1H412030 焊接技术.doc

1H412030焊接技术1H412031掌握焊接方法与工艺评定焊接方法是直接影响焊接成本、焊接效率和焊接质量的主要因素。焊接工艺评定是指为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性。 一、常用的焊接方法 1电弧焊 以电极与工件之间燃烧的电弧作为热源，是目前应用最广泛的焊接方法。电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质（例如空气）所产生的瞬间火花。 (1) 焊条电弧焊 以外部涂有涂料的焊条作为电极及填充金属，电弧在焊条端部和被焊工件表面之间燃烧，熔化焊条和母材形成焊缝。 (2) 埋弧焊以连续送进的焊丝作为电极和填充金属。焊接时，在焊接区上面覆盖一层颗粒状焊剂，电弧在焊剂层下燃烧，将焊丝端部和局部母材熔化，形成焊缝。埋弧焊可以采用较大焊接电流，其最大优点是焊接速度高，焊缝质量好，特别适合于焊接大型工件的直缝和环缝。 (3) 钨极气体保护焊属于不(非)熔化极气体保护电弧焊，是利用钨极与工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝。焊接中钨极不熔化，只起电极作用，电焊炬的喷嘴送进氩气或氦气，起保护电弧和熔池作用，还可根据需要另外添加填充(焊丝)金属。是连接薄板金属和打底焊的一种极好方法。 (4) 等离子弧焊 属于不(非)熔化极电弧焊，它是利用电极和工件之间的压缩电弧(转移电弧)实现焊接， 电极常用钨极，产生等离子弧的等离子气可用氩气、氮气、氦气或其中两者的混合气，焊接可添加或不添加金属。 等离子电弧挺直，能量密度大，电弧穿透能力强。焊接时产生的小孔效应，对一定厚度内的金属可不开坡口对接，生产效率高，焊缝质量好。坡口：焊接定义:根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽，就叫坡口。坡口是主要为了焊接工件，保证焊接度,普通情况下用机加工方法加工出的型面，要求不高时也可以气割 (5) 熔化极气体保护电弧焊是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作为热源，利用电焊炬喷嘴喷出的气体来保护电弧进行焊接。熔化极气体保护焊的保护气体有氩气、氮气、CO2或这些气体的混合气体。以氩气、氮气为保护气体的称熔化极惰性气体保护焊，以惰性气体和氧化性气体(O2、CO2)的混合气体或CO2或O2+CO2的混合气体作为保护气时，称为熔化极活性气体保护焊。熔化极气体保护焊的优点是可以方便地进行各种位置焊接，焊接速度快、熔敷率较高。 (6) 药芯焊丝电弧焊属于熔化极气体保护焊的一种类型，也是利用连续送进的焊丝与工件间的电弧作为热源的，焊丝芯部装有各种成分药粉。焊接时外加气体主要是CO2，药粉受热分解熔化，起到造气、造渣、保护熔池、渗合金及稳弧作用。若不另加保护气体时，叫自保护药芯焊丝电弧焊。 2电阻焊以电阻热为能源的焊接方法，包括以熔渣电阻热为能源的电渣焊和以固体电阻为能源的电阻焊，主要有点焊、缝焊、凸焊及对焊等。 3钎焊利用熔点比被焊材料的熔点低的金属作钎料，经过加热使钎料熔化，靠毛细管作用将钎料吸入到接头接触面的间隙内，润湿金属表面，使固相与液相之间相互扩散而形成钎焊接头。 4螺柱焊将螺柱一端与板件(或管件)表面接触通电引弧，待接触面熔化后，给螺柱一定压力完成焊接的方法。 5其他焊接方法 有电渣焊、高频焊、气焊、气压焊、爆炸焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩散焊等。 二、焊接工艺评定 1焊接工艺评定及其作用 (1) 焊接工艺评定：是在产品正式焊接以前，对初步拟定的焊接工艺细则卡或其他规程中的焊接工艺参数进行的验证性实验，按准备采用的焊接工艺，在接近实际生产条件下，制成材料、工艺参数等均与产品相同的模拟焊接试板，并按产品的技术条件对试板进行检验。 (2) 若全部有关指标符合技术要求，则证明初步拟定的焊接工艺是可行的，此时即可根据焊接工艺评定报告编制正式的焊接工艺细则(卡)，用以指导实际产品的焊接。 (3) 若检验项目指标中有一项不合格，则表明该焊接工艺不能用于生产，需作相应修改或重新拟定后，再做焊接工艺评定试验。 (4) 焊接工艺评定作用：用于验证和评定焊接工艺方案的正确性，其评定报告不直接指导生产，是焊接工艺细则(卡)的支持文件，同一焊接工艺评定报告可作为几份焊接工艺卡的依据。 2焊接工艺评定依据 根据不同产品和焊接工艺评定的具体要求，按相应的工艺评定标准的规定进行评定。 3焊接工艺评定的步骤 (1) 编制焊接工艺评定委托书。 (2) 按焊接工艺评定标准或设计文件规定，拟定焊接工艺指导书或评定方案、初步工艺。 (3) 按照拟定的焊接工艺指导书(或初步工艺)进行试件制备、焊接、焊缝检验(热处理)、取样加工、检验试样。 (4) 根据所要求的使用性能进行评定；若评定不合格，应重新修改拟定的焊接工艺指导书或初步工艺，重新评定。 (5) 整理焊接记录、试验报告，编制焊接工艺评定报告；评定报告中应详细记录工艺程序、焊接参数、检验结果、试验数据和评定结论经焊接责任工程师审核，单位技术负责人批准，存入技术档案。(6) 以焊接工艺评定报告为依据，结合焊接施工经验和实际焊接条件，编制焊接工艺规程或焊工作业指导书、工艺卡，焊工应严格按照焊接作业指导书或工艺卡的规定进行焊接。1H412032掌握焊接材料与设备选用原则根据不同的金属材料和施焊工况、条件，选择不同的焊接设备和焊接材料是保证焊接质量、焊接效率、成本的关键。 一、焊接材料的分类与选用原则 (一) 焊条 1. 焊条的分类 (1) 按药皮成分可分为：不定型、氧化钛型、钛钙型、氧化铁型、低氢钾型、低氢钠型、 纤维类型、石墨型，钛铁矿型、盐基型十大类。 (2) 按焊渣性质可分为：酸性焊条、碱性焊条两大类 (3) 按焊条用途可分为：结构钢焊条、钼及钼合金焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、镍及镍舍金焊条、铜及铜合盒焊条、铝及铝合金焊条和特殊用途焊条十大类。(4) 按特殊性能分为：超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、底层焊条、铁粉高效焊条、抗潮焊条、水下焊焊条、重力焊焊条、躺焊焊条等。 2焊条的选用原则 (1) 按焊接材料的力学性能和化学成分选用。 (2) 按焊接的使用性能和工作条件选用。(3) 按焊件的结构特点和受力状态。 (二) 焊丝 分实心焊丝和药心焊丝。 (三) 保护气体 保护气体的主要作用是焊接时防止空气中的有害作用，实现对焊缝和近缝区的保护。 1. 惰性气体：主要有氩气和氦气及其混合气体，用以焊接有色金属、不锈钢和质量要求高的低碳钢和低合金钢。 2. 惰性气体与氧化性气体的混合气体：如Ar+CO2、Ar十CO2+ O2等。 3CO2气体：是唯一适合于焊接的单一活性气体CO2气体保护焊焊速高、熔深大、成本低和易空间位置焊接，广泛应用于碳钢和低合金钢的焊接。 (四) 焊剂 焊剂在焊接电弧的高温区内熔化成熔渣和气体，对熔化金属起保护和冶金作用。 二、常用的焊接设备及选用原则 1电弧焊机电源 (1) 弧焊变压器：将电网的交流电变成适宜于弧焊的交流电，与直流电源相比具有结构简单、制造方便、使用可靠、维修容易、效率高、成本低等优点。 (2) 直流弧焊发电机：其稳弧性好、经久耐用、受电网电压波动的影响小，但硅钢片和铜导线需要量大，空载损耗大，结构复杂，已被列入淘汰产品。 (3) 晶闸管弧焊整流电源(包括逆变弧焊电源)：其引弧容易，性能柔和，电弧稳定，飞溅少，是理想的更新换代产品。 2埋弧焊机特性 生产效率高，焊接质量好，劳动条件好。 主要适用于平位置(俯位)焊接。只适用于长缝的焊接。不适合焊接薄板。 3钨极氩弧焊机特性 (1) 氩气能充分而有效地保护金属熔池不被氧化，焊缝致密，机械性能好。 (2) 明弧焊，观察方便，操作容易。 (3) 穿透性好，内外无熔渣，无飞溅，成型美观，适用于有清洁要求的焊件。 (4) 电弧热集中，热影响区小，焊件变形小。(5) 容易实现机械化和自动化。 4熔化极气体保护焊机特性 (1) CO2气体保护焊生产效率高，成本低，焊接应力变形小，焊接质量高，操作简便。但是飞溅较大，弧光辐射强，很难用交流电源焊接，设备复杂，有风不能施焊，不能焊接易氧化的有色金属。(2) 熔化极氩弧焊的焊丝既作为电极又作为填充金属，焊接电流密度可以提高，热量利用率高，熔深和焊速大大增加，生产率比手工钨极氩弧焊提高35倍，最适合铝、镁、铜及其合金、不锈钢和稀有金属中厚板的焊接。 5等离子弧焊机特性 具有温度高、能量集中、较大冲击力、比一般电弧稳定、各项有关参数调节范围广的特点。 6焊接设备选用原则 (1) 选用原则 安全性：必须通过国家对低压电器的强制性“CCC认证。 经济性：价格服从于技术特性和质量，其次考虑设备的可靠性、使用寿命和可维修性。 先进性：提高生产率、改善焊接质量、降低生产成本。 适用性：充分发挥应有的效能。(2) 中华人民共和国住房和城乡建设部公告第659号2008年4月30日公布，立即淘汰落后设备清单中，焊接设备有：直流弧焊机、电动机驱动旋转直流弧焊机全系列；交流弧焊机BX1135、BX2500；直流弧焊机电动发电机AXl500、AP1000；箱式电阻炉SX系列。1H412033熟悉焊接质量检验方法 主要知识点是：焊前检查，焊接中检验，焊后检验。 一、焊前检验 1原材料的检查，包括对母材、焊条(焊丝)、保护气体、焊剂、电极等进行检查，是否与合格证及国家标准相符合，包装是否破损，是否过期等。 2焊接结构设计及施焊技术文件的检查，焊件结构是否设计合理、便于施焊、易保证焊接质量，工艺要求是否表达齐全；新材料、新方法、新工艺是否均进行焊接工艺评定试验。 3对焊工进行技术交底的检查，明确焊接工艺要求、焊接质量要求和安全防范要求。 4. 焊接设备质量检查，包括焊接设备型号、电源极性是否符合工艺要求，焊炬、电缆、气管、焊接辅助工具、安全防护等是否齐全。 5对工件装配质量检查，包括对装配质量是否符合图样要求，坡口表面是否清洁、。装夹具及点固焊是否合理，装配间隙和错边是否符合要求，是否考虑焊接收缩量。 6焊工资格检查，包括焊工资格是否在有效期内，考试项目是否与实际焊接相适应，包括焊接方法、焊接材料及工件规格。7焊接环境的检查，包括是否考虑焊接环境中的风、雨、雪袭击和采取防护措施。焊接环境温度低于规范允许值时，与所焊材质、焊件厚度及预热措施是否相适应。 二、焊接中检验 1焊接中是否执行了焊接工艺要求，包括焊接方法、焊接材料、焊接规范(电流、电压、线能量)、焊接顺序、焊接变形及温度控制。2焊接层间是否存在裂纹、气孔、夹渣等表面缺陷。 三、焊后检验 1外观检验 (1) 利用低倍放大镜或肉眼观察焊缝表面是否有咬边、裂纹、气孔、夹渣等表面缺陷。 (2) 用焊接检验尺测量焊缝余高、焊瘤、凹陷、错边等。(3) 用样板和量具测量焊件收缩变形、弯曲变形、波浪变形、角变形等。 2致密性试验 (1) 液体盛装试漏：用不承压设备直接盛装液体，检验其焊缝致密性。 (2) 气密性试验：压缩空气通入容器或管道内，焊缝外部涂肥皂水检查渗漏。 (3) 氨气试验：焊缝一侧通入氨气另一侧贴上酚酞-酒精溶液试纸检查渗漏。 (4) 煤油试漏：焊缝一侧涂刷白垩粉水另一侧浸煤油，白垩上留下油渍即有渗漏。(5) 氦气试验：对致密性要求严格的焊缝用氦气检漏仪来测定。 3强度试验 (1) 常用水进行容器的液压强度试验，也称水压试验。耐压试验压力一般为设计压力的1.25倍。对不锈钢进行水压试验时，要控制水的氯离子含量不超过25ppm。(2) 用气体为介质进行气压强度试验，试验压力一般为设计压力的1.15倍。气压试验危险性很大，应采取措施确保安全。 4常用的焊缝无损检测方法 焊缝的无损检测方法，一般包括射线探伤、超声渡探伤、磁粉、渗透和涡流探伤等，其中：射线探伤和超声探伤适合于焊缝内部缺陷的检测，磁粉、渗透和涡流适用于焊缝表面质量的检验，无损检测方法应根据焊缝材质与结构特性来选择。1H412034了解焊接应力与焊接变形及其控制焊接残余应力和变形，严重影响焊接构件的承载力和构件的加工精度,应从设计、焊接工艺、焊接方法、装配工艺着手降低焊接残余应力和减小焊接残余变形。 主要知识点是：焊接应力与变形产生机理，焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施焊接变形的危害性及预防焊接变形的措施。 一、焊接应力与变形产生机理 在室温条件下，焊后残留于构件中的内应力场和宏观变形称为焊接残余应力与焊接残余变形。 二、焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施 (一) 焊接残余应力的危害 影响构件承受静载能力； 影响结构脆性断裂； 影响结构的疲劳强度； 影响结构的刚度和稳定性；易产生应力腐蚀开裂； 影响构件精度和尺寸的稳定性。 (二) 降低焊接应力的措施 1设计措施 (1) 尽量减少焊缝的数量和尺寸，在减小变形量的同时降低焊接应力。 (2) 防止焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加。 (3) 要求较高的容器接管口，宜将插入式改为翻边式。 2工艺措施 (1) 采用较小的焊接线能量，减小焊缝热塑变的范围从而降低焊接应力。 (2) 合理安排装配焊接顺序，使焊缝有自由收缩的余地，降低焊接中的残余应力。 (3) 层间进行锤击，使焊缝得到延展从而降低焊接应力。 (4) 预热拉伸补偿焊缝收缩(机械拉伸或加热拉伸) (5) 焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条。 (6) 采用整体预热。 (7) 降低焊缝中的含氢量及焊后进行消氢处理，减小氢致集中应力。(8) 采用热处理的方法：整体高温回火、局部高温回火或温差拉伸法(低温消除应力法，伴随焊缝两侧的加热同时加水冷)。 三、焊接变形的危害性及预防焊接变形的措施 (一) 焊接变形的分类 焊接变形可以区分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形和室温条件下的残余变形。就残余变形而言，又可分为焊件的面内变形和面外变形。 1面内变形：可分为焊缝纵向收缩变形、横向收缩变形和焊缝回转变形。2面外变形：可分为角变形、弯曲变形、扭曲变形、失稳波浪变形。 (二) 焊接变形的危害 降低装配质量； 影响外观质量，降低承载力； 增加矫正工序，提高制造成本。 (三) 预防焊接变形的措施 1进行合理的焊接结构设计 (1) 合理安排焊缝位置。焊缝尽量以构件截面的中性轴对称；焊缝不宜过于