焊接质量与控制ppt课件

焊工技师、高级技师培训,13-2焊接质量与控制（二）,1,焊接质量与控制,焊接结构的塑性破坏：塑性断裂过程是焊接结构在载荷作用下首先发生弹性变形屈服塑性变形（失稳）产生微裂纹形成宏观裂纹发生失稳扩展断裂。塑性破坏的原因:1、材料强度不足，焊接材料的抗拉强度不等同于母材的使用强度要求，或母材本身强度不够。如：用E4303焊条进行Q390等材料的定位焊或焊接，用Q235代替Q345或Q390钢材等。,焊接缺陷对焊接结构安全性能的影响,焊接质量与控制,2、焊接质量不过关，焊缝中存在裂纹、未焊满、未焊透等缺陷，特别是根部未熔合或未焊透，断裂总是从缺陷处开始，以裂纹最危险。3、一定的应力水平和不良的制造工艺，是产生焊接残余应力的主要原因。对于焊接结构来说，除了工作应力外，还必须考虑焊接残余应力和应力集中以及由于装配不良等所带来的附加应力。,塑性破坏的原因,焊接质量与控制,4、焊接结构设计的焊缝高度不够，尤其是角焊缝，如钢结构柱梁之间焊接,常出现焊脚尺寸偏小、角焊缝严重偏塌，尤其是立面钢板咬边，结构在受载之后很容易从缺陷处产生塑性变形进而断裂。5、操作工人责任心不强，施焊过程中偷工减料，忽视焊接过程中的检查、清理，如定位焊缝存在缺陷：裂纹、气孔等，没有处理便直接焊接，影响了正式焊缝的质量。,焊接质量与控制,脆性断裂是在没有显著的塑性变形的情况下发生，具有突然破坏性质，一经发生，瞬时就能扩展到结构大部或全部，因此脆性断裂是不易发现和预防。脆性破坏的特征是：在一般静载下发生巨响，突然断裂，裂纹以约2000m/s的速度传播。如1938-1940年欧洲的焊接桥梁在冬季突然脆断，19421949年美国建造的4700艘焊接货轮中有1000艘出现脆性破坏。1965年据英国统计，有132台压力容器破坏，其中有118台为裂纹引起。1944年10月美国俄亥俄州煤气公司液化气贮罐发生连锁爆炸。造成大火，死亡133名。1971年西班牙马德里一台5000m3煤气球罐发生爆炸，死伤15人。1979年12月18日吉林液化气厂发生球罐爆炸事故，造成重大损失。,焊接结构的脆性破坏,焊接质量与控制,应力状态对脆性断裂的影响：脆断事故一般都起源于具有严重应力集中效应的缺口处。而焊接工艺的不规范是引起局部应力较高的一个因素，因此在焊接过程中应合理选择装焊顺序，尽可能减小焊接残余应力和应力集中。如：先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝；先焊焊缝少的一则焊缝，后焊焊缝多的一则焊缝。先焊横向焊缝、后焊纵向焊缝、先焊短焊缝、后焊直通焊缝；采用分段焊法，退步焊法等。又如两平行焊缝之间的距离过小必然产生较大的应力，在承载时会产生断裂，原因是两焊缝间残余拉应力发生叠加。两平行焊缝之间的距离应大于5倍板材厚度。,脆性断裂的主要原因,焊接质量与控制,1、铆接结构，发生脆性破坏事故为数不多，自从焊接结构广泛应用以来，脆断事故大大增加，损失严重，这主要是因为焊接结构自身具有刚度大和整体性强的特点。2、刚度大，极易产生应力集中，焊接结构对应力集中因素特别敏感。不向铆接结构具有一定的滑移性可大大减小应力集中现象。3、整体性强，焊接结构是一个不可分割的整体，一旦产生裂纹并会扩展到整个结构，从而产生全部破坏。因此任何一处焊缝都有可能引起灾难性后果。,焊接结构的特点对脆断的影响,焊接质量与控制,焊接结构制造工艺的特点对脆断的影响焊接结构脆性破坏起点基本上是焊接接头。1、应变时效引起局部脆性，钢材在冷加工后会产生一定的塑性变形，如剪、冷作矫形、弯曲再热矫正、焊接热循环等。这就是为什么要求焊缝一次焊接完成的一个原因。2、金相组织改变对脆性的影响，焊接过程的快速加热和冷却使焊缝的本身和热影响区发生了一系列金相组织变化，因而就相应地改变了接头的缺口韧性。热影响区是焊接接头薄弱环节之一。对于一定的钢材和焊接方法来说；热影响区的组织主要取决于焊接参数，即热输入。实践证明，过小的热输入会造成淬硬组织并容易产生裂纹。,焊接质量与控制,3、焊接缺陷对脆断的影响，焊接接头中焊缝和热影响区容易产生各种缺陷，大约40%的脆断事故是从焊缝缺陷处开始的。焊接缺陷主要有：裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透、咬边等。裂纹最危险，在外载作用下，裂纹将进一步发展，当裂纹位于高值拉应力区时，往往引起整个结构的脆性断裂。除裂纹处，其他焊接缺陷，如咬边、未焊透、焊缝成形不良等，都会产生应力集中和可能引起脆性破坏；在实际生产中，当改变焊缝位置或接点形式时，应考虑焊缝的受力方向。4、角变形和错边都会引起附加弯曲应力，对结构脆性破坏有较大影响。尤其是对塑性较低的高强度钢，影响更大。所以要求在焊接中避免或减少焊缝中的缺陷，避免焊缝密集、减少应力集中、注意焊接顺序。,焊接质量与控制,疲劳断裂是金属结构失效的一种主要形式影响焊接接头疲劳强度的因素:1、应力集中的影响，焊接结构中由于在接头部位具有不同的应力集中，对接头的疲劳强度产生不同程度的影响。2、如果焊缝表面进行机械加工，如修磨成圆滑过渡或加工成与母材相平，应力将大大减小，如果焊缝本身成形良好，圆滑过渡，母材保持02mm的余高，也将降低应力。如果焊缝有缺陷，特别是焊缝根部有缺陷，产生的应力比焊缝表面应力要严重的多。,焊接结构的疲劳断裂,焊接质量与控制,3、接头形式的影响，不同的接头形式对疲劳强度有不同的影响。钢结构生产中T型和十字型接头较多。提高T型和十字型接头的强度的根本措施是开坡口焊接和加工焊缝过渡区使之圆滑过渡，而不是增大焊脚尺寸，增加焊缝尺寸对提高疲劳强度仅仅在一定范围内有效。但焊缝焊趾端处母材的强度是薄弱点，无法改变。有时为加大焊脚尺寸可能要采取多道焊，焊缝的上侧立面钢板往往会产生咬边现象。反而降低了接头的疲劳强度。4、特别值得一提的是，很多人在焊接对接焊缝时往往采用所谓的加强盖板，即在对接焊缝两面焊铁板，以增加对接焊缝的强度。这种做法是极不合理的。原来疲劳强度较高的对接接头强度大大削弱了，因为这里将疲劳强度较高的对接接头变成了角接接头。,影响焊接接头疲劳强度的因素,焊接质量与控制,5、焊接缺陷的影响焊接缺陷对焊接接头的疲劳强度产生重大的不利影响。影响的大小与缺陷的种类，尺寸，方向和位置有关。线状缺陷（如裂纹、未熔合、未焊透），带圆角的缺陷（如气孔等）影响大；表面缺陷比内部缺陷影响大；与作用力方向垂直的线状缺陷比其他方向的影响大；位于应力集中的缺陷（如焊趾裂纹）比在均匀应力区中同样缺陷的影响大，咬边和未焊透在不同位置有不同影响。,焊接质量与控制,原材料的质量控制焊前各工序的质量控制焊接工艺评定,焊接质量控制,焊接质量与控制,金属原材料的质量检验焊丝质量的检验焊条质量的检验焊剂的检验,原材料的质量控制,焊接质量与控制,要求使用前据材料型号，出厂质量证明书进行鉴定；适当做外部检查和抽样复核（检查是否运输中产生外部缺陷，防止型号排错）；发现严重缺陷的舍去不用；无任何说明的材料必须通过试验验证合格方可投产使用。,一、金属原材料的质量检验,焊接质量与控制,要求化学成分、力学性能、焊接性能等符合国标；用前须进行化学成分复核、外部检查及直径测量；必须去除焊丝表面氧化皮、锈蚀及油污。,二、焊丝质量的检验,焊接质量与控制,三、焊条质量的检验,要求检查外观，核实化学成分、力学性能、焊接性能是否符合相关标准（试验）；焊条药皮应该紧密贴在焊芯上；损伤和变质的焊条不能用；焊接前焊条需做烘干。,焊接质量与控制,四、焊剂的检验,要求依据国标对其颗粒度、成分、焊接性能及湿度做检验；根据钢材类型合理选择匹配类型的焊剂；使用前需按规定烘干（250度烘焙1-2小时）。,焊接质量与控制,主要内容生产图纸和工艺母材预处理和下料坡口加工成形加工装配焊前预热,焊前各工序的质量控制,焊接质量与控制,一、生产图纸和工艺,要求熟悉生产图纸和工艺的规定。,焊接质量与控制,二、母材预处理和下料,母材预处理钢材使用前需进行矫正和表面处理：薄钢板矫正用多辊轴矫平机，厚钢板矫平采用大型水压机在平台矫正，型钢用专用型钢矫正机矫正；钢板及型钢局部弯曲采用火焰矫正法矫正；必须清理钢材表面氧化物、铁锈及油污。（机械法和化学法）,焊接质量与控制,下料要求严格控制下料工序；在待下料的金属毛坯上按图样和1:1比例划线；手工划线和样板尺寸公差应符合标准规定，且考虑焊接收缩量和加工余量。下料方法机械剪切（剪床剪切）热切割法（火焰切割、等离子弧切割、激光切割）,焊接质量与控制,三、坡口加工,要求手工焊时，坡口角度与根部间隙间应保持一定的比例关系；开坡口的焊接接头，需留有钝边；带有钝边的接头，间隙应该尽可能的小；J形或U形坡口常开出根部半径（降低第一层焊道冷速）；角接头常用等腰直角平表面的角焊缝；T形接头的焊缝可以是角焊缝、坡口焊缝或两者组合。加工尺寸公差严格控制（不超过0.5mm）,焊接质量与控制,四、成形加工,加工要求筒形或圆锥形焊件，通常在卷板机上进行卷曲；冷弯时工件弯曲半径不应小于该种材料特定的最小允许值；大于50mm厚的钢板应采用热卷或热压成形（正火温度）；容器等储罐封头，曲度较大，通常用水压机和油压机在特定模具上冲压而成。（热处理）管材弯曲可用数控液压弯管机；型材弯曲可用三辊或四辊型材弯管机,焊接质量与控制,目的有效防止焊接接头裂纹；有利于改善焊接过程热循环，减少焊接变形，提高接头塑性和冲击韧性。原则：温度不可过高,五、焊前预热,焊接质量与控制,焊接工艺评定的目的验证焊接产品制造前所拟定的焊接工艺是否正确；如果合格，评定制造单位是否又能力焊接出符合要求的焊接接头。,焊接工艺评定,焊接质量与控制,一、焊接对环境的要求二、焊接工艺执行情况的监控,焊接过程中的质量控制,焊接质量与控制,一、焊接对环境的要求,焊接时，焊工与检查人员要及时检查焊接时的实际环境，采取相应防护措施，保证焊接过程进行。雨天及湿度较高时候需要将母材加热处理后再焊接，湿度过高（80%-90%）的环境不宜焊接。环境温度不可低于相关标准或规范，防止冷裂纹的产生。焊接时风速不可高于相关标准。,焊接质量与控制,焊接参数的监控焊缝尺寸的监控焊接工装夹具监控焊接结构装配监控,二、焊接工艺执行情况的监控,焊接质量与控制,一、焊接参数监控,焊条电弧焊焊接参数的监控埋弧焊焊接参数的监控电阻焊焊接参数的监控气焊参数的监控,焊接质量与控制,要求监控焊条直径和焊接电流是否符合要求；焊工须严格执行焊接工艺规定的焊接顺序、焊接道数、电弧长度等。,焊条电弧焊焊接参数的监控,焊接质量与控制,埋弧焊焊接参数的监控,要求检查焊接电流、电弧电压、焊丝直径、送丝速度、焊接速度；检查焊剂牌号、颗粒度、焊丝伸出长度等。,焊接质量与控制,电阻焊焊接参数的监控,要求检查夹头输出功率，通电时间、顶锻量、工件伸出长度、工件焊接表面接触情况，夹头夹紧力及焊件与夹头的导电情况。施焊中注意焊接电流、加热时间和顶锻力之间的配合。电焊时检查焊接电流、通电时间、初始压力以及加热后的压力、电极表面及焊件被焊处表面情况是否符合工艺规范要求。认真检查焊接电流、通电时间、压力之间的配合。,焊接质量与控制,气焊焊接参数的监控,要求检查焊丝牌号、直径、焊嘴的号码；检查可燃气体的纯度和火焰性质。,焊接质量与控制,二、焊缝尺寸的监控,焊缝尺寸监控依据工艺卡或国家标准所规定的精度进行。采用特制量规和样板测量。,焊接质量与控制,三、夹具工作状态监控,夹具：结构装配过程中用来固定、夹紧焊件的工艺装备。要求具有足够刚度、强度和精确度，使用中需定期进行检修和校核。,焊接质量与控制,四、结构装配质量的监控,目的：保证结构焊接后符合图样要求。要求按图样检查各部分尺寸，基准线及相对位置是否正确，是否留有焊接收缩余量、机械加工余量等；检查焊接接头的坡口形式及尺寸是否正确；检查定位焊的焊缝布置是否恰当，能否起到固定作用，是否会给焊后带来较大内应力；检查定位焊焊缝的缺陷，发现要及时处理；检查焊接处是否清洁，有无缺陷。,焊接质量与控制,焊后成品的质量控制,焊接接头的外观检验致密性试验焊接产品服役质量的检验焊接检验档案的建立,焊接质量与控制,一焊接接头的外观检验,特点：方便，应用广泛。目的：发现焊缝表面缺陷和尺寸偏差。方法：肉眼观察，并借助检测工具（标准样板、量规和放大镜等）进行检验。主要项目：目视检验焊缝外观检验（焊工技能考试外观检验案例）,焊接质量与控制,目视检验,特点：直观、方便、高效。种类：直接目视检验：眼睛充分接近被检物体，直接观察和分辨缺陷。要求：目视距离约600mm，眼睛与被检件表面所成视角不低于30度。远距离目视检验：眼睛不能接触被检物体，需借助望远镜、内孔管道镜、照相机等观察。要求：分辨力要和直接目视观察检验效果一致。,焊接质量与控制,焊接后清理质量；焊接缺陷检查几何形状检查焊接伤痕补焊发现不允许存在缺陷，要清除、补焊或修磨，使焊缝表面质量符合要求。,目视检验项目,焊接质量与控制,二、致密性试验,适用范围：储存液体或气体的焊接容器。试验目的：检查是否存在裂纹、气孔、夹渣、未焊透等缺陷。注意：气密性试验前，必须先经水压试验，合格后才能进行气密性试验。,焊接质量与控制,三、焊接产品服役质量的检验,焊接产品交付后检验焊接产品检