毕业论文高强钢焊接工艺规范.doc

南通航运职业技术学院船舶与海洋工程系毕 业 论 文 高强钢焊接工艺规范姓 名： 学 号： 班 级： 专 业： 指导老师： 时 间： 高强钢焊接工艺规范（南通航运职业技术学院船舶与海洋工程系 焊接3091）摘要：高强度钢的焊接应用，在工业生产和国防建设的各个领域取得了十分显著的经济和社会效益。这类钢的主要特点是强度高，韧性、塑性也较好，在压力容器、工程机械、桥梁、舰船、各种车辆以及其他钢结构制造中得到了广泛的应用。随着国民经济的飞速发展，各行各业都重现出欣欣向荣的局面，但我们看到在繁荣的背后同时暴露出了一些问题：各行各业都在消耗大量的能源和资源，全球资源减少的同时污染日益严重。国家已经认识到一些问题的严重性，中央已经明确提出各行业要节约20的能源、20的钢铁，要求从源头做起。对于我们钢铁使用的单位都必须减少钢铁的用量，减少钢铁使用量的有效途径是提高钢铁的强度，所以在今后的日子里，高强度钢会逐步取代目前大量采用500MPa级以内的低强钢。关键词：高强钢 规范 焊接 注意事项Abstract: High strength steel welding application in industrial production and national defense construction of each fields have achieved remarkable economic and social benefits. This kind of steel is the main characteristics of high strength, toughness, plastic is better also, in pressure vessel, engineering machinery, Bridges, ships, all kinds of vehicles and other steel structure in manufacturing a wide range of applications. With the rapid development of national economy, and all walks of life have a prosperous situation again, but we see in the prosperity behind and exposed some questions: all walks of life are in consume large amounts of energy and resources, the global resources and reduce the serious pollution. Countries have to recognize some of the seriousness of this problem, the central committee has definitely put forward to save 20% of the energy industry, 20% of the steel, request from the source is made. We use for the steel unit must reduce the dosage of steel, reduce steel use effective way is to enhance the strength of steel, so in the future days, high strength steel will gradually replace the current 500 MPa used in great quantities than level low strong steel.Keywords: high-strength steel standard weld matters needing attention序言高强度钢的焊接应用，在工业生产和国防建设的各个领域取得了十分显著的经济和社会效益。这类钢的主要特点是强度高，韧性、塑性也较好，在压力容器、工程机械、桥梁、舰船、各种车辆以及其他钢结构制造中得到了广泛的应用。随着国民经济的飞速发展，各行各业都重现出欣欣向荣的局面，但我们看到在繁荣的背后同时暴露出了一些问题：各行各业都在消耗大量的能源和资源，全球资源减少的同时污染日益严重。国家已经认识到一些问题的严重性，中央已经明确提出各行业要节约20的能源、20的钢铁，要求从源头做起。对于我们钢铁使用的单位都必须减少钢铁的用量，减少钢铁使用量的有效途径是提高钢铁的强度，所以在今后的日子里，高强度钢会逐步取代目前大量采用500MPa级以内的低强钢。低合金高强钢是今后将采用量最大的钢种，它通常是指抗拉强度在5001000MPa范围并考虑焊接性而生产制造的钢材，而抗拉强度在1000MPa以上一般称为超高强钢。低合金钢的种类可以分为非调质钢和经过淬火-回火的调质钢。非调质钢又可分为热轧钢、控制刚和正火钢等。一般非调质钢指常温抗拉强度600MPa以下的钢材，调质钢则为抗拉强度在600MPa以上的钢材。根据调质钢、非调质钢强度级别的差别，这两类钢材的焊接性、焊接工艺和接头性能有很大的差别。低合金高强钢总体来说焊接性较好，可基本上采用现有的焊接工艺方法。常用的方法：从上世纪初，焊接技术得到应用以来，多种焊接方法得以发明与应用。1、手工电弧焊手工电弧焊适用于各种不规则形状、各种焊接位置的焊缝。手工焊时主要根据焊件厚度、坡口形式、焊缝位置等选择焊接工艺参数。多层焊的第一层以及非平焊位置的焊接时，焊条直径应小一些。在保证焊接质量的前提下，应尽可能选用大直径焊条大电流焊接，以提高生产率。手工电弧焊使用范围广，焊接材料与工艺成熟，对于5001000MPa范围内的钢种都可采用此方法，其配套的焊条有CJ607RH、CJ707RH、CJ807RH、CJ107等，但其焊接效率低下，成型较差，在允许的情况下我们应尽可能的不采取手工电弧焊。2、埋弧自动焊埋弧自动焊用于具有熔敷效率高、大熔深以及机械自动操作的优点，特别适用于大型大型焊接结构的制造，广泛用于船舶、管道和要求长焊缝的制造，多用于平焊和平角焊位置。埋弧自动焊包括双面埋弧自动焊和单面焊双面成形埋弧自动焊工艺。对于抗拉强度在500700MPa的钢种目前都可采用埋弧焊进行平焊和平角焊，焊接结构有钢结构、管线、桥梁、等，配套的焊丝有：CJGNH-1、CJQ-1、H1OMn2、CH62CF、H70Q等。对于抗拉强度大于700MPa的钢种，使用埋弧焊的实例不是很多，主要是埋弧焊的焊接线能量大，导致焊缝及热影响区的晶粒粗大，增加了脆性而降低了韧性。3、CO2气体保护焊CO2气体保护焊是目前大力推广的高效焊接方法，其包含CO2气体保护焊药芯焊丝和实芯焊丝，其实芯焊丝应用范围较广，500900MPa的高强钢都采用了实芯焊丝，应用领域基本包含了现有的结构，使用效果较好，气保焊丝的窄间隙焊具有生产率高、焊接热输入小，热影响区小等优点，更适用于焊接性较差的低合金钢。其配套的焊丝有：WH50-6、WH60-G、WH70-G、WH80-G、WH90-G等。药芯焊丝作为高效焊接材料目前在造船行业得到了广泛的应用其应用率达到60以上，主要采用500MPa的药芯焊丝， 4.熔化极气体保护焊熔化极混合气体保护焊是采用在惰性气体中加入一定量的活性气体，熔化极混合气体保护焊可采用短路过渡、喷射过渡和脉冲喷射过渡进行焊接，且能获得稳定的焊接工艺性能和良好的焊接接头，适用于平焊、立焊、横焊和仰焊以及全位置焊等，尤其适用于碳钢、合金钢和不锈钢等黑色金属材的焊接。尤其结合脉冲电源后，焊接电源的输出电流以一定的频率和幅值变化来控制熔滴有节奏的过渡到熔池；可在平均电流小于临界电流值的条件下获得射流（射滴）过渡，稳定地实现一个脉冲过渡一个（或多个）熔滴的理想状态熔滴过渡无飞溅。并具有较宽的电流调节范围，适合板厚1.0mm工件的全位置焊接，尤其对那些热敏感性较强的材料，可有效地控制热输入量，改善接头性能。由于脉冲电弧具有较强的熔池搅拌作用，可以改变熔池冶金性能，有利于消除气孔，未熔合等焊接缺陷。脉冲条件下减少层间打磨时间焊缝成形美观。 气体保护焊示意图 本文所重点描述的是混合气体保护焊与高强钢焊接之间的焊接要求及规范，就如何更好的进行高强钢焊接展开的论述。1. 高强钢焊接工艺规范1.1范围高强钢：屈服强度460MPa的低合金高强度钢。焊接方法：用熔化极气体保护焊（MAG）。保护气体：用80%Ar+20%CO混合气体。焊接材料：焊接Q550钢：选用焊丝SLD-70或等强度工艺匹配焊材。焊接DOMEX650MC钢：选用焊丝SLD-70或等强度工艺匹配焊材。焊接WELDOX700钢及DOMEX700M钢：选用焊丝SLD-70或等强度工艺匹配焊材。焊接WELDOX900钢：选用焊丝Union90或GM120或等强度工艺匹配焊材。焊接WELDOX960钢：选用焊丝Union90或GM120或等强度工艺匹配焊材。焊接WELDOX1100钢：选用焊丝Union90或GM120或等强度工艺匹配焊材。图1 焊材力学性能1.2 焊前准备1.2.1清除待焊区域及焊缝表面25mm范围内的水、氧化皮、锈、油污、油漆等，并将灰尘杂物清楚干净。1.2.2焊丝表面应无油污、无锈蚀、镀铜层完好无损、表面无毛剌，无明显打弯或扭曲，自由状态下松弛直径大于380mm，翘距小于25mm。1.2.3调节气体流量计将保护气体流量控制在15L/min25L/min。1.3.4检查喷嘴处气体强弱程度，是否有明显堵漏气的现象，喷嘴和导管应该无油污、锈蚀、导电嘴无磨损并安装正确牢固。1.2.5清楚送丝机运转部位的杂质并检查各连接件牢固和运转的稳定性，调节送丝机构送丝压力和送丝稳定性。1.2.6焊前准备好毛刷钢丝刷、磨光机、剪丝钳、测温仪、焊接夹具、手锤、防护用具和手电筒等。1.2.7熟知工艺图纸要求，将图纸工艺等固定在规定的图纸架上。1.2.8焊前检查坡口表面应无明显割痕（割痕深度不大于0.2mm），坡口表面不得有裂纹，夹层等缺陷，坡口表面应无氧化层，无明显凹凸不平，坡口边缘无挂渣，坡口角度均匀，钝边尺寸偏差和顶部棱边直线度波动应控制在正负0.5mm之内。否则用磨光机进行修磨。 1.2.9按照所焊工件材料的材质，板厚，坡口尺寸，接头形式，焊缝要求及工艺规范参数在废料上进行试焊。1.3预热1.3.1用氧乙炔（丙烷）燃烧的方式（或专用火焰加热器）进行加热，预热温度用测温计测量，预热区域在焊缝左右150mm区域内。1.3.2预热。进行加热与测温如不能在反面加热，也可在正面，必须要清除加热过程中在焊缝及焊缝周边25mm内产生的积碳。 注：同种钢材焊接的预热温度和层间温度取决于最大厚度的钢板。 不同种钢材焊接的预热温度和层间温度由需要最高预热温度和层间温度的钢板决定。1.3.3相应的预热温度与层间温度的选用件表1上限值件表2.当湿温度计测量环境温度低于5摄氏度或环境相对湿度超过60%时，表内所给温度应增加25摄氏度。如被焊工件属于刚性固定或者坡口角度及间隙增大时，按表内温度相应增加2550摄氏度。1.3.4在其他条件不变时T型接头比对接接头的预热温度要高25摄氏度。如果T型接头两侧角焊缝同时焊接时应按照对接接头确定预热温度。1.3.5对于板厚25mm，应该在停止加热2min后进行测量。对于板厚12.5mm，应该在停止加热1min后进行测量。并以此类推。 表1材料牌号WELDOX700EWELDOX900WELDOX960WELDOX1100WELDOX1300层间温度上限300300300200200表21.4焊接焊接顺序 1.4.1焊接组对间隙不应大于2mm（1.52mm最佳)。定位焊接（拼箱时的点焊）应采用ER50-6焊丝进行定位焊接，定位焊缝长度应大于40mm，间距宜为500600mm，且不存在缺陷和氧化物，否则应磨干净后重焊。注：定位焊完成后，应进行各部位尺寸检查和外观检查，合格后方能转入线序焊缝的施焊。1.4.2对焊接顺序，应按照焊接工艺要求实行，如没有要求，应按照以下原则安排施焊顺序。a)焊接方向总是朝自由端方向b)焊接的起点和终点不能位于拐角处c)采用均衡和对称等合理的焊接顺序d)对长焊缝可实行分段退焊，跳焊，交替焊的方法。 图2 焊接顺序示意图1.4.3对双面非对称坡口焊接，宜采用先焊深坡口侧部分焊缝，后焊浅坡口侧焊缝，最后焊完深坡口侧焊缝的顺序。焊接尽量采用平焊和船型位置施工。1.4.4焊枪倾角和摆角焊枪摆角应控制在7080之间，多道焊时应对焊枪摆角进行控制，保证焊丝直对焊接面，特别是进行坡口面位置焊接时，保证焊丝尽可能直对焊接坡口面。 图3 多层焊倾角示意1.5焊接要点1.5.1焊接时应该在焊缝覆盖范围内焊缝头部5mm10mm处引弧，在不断弧的情况下回到端部开始焊接，工艺上有要求的应该在引弧板上引弧，严禁随意在工件上，非焊接区域进行引弧。不允许在弧坑位置引弧，应距其10mm20mm，然后将电弧引向弧坑，待与原焊缝相熔后再按正常方向焊接。1.5.2高强钢焊接应严格控制焊接速度和喷嘴距工件的距离，焊接干伸长保证在20mm。1.5.3焊接过程禁止采取摆动的焊接方法。1.5.4禁止在工件端部或者拐角部位置收弧，应距离其位置20mm以上。1.5.5如果不同强度级别的钢材进行焊接，焊接材料要按照较低强度级别的钢材进行选择，但焊接工艺工艺参数和操作规范则按照较高强度级别的钢材要求制定。如WELDOX960与Q550钢焊接，焊丝采用SLD-70，DOMEX700MC钢与Q345钢焊接，焊丝采用ER50-6。1.6多层多道焊接1.6.1高强度钢与高强钢焊接且板厚8mm时，应采用多层多道焊接。1.6.2第一层打底焊应采用低强度焊材（如ER50-6）进行焊接，在保证熔透的情况下尽可能采取小电流和电压及高焊接速度，减少热输入和焊缝厚度，焊缝厚度控制在总焊缝厚度1/5内但不大于6mm。第二层及以后都是用规定的焊丝。1.6.3一条焊缝分段焊接时，搭接重叠尺寸应不低于15mm，多层多道焊缝每一道焊缝接口位置应错开而不应在一条垂直线上，每层焊缝起收位置应错开尺寸4060mm。1.6.4多层多道焊接应该连续施焊，每一道 焊接完成后应及时清理焊渣及表面飞溅物，发现按影响焊接质量的缺陷时，应清除后方可再焊。1.6.5连续焊接过程中应控制焊接区母材温度，使层间温度的下限不低于预热温度，符合焊接温度的控制要求。1.6.6多层焊时出现中断焊接，应采取适当的后热，保温措施，再次焊接时重新预热，温度应高于初始预热温度。1.6.7塞焊和槽焊时，每层熔渣冷却凝固后，必须清除方可重新焊接。1.7焊接注意事项1.7.1结构件在焊后冷却至室温以前尽可能避免吊转翻动或敲击焊件。1.7.2焊接增加引弧板，焊后应采取气割去除引弧板并预留打磨余量，将边缘修磨整齐，不得采用锤击等冲击方式去除引弧板。1.7.3引弧区域应在焊缝区而不应该在焊缝端部，决不允许在非焊缝区域引弧，否则增加引弧板，同时避免电弧擦伤母材。1.7.4焊接收弧时避免留下弧坑，有的话应将弧坑填平。1.7.5尺寸超出允许偏差，对焊缝长度，宽度，厚度不足，中心线偏移，弯折等偏差应严格控制焊接部位的相对位置尺寸，合格后方可焊接，焊接时精心操作。1.7.6焊后不准砸碰接头，不准往刚焊完的接头上浇水，油或者以风冷的形式进行降温。低温环境下应采用石棉或火焰加热器进行缓冷保护措施。低温环境下应等焊缝降温后再进行清渣。1.7.7隐蔽部位的焊缝必须验收合格后方可进行下道工序。1.8焊后处理1.8.1为保证焊缝表面，内在质量和检测需要，应进行焊渣，飞溅的清除和焊接缺陷的修补。1.8.2除非必要，应避免对焊缝本身后母材进行打磨。1.8.3焊接过程中可用锤尖敲击中间焊层，以减少焊后的收缩应力，防止裂纹产生，不要对焊缝根部，表面焊缝及焊缝边缘的母材锤击。1.8.4调整焊接变形有以下几种措施：A)采用改善焊接工艺参数，调整焊接顺序和焊前反变形等手段。B)一般焊后不允许机械校正和焊后热处理，除非特殊许可或设计规则说明。C)若不得不采取机械方法，加热控制改变变形的方法，必须有技术人员现场指导，且加热温度在550以下，不能超过550D)大型件或厚板构件应采用刚性固定法增加结构焊接时刚性，但应该确保刚性固定可靠，不允许采用强制固定的方法。E)大型结构宜采取分布组装，分段矫正变形后再进行总装或连接的施工方法。1.9焊接缺陷修补1.9.1焊接缺陷的检测a)气孔、夹渣、未焊透、裂纹等焊接缺陷，采用着色渗透或超声探伤的检验方法，确定缺陷的部位、方向、大小、形状。并确定是否是表面或内部缺陷 b)咬边、引弧伤斑、工艺支撑遗留焊瘤等焊接缺陷，采用放大镜目视，焊缝检验尺或卡板等检验的方法确认缺陷的大小、部位。 1.9.2焊接参数的选择 a)对咬边、气孔、裂纹焊接缺陷的修补，应选择小于原焊接工艺规定的焊接速度，焊接电压、焊接电流、焊丝（焊条）直径。 c)对夹渣、为焊透犯戒缺陷的修补，应选择稍大于原焊接工艺规定的焊接电压、焊接电流。 1.9.3焊接缺陷的清理 （1）咬边、气孔、夹渣为焊透等缺陷，应根据原焊接件焊接缺陷的程度，采用磨光机手工打磨的方法，对缺陷部位进行清除。 （2）焊接裂纹缺陷的清楚除，应先在裂纹两端头部钻止裂孔，再根据原焊接件焊接裂纹缺陷的程度，来选择对缺陷部位进行清除的方法。一般情况下选择用手工磨光机打磨的方法，对缺陷部位进行清除。产生批量的严重缺陷，选择用碳弧气刨刨除缺陷部位，再用磨光机磨去渗碳层，并清理干净。 图4 焊接缺陷示意图 1.9.4焊接缺陷的修补 a)焊接缺陷在修补施焊前，应清除施焊部位两侧20-30mm范围内的油污、锈斑、涂料、水渍、氧化皮等，并确认焊缝缺陷已清除干净。 b)选择修补的焊丝不应有锈斑，焊条、焊剂要清洁干净。 c)采用短弧焊接，注意正确引弧，保持电弧稳定，电弧不应拉的太长，补焊工艺中不得采用单道焊、应采用短弧多层多道焊，每层每道焊缝的起始和收尾应错开40-60mm。 d)手工补焊纵向焊缝如果焊缝长度超过1m时，应以300-400mm为以段落分段逆向焊接。 e)补焊中要掌握正确的送丝（运条）方法并调整好角度，保持均匀的送丝（运条）速度。 f)若作业环境温度低时，应进行预热。 g)在补焊过程中，不论喊道多短，均要在每道韩等焊完之后，立刻用带圆角上网尖头小锤锤击焊接处，松弛补焊区的应力，防止产生焊接内应力集中。 h)修补引弧伤斑时，在引弧伤斑上熔敷长50mm以上的焊道，且焊接速度不可太快。焊后要用磨光机磨去焊瘤和硬化层，保持表面平整。 i)工件端部焊接缺陷修补时，要用引弧板，并注意提升焊接质量。焊完后切除引弧板，在用磨光机打磨平整。 j)对工艺支撑去除后产生的焊接缺陷修补，应将工艺支撑焊缝用磨光机磨去，打磨遗留焊缝和焊瘤，清除飞溅。 k)焊缝缺陷修补后，用磨光机打磨焊瘤，清除飞溅。 注：补焊采用与正常焊接时一样的焊丝，返修部位应连续焊成。 同一部位的关键焊缝或重要焊缝，一般只允许返修两次，若超过两次，应经敢接技术人员核准后按翻返修工艺进行。1.10焊缝的检验 1.10.1检验要求及规则a)碳素结构钢，应在焊缝冷却到环境温度时进行焊缝质量检验。b) 低合金结构钢及高强度结构钢，应在焊完24小时以后进行焊缝质量检验。c)凡局部探伤的焊缝，如果发现有不允许的缺陷时，应在该缺陷的两端的延伸部位增加探伤长度，增加长度为该焊缝长度的10%，若仍有不合格的缺陷，则对该焊缝进行100%的探伤检查。结束语： 通过设计，培养了我综合运用理论知识和专业知识的技能。熟悉一般机械零件的焊接工艺过程。 本学期是我在学生生涯的最后时期，在这最后一个阶段里面，我学到了很多知识，其中有很多是有很好实用价值的，这在我以后的工作中有大帮助，在此我对我的指导老师姜老师的辛勤教诲表示衷心的感谢，感谢他对我们设计的关心和帮助。本次毕业设计是我们大学三年所学知识做的一次总测验，是锻炼也是检验自己三年来所学知识和掌握、运用知识的能力，是我们高等院校学生的最后的学习环节，也是学到最多实际知识的时候。通过这次设计，我学到了许多原来未能学到的东西，对过去没有掌握的知识得到了更进一步巩固。独立思考，综合运用所掌握理论知识的能力得到很大的提高，学会了从生产实际出发，针对实际课题解决实际问题，掌握了综合使用各种设计手册、图册、资料的方法，也是为我们即将参加工作所做的必要准备，打下坚实的基础，更是我们三年焊接技术及自动化专业知识的一次综合。 本次设计也暴露了我不少的缺点和问题：对于所学知识还没有做到仔细、认真消化，许多方面还是只有