械完成，运条由人工完 成。 5.1 焊接概述 四、气体保护电弧焊 为了防止在焊接过程中空气中的某些气体对熔滴和 熔池产生有害影响，手工电弧焊利用焊条上的药皮 ，埋弧焊中利用焊剂在焊接过程中产生气体和焊渣 使熔滴和熔池与空气隔绝达到保护作用。 气体保护电弧焊简称气电焊，利用气体作为保护介 质的一种电弧熔焊方法，常用的气体有氮、氩、二 氧化碳等。 5.1 焊接概述 五、碳弧气刨 碳弧气刨或碳弧气割，利用碳极电弧的高温，将金 属局部加热到熔化状态，同时利用压缩空气把熔化 的金属吹掉以对金属进行刨削或切割的一种工艺方 法。 主要工具有侧面送风式刨枪和圆周送风式刨枪两种 。 5.1 焊接概述 一、管子端面检查及组对 管子端面检查：管子端面的形状和尺寸是保证焊接 质量的首要条件。凡是壁厚4毫米的钢管焊接口均 需坡口，坡口形式有型和型。 5.2 钢燃气管道的焊接 组对：纵向焊缝应错开，环向距离不小于100mm； 组对短管时，短管长度不小于直径，且不小于150mm ；应检查坡口的质量，坡口表面上不得有裂纹、夹 层等缺陷，尺寸合格。 5.2 钢燃气管道的焊接 5.2 钢燃气管道的焊接 二、沟边焊接工作的组织 对口点固焊组 转管焊接组 固定口焊接组 5.2 钢燃气管道的焊接 三、管道焊接技术 固定口全位置焊接技术 前半圈的焊接；后半圈的焊接； 平焊接头；表面多层焊。 固定口横焊技术 封底焊；表面多层焊。 转动口焊接技术 5.2 钢燃气管道的焊接 1起点 2仰焊 3仰立焊 4平立焊 5平焊 6终点 平焊 5.2 钢燃气管道的焊接 立焊 横焊 5.2 钢燃气管道的焊接 仰焊 一、焊接缺陷分析 （一）外部缺陷 焊缝尺寸不符合要求 咬边：由于焊缝两端的母材过烧，致使熔融金 属未能填满，形成槽状凹坑。 焊瘤：焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外 未熔化的母材上所形成的金属瘤。 5.5 焊接质量检验 烧穿：焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出 ，形成穿孔的缺陷。 弧坑未填满：由于断弧或收弧不当，在焊道末 端形成了低洼部分。 表面裂纹及气孔：这类缺陷会减小焊缝的有效 截面，造成应力集中，并影响焊缝表面形状。 5.5 焊接质量检验 一、焊接缺陷分析 （二）内部缺陷 未焊透：焊接时接头根部未完全熔透的现象，对 对接焊缝也指焊缝深度未达到设计要求的现象。 产生原因：坡口角度和间隙过小、焊接速度太快 、焊接电流过小或电弧偏斜、坡口表面不洁净。 夹渣：夹渣是非金属固体物质残留于焊缝金属中 的现象。 原因是：焊缝金属冷却过快、多层焊的前一层表 面焊渣未清理干净等。 5.5 焊接质量检验 一、焊接缺陷分析 （二）内部缺陷 气孔：焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出 而残留下来所形成的空穴。气孔可分为密集气孔、 条虫状气孔和针状气孔等。 5.5 焊接质量检验 一、焊接缺陷分析 （二）内部缺陷 裂纹：在焊接应力及其他致脆因素共同作用下， 焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而 形成的新界面所产生的缝隙。它具有尖锐的缺口和 大的长宽比的特征。 热裂纹 ：焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却 到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹。 5.5 焊接质量检验 弧坑裂纹 ：在弧坑中产生的热裂纹。 冷裂纹 ：焊接接头冷却到较低温度下产生的焊接 裂纹。 延迟裂纹 ：焊接接头冷却到室温后并在一定时间 （几小时、几天、甚至十几天）才出现的焊接冷裂 纹。 5.5 焊接质量检验 二、焊接接头的性能鉴定 （一）化学成分分析 检查焊缝金属的化学成分。 （二）金相组织检查 分析焊缝金属及热影响区的金相组织，鉴定 焊接工艺是否正确。 5.5 焊接质量检验 二、焊接接头的性能鉴定 （三）机械性能试验 拉伸试验:测定焊接接头金属强度极限、屈 服极限等。 弯曲试验：测定焊接接头的塑性。 5.5 焊接质量检验 三、无损探伤法 （一）射线探伤 射线探伤原理： 焊缝的射线检验可以非破坏性地显示出存在于焊缝内部 缺陷的形状、位置和大小。 射线检验有X射线和Y射线两 种，它们都能透过不透明的物体。当射线通过被检查焊缝 时，由于焊缝内缺陷对射线的衰减和吸收能力不同，通过 焊接接头的射线强度也不同，因此胶片上的感光程度有明 显的差异，由此可以判断焊缝内部缺陷的程度。 5.5 焊接质量检验 射线探伤方法： 射线探伤缺陷判断： 未焊透：表现为规则的连续或断续黑直线，宽 度均匀，位于焊缝中心。 夹渣：多为不规则点状或者条状。 气孔：外形较规则的黑色小斑点，多为近似圆 形或椭圆形，中间较黑，边缘较浅。 裂纹：显现为：略带曲折、波浪状黑色细条纹 5.5 焊接质量检验 （二）超声波探伤 反射法、穿透法 （三）磁力探伤 （四）液体渗透探伤 5.5 焊接质量检验 5.2 管道焊接（CJJ33-2005） 5.2.1 管道焊接应按现行国家标准工业金属管道工程旌工 及验收规范GB 50235 和现场设备、 工业管道焊接工程 施工及验收规范GB 50236 的有关规定执行。 5.2.2 管道的切割及坡口加工宜采用机械方法，当采用气割 等热加工方法时，必须除去坡口表面的氧化皮，并进行打磨 。 5.2.3 施焊环境应符合现行国家标准现场设备、工业管道 焊接工程施工及验收规范GB50236的有关规定。 5.5 焊接质量检验 5.2.4 氩弧焊时，焊口组对间隙宜为 24mm。其他坡口尺寸 应符合现行国家标准现场设备、工 业管道焊接工程施工及 验收规范GB 50236 的规定。 5.2.5 不应在管道焊缝上开孔。管道开孔边缘与管道焊缝的 间距不应小于 100mm。当无法避开时，应对以开孔中心为圆 心，15 倍开孔直径为半径的圆中所包容的全部焊缝进行 100%射线照相检测。 5.2.6 管道焊接完成后，强度试验及严密性试验之前，必须 对所有焊缝进行外观检查和对焊缝内部质量进行检验，外观 检查应在内部质量检验前进行。 5.5 焊接质量检验 5.2.7 设计文件规定焊缝系数为1的焊缝或设计要求进行 100 内部质量检验的焊缝，其外观质量不得低于现行国家标准 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB 50236 要求的级质量要求；对内部质量进行抽检的焊缝，其外观 质量不得低于现行国家标准现场设备、工业管道 焊接工程 施工及验收规范GB50236的级质量要求。 5.5 焊接质量检验 5.2.8 焊缝内部质量应符合下列要求： 1 设计文件规定焊缝系数为1的焊缝或设计要求进行 100内 部质量检验的焊缝，焊缝内部质量射线照相检验不得低于现 行国家标准钢管环缝熔化焊对接接头射线透照工艺和质量 分级GB/T12605中的级质量要求；超声波检验不得低于现 行国家标准钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级 GB11345中的I级质量要求。当采用100射线照相或超声波检 测方法时，还应按设计的要求进行超声波或射线照相复查。 5.5 焊接质量检验 2 对内部质量进行抽检的焊缝，焊缝内部质量射线照相检验 不得低于现行国家标准钢管环缝熔化焊对接接头射线透照 工艺和质量分级GB/T12605中的级质量要求；超声波检验 不得低于现行国家标准钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤 结果分级GB11345中的II级质量要求。 5.2.9 焊缝内部质量的抽样检验应符合下列要求： 1 管道内部质量的无损探伤数量，应按设计规定执行。当设 计无规定时，抽查数量不应少于焊缝总数的 15，且每个焊 工不应少于一个焊缝。抽查时，应侧重抽查固定焊口。 2 对穿越或跨越铁路、公路、河流、桥梁、有轨电车及敷设 在套管内的管道环向焊缝，必须进行100的射线照相检验。 5.5 焊接质量检验 3 当抽样检验的焊缝全部合格时，则此次抽样所代表的该批 焊缝应为全部合格；当抽样检验出现不合格焊缝时