P91钢管环焊接说明书

摘要 摘要 本文论述手工氩弧焊对 P91 钢管进行表面处理 从母材成分性能分析 焊接方法选择和分析 手工氩弧焊与手工电弧焊工艺设计 焊接技术要求与说 明等几个方面进行的论述 并在此基础上制定了一套手工氩弧焊的设计工艺 包括材料的焊接性能分析 焊接设备描述 焊条 焊丝 焊剂的选择 手工氩 弧焊与手工电弧焊的各项工艺参数 焊接前的准备 焊后处理以及焊接检验 关键词 关键词 91 钢管 手工氩弧焊 手工电弧焊 焊接工艺设计 焊后处理 1 1 母材成分性能分析母材成分性能分析 1 1 化学成分化学成分 下表为 P91 合金管的化学成分质量分数 P91 合金管的力学性能 1 2 P91 钢的焊接性能分析钢的焊接性能分析 P91 钢管是一种高合金强度马氏体耐热钢 源于化学名称 与其它的耐热钢MoCr19 相比较 其优点有 1 有很高的耐热度 允许工作壁温 600 即蒸汽温度可超过 600 2 有很高的强度 在壁温 600 时能满足亚临界压力的安全运行 3 有较 小的弹性模量 作为主蒸汽管有较小的热应力 P91 钢材的焊接性能较差 在不预热的情 况下焊接裂纹 100 在预热 200 以下焊接时 街头表面和内部都会产生裂纹 有较大的 冷裂倾向 4 具有很好的耐高温强度和蠕变性能 它的抗腐蚀性和抗氧化性能高于 22 等 级的钢 与其它奥氏体钢相比有较好的热传导性和较低的膨胀率 在合适的预热温度下焊接时 如表层温度控制不严仍然会产生裂纹 并影响机械性能 采取预热措施防止产生裂纹后 如热处理不当 其机械性能试验不会合格 只有焊接规范 适当时 才能保证良好的熔合比和焊缝形状系数 这不仅对防止产生裂纹等缺陷是必要的 而 且对保证接头性能也是十分重要的 除了控制热输入外 还要控制焊接电流 电弧电压及焊 牌号 含量 成分 CM SiCrMoS P N VA Ni N P91 0 08 0 12 0 3 0 6 0 2 0 5 8 0 9 5 0 85 1 05 0 01 0 02 0 06 0 1 0 18 0 25 0 040 40 0 03 0 07 力学性能牌号 Mpa s Mpa b J 2KUA P91 415 585 204039 接速度 使之保持在一定的范围内 此外 预热温度和层间温度的控制也是焊接 P91 钢时的 重要因素焊缝不能承受高温高压 焊接过程中 必须一次焊成 在常温和亚于热状态下没 有返修可能 预热 焊接和焊后热处理是本功法的关键 1 3 热处理热处理 P91 合金钢具有较大的冷裂倾向 因此必须进行热处理工艺 T91 钢的 Ms 点约为 400 预热温度一般选在 200 250 预热温度不能太高 否则接头冷却速度降低 可能在焊 接接头中引起晶界处碳化物析出和形成铁素体组织 从而大大降低该钢材焊接接头在室温时 的冲击韧性 层间温度不得低于预热温度下限 但如同预热温度的选取一样 层间温度也不能 过高 T91 焊接时层间温度一般控制在 200 300 P91 的最终热处理为正火 高温回火 正火温度为 1 040 保温时间不少于 10min 回火 温度为 730 780 保温时间不少于 1h 最终热处理后的组织为回火马氏体 2 2 焊接方法选择和分析焊接方法选择和分析 焊接方法焊接方法 手工钨极氢弧焊打底手工钨极氢弧焊打底 手工电弧焊填充盖面联合工艺方法 手工电弧焊填充盖面联合工艺方法 2 1 手工钨极氩弧焊与手工电弧焊手工钨极氩弧焊与手工电弧焊 钨极氩弧焊是采用钨棒作为电极 利用氩气作为保护气体进行焊接的一种气体保护焊 方法 通过钨极与工件之间产生电弧 利用从焊枪喷嘴中喷出的氩气流在电弧区形成严密 封闭的气层 使电极和金属熔池与空气隔离 以防止空气的侵入 同时利用电弧热来熔化 基本金属和填充焊丝形成熔池 液态金属熔池凝固后形成焊缝 由于氩气是一种惰性气体 不与金属起化学反应 所以能充分保护金属熔池不被氧化 同时氩气在高温时不溶于液态 金属中 所以焊缝不易生成气孔 因此 氩气的保护作用是有效和可靠的 可以获得较高 质量的焊缝 焊接时钨极不熔化 所以钨极氩弧焊又称为非熔化极氩弧焊 根据所采用的 电源种类 钨极氩弧焊又分为直流 交流和脉冲三种 手工电弧焊是利用电弧产生的热量熔化被焊金属的一种手工操作焊接方法 由于它所需 的设备简单 操作灵活 对空间不同位置 不同接头形成的焊缝均能方便地进行焊接 因 此 目前它仍被广泛使用 手工电弧焊的焊接过程是从电弧引燃时开始的 炽热的电弧将 焊条端部和电弧下面的工件表面熔化 在焊件上形成具有一定几何形状的液体金属部分叫做 熔池 熔化的焊条芯以滴状通过电弧过渡到熔池中 与熔化的工件互相熔合 冷却凝固后即形 成焊缝 显然 熔池金属是由熔化了的焊件与焊芯共同组成 焊接时焊条药皮分解 熔化后形 成气体与熔渣 对焊接区起到保护作用 并使熔池金属脱氧 净化 随着电弧沿焊接方向前移 工 件和焊芯不断熔化而形成新的熔池 原有熔池则因电弧远离而冷却 凝固后形成焊缝 从而将 两个分开的焊件连接成一体 2 2 手工乌极电弧焊与手工电弧焊的特点 手工乌极电弧焊与手工电弧焊的特点 1 氩弧焊与其他电弧焊相比具有的优点 a 保护效果好 焊缝质量高 氩气不与金属发生反应 也不溶于金属 焊接过程基本 上是金属熔化与结晶的简单过程 因此能获得较为纯净及质量高的焊缝 b 焊接变形和应力小 由弧受氩气流的压缩和冷却作用 电弧热量集中 热影响区很 窄 焊接变形与应力均小 尤其适于薄板焊接 c 易观察 易操作 由于是明弧焊 所以观察方便 操作容易 适用于全位置焊接 d 稳定 电弧稳定 飞溅少 焊后不用清渣 e 控制熔池尺寸 由于焊丝和电极是分开的 焊工能够很好的控制熔池尺寸和大小 f 对接头的装配要求较低 由于手弧焊过程由手工操纵 焊接时焊工可根据接缝处的变 化适时调整电弧位置和运条手势 修正焊接工艺参数 以保证跟踪接缝和焊透 g 可焊材料广 手弧焊不仅可以焊接低碳钢 低合金结构钢 还可用于高合金的不锈钢 耐热钢以及有色金属的焊接 此外 利用手弧焊堆焊技术 还可以制造出具有耐蚀或耐磨等特 点 i 生产率高 劳动强度大 手弧焊由于受焊条长度 直径与焊接电流的限制 生产率比其 它电弧熔化焊要低些 劳动强度也较大 2 手工钨极氩弧焊的缺点 设备成本较高 b 氩气电离势高 引弧困难 需要采用高频引弧及稳弧装置 c 氩弧焊产生的紫外线是手弧焊的 5 30 倍 生成的臭氧对焊工有危害 所以要加强 防护 d 焊接时需有防风措施 3 手工电弧焊的特点 1 操作灵活 手弧焊所用设备简单 便于移动且焊钳轻巧 不受操作场地条件限制 凡 是焊条能够到达的任何位置接头 都可以用手弧焊焊接 2 对接头的装配要求较低 由于手弧焊过程由手工操纵 焊接时焊工可根据接缝处的变 化适时调整电弧位置和运条手势 修正焊接工艺参数 以保证跟踪接缝和焊透 3 可焊材料广 手弧焊不仅可以焊接低碳钢 低合金结构钢 还可用于高合金的不锈钢 耐热钢以及有色金属的焊接 此外 利用手弧焊堆焊技术 还可以制造出具有耐蚀或耐磨等特 殊性能的表面层 4 生产率高 劳动强度大 手弧焊由于受焊条长度 直径与焊接电流的限制 生产率比 其它电弧熔化焊要低些 劳动强度也较大 2 3 工作原理工作原理 手工电弧焊的工作原理 手工电弧焊的工作原理 手工电弧焊是利用焊条与焊件之间的电弧热 使焊条金属与 母材熔化形成缝的一种焊接方法 焊接时 母材为一电极 焊条为另一电极 电弧是在焊 条 母材之间的空隙内通过外加电压引燃 由于开始弧时 两电极及其间的气隙尚未充分加热电离 为了加强气体的电离作用 电极之间应有较高的电压 这个电压称为空载电压 一般直流电焊机的空载电压为40 90伏 交流电焊机为50 80伏 当电弧稳定燃烧后 维持电弧燃烧所需要的电压较低 一般为 16 35伏 这个电压称为工作电压 钨极氩弧焊的工作原理 钨极氩弧焊的工作原理 钨极氩弧焊是采用钨棒作为电极 利用氩气作为保护气体进 行焊接的一种气体保护焊方法 如下图所示 通过钨极与工件之间产生电弧 利用从焊枪喷嘴中喷出的氩气流在电弧区形成严密封闭的 气层 使电极和金属熔池与空气隔离 以防止空气的侵入 同时利用电弧热来熔化基本金 属和填充焊丝形成熔池 液态金属熔池凝固后形成焊缝 2 32 3影响焊接电弧稳定的因素影响焊接电弧稳定的因素 实际生产中 焊接电弧可能由于各种原因而发生燃烧不稳定的现象 如电弧经常间断 不能连续燃烧 电弧偏离焊条轴线方向或电弧摇摆不稳等 而焊接电弧能否稳定 直接影 响到焊接质量的优劣和焊接过程的正常进行 影响电弧稳定的因素 除操作者技术不熟练外 大致可归为以下几个方面 a 焊接电源的种类 极性及性能的影响 一般来说 用直流焊机比用交流焊机电弧稳 定 反接比正接电弧稳定 空载电压较高的焊机较之空载电压较低的焊机电弧稳定 b 焊接区清洁度和气流影响 焊接区若油漆 油脂 水分及污物过多时 会影响电弧 的稳定性 在风较大的情况下露天作业 或在气流速度大的管道中焊接 气流能把电弧吹 偏而拉长 也会降低电弧的稳定性 c 磁偏吹的影响 在焊接时 会发生电弧不能保持在焊条轴线方向 而偏向一边 这 种现象称为电弧的偏吹 引起电弧偏吹原因除焊条偏心 电弧周围气流影响外 在采用直流电焊接时 还会发 生因焊接电流磁场所引起的磁偏吹 磁偏吹使焊工难以掌握 电弧对接缝处的集中加热 使焊缝焊偏 严重时会使电弧熄灭 三三 焊接的工艺参数选择焊接的工艺参数选择 3 13 1 焊接焊接P91P91钢的焊接设备钢的焊接设备 应选用焊接特性良好 稳定可靠的递变式或整流式焊机 其容量应能满足焊接规范参 数的要求 弧焊整流器的制造质量的提高正越来越被应用 本工艺也采用弧焊直流焊接整 流式焊机 型号为 WS 160 电机的一些参数如下 电流调节范围为5 160A 额定焊接电 流 160A 额定负载持续率 35A 空载电压 70V 引弧方式 高频引弧 电源类型 MOSFET逆变型 质量 13KG 3 1 13 1 1 焊接电流焊接电流 电流过大容易产生烧穿或焊缝下陷 咬边等缺陷 还会引起钨极烧损 或产生夹钨缺陷 电流过小 电弧燃烧不稳定甚至发生偏吹 焊接电流选择为 160A 3 1 23 1 2 电弧电压电弧电压 钨极端部越尖 电压越高 过高影响气体保护效果 也会使焊缝氧 化或产生焊透不匀等缺陷 应在保证良好视线的前提下短弧操作 焊接时的焊机电压选择 16 32V 3 23 2 氩弧焊工器具氩弧焊工器具 3 2 1 氩弧焊枪选用气冷式 焊枪选择型号为QQ 85 150 1 它的头部倾斜角度为85 3 2 2 输送氩气的管线应选用质地柔软 耐磨和无裂痕的胶管 且无漏气现象 3 2 3 氩弧焊导电线应采用柔软多股铜线 其与夹具应接触良好 3 33 3 焊接材料焊接材料 3 3 13 3 1 选用的氩弧焊丝 焊剂应与钢材匹配 选用的氩弧焊丝 焊剂应与钢材匹配 因此采用的焊丝牌号为 MoVAMnH208 下表为焊丝的化学成分 GB T14957 1994 选用的焊剂应该与被焊接材料 焊丝匹配 由于被焊接材料的材料成分可以选择出焊 剂的型号为 HJ430 其类型为高锰高硅低氟类型 组成物的化学成分如下表 组成物的质量分数 焊剂 牌号 2 SiO MnOCaOFeOSP 2 CaF 32O Al HJ43038 4538 47 6 1 8 0 06 0 085 9 5 由所选择的焊丝 焊剂的牌号的化学成分及P91钢管的化学组成成分可以选择的焊条的 牌号为 E4303 它可以进行平焊 立焊 仰焊 横焊 根据GB T 983 1995查表可知其化 学成分如下表 组成物的质量分数 焊条 牌号 2 SiO MnOCaO 2 TiO MgO ONa2 32O Al 32O Fe E430317 937 180 952 610 276 036 9848 12 3 3 33 3 3 氩弧焊丝氩弧焊丝 使用前应除去表面油 垢等脏物 焊条除按国家标准规定保管外 于使用前按使用说明书规定 置于专用的烘焙箱内进行烘焙 推荐的烘焙参数为 温度 350 400 时间l 2小时 使用时 应放在80 120 的便携式保温筒内随用随取 3 3 43 3 4 氩弧焊用的钨极氩弧焊用的钨极 宜选用铈钨极或镧钨极 直径为 3mm 钨极于使用前切成短 段 并在其端头处磨成适于焊接的尖锥体 3 3 53 3 5 钨极伸出长度钨极伸出长度 为了防止电弧热烧坏喷嘴 钨极端部突出喷嘴之外 而钨极端 头至喷嘴面的距离叫钨极伸出长度 钨极伸出长度越小 喷嘴与焊件之间距离越近 保护 效果就好 但过近会妨碍观察熔池 通常焊接对接焊缝时 钨极伸出长度为3 6 较好 焊角焊缝时 钨极伸出长度为7 8 较好 3 43 4 焊接速度焊接速度 焊接速度加快时 氩气流量要相应加大 焊接速度过快 由于空气阻力对 保护气流的影响 会使保护层可能偏离钨极和熔池 从而使保护效果变差 同时 焊接速 度还显著地影响焊缝成型 因此 应选择合适的焊接速度 和焊条电弧焊一样 焊接速度不是手工钨极氩弧焊的主要工艺参数 在有些工艺条件 化学成分 质量分数 牌号 CMnSiNiCrMoVCu TiPS H08Mn2MoVA 0 08 0 13 1 7 2 0 0 25 0 3 0 2 0 50 0 7 0 0 06 0 1 2 0 20 150 030 03 中也不列出 因为在一般情况下不会影响气体保护效果 但在自动钨极氩弧焊或熔化极氩 弧焊时 焊接速度过大 会影响气体保护效果 3 53 5 喷嘴直径喷嘴直径 增大喷嘴直径的同时 应增大气体流量 此时保护区大 保护效果好 但 喷嘴过大时 不仅使氩气的消耗量增加 而且可能使焊炬伸不进去 或妨碍焊工视线 不 便于观察操作 故一般钨极氩弧焊喷嘴以5 14 为佳 由下公式去喷嘴直径为10mm 喷嘴直径也可按经验公式选择 D D 2 5 3 52 5 3 5 式中 D 喷嘴直径 一般指内径 钨极直径 3 6 氩气流量氩气流量 为了可靠地保护焊接区不受空气的污染 必须有足够流量的保护气体 氩 气流量越大 保护层抵抗流动空气影响的能力越强 但流量过大时 不仅浪费氩气 还可 能使保护气流形成紊流 将空气卷入保护区 反而降低保护效果 所以氩气流量要选择恰 当 一般气体流量可按下列经验公式确定 Q Q 0 8 0 8 1 2 1 2 D D 式中 Q 氩气流量 L D 喷嘴直径 氩气纯度 焊接不同的金属 对氩气的纯度要求不同 例如焊接耐热钢 不锈钢 铜及铜合金 氩气纯度应大于99 70 焊接铝 镁及其合金 要求氩气纯度大于99 90 焊接钛及其合金 要求氩气纯度大于99 98 国产工业用氩气的纯度可99 99 故实际生 产中一般不必考虑提纯 3 73 7 喷嘴至焊件的距离喷嘴至焊件的距离 这里指的是喷嘴端面和焊件间的距离 这个距离越小 保护效果 越好 所以 喷嘴距焊件间的距离应尽量小些 但过小使操作 观察不便 因此 通常取 喷嘴至焊件间的距离为5 15 本工艺选取喷嘴至工件的距离为8mm 3 83 8 焊接工艺参数焊接工艺参数 焊接电压25 40V 氩弧焊电流I 160A 钨极直径选取直径为D 3 0mm 喷嘴直径为D 10mm 钨极伸出长度为L 3 6 焊接速度为V 55 60mm min 喷气流量为8 12L min 喷嘴至 工件的距离为8mm 冷却方式为气冷式 焊后需要后热半个小时 温度150 通常焊后直接用 保温棉包裹即可 如此则可避免出现裂纹等不良后果 3 93 9 焊接一般有这样几个工序焊接一般有这样几个工序 表面预清理 预热 喷保护气 焊接 冷却 焊后热 处理 焊后质量检测 3 9 13 9 1 表面预清理表面预清理 工件表面清理包括把附在工件表面的油污 铁锈 氧化物彻底清除干净 碳化层以及 电镀层等也必要去处 当工件表面存在大量油污时 清除油污可采用溶剂洗涤和碱洗溶剂洗涤是采用挥发性 油 如三氯化乙烯等 碱洗是采用氢氧化钠 然后用水清洗 干燥 因此这样的工件在一 般脱脂后 还需要将工件加热到 250 500 C 尽量使坡口附近的油脂渗出表面 然后除去 清洗后要立即预热 防止生锈 坡口的制备 由于钢管的规格为规格 内径 370mm 壁厚 40mm 长度 600mm 应此采 取制备的坡口为 u 型 大小根据钢管的规格选定 彻底清理坡口及其附近油 对焊接时防 止气孔 裂纹是十分重要的 在焊前必须清理油 锈等污物 将坡口面及其周围 10 mm 内修 磨出金属光泽 装配与定位焊装置要求 3 9 2 预热预热 P91 钢材的焊接性能较差 在不预热的情况下焊接裂纹 100 在预热 200 以下焊 接时 街头表面和内部都会产生裂纹 有较大的冷裂倾向 预热的作用主要是为了使 P91 钢管的焊接性能提高 在焊接过程中出现冷裂的几率减小 这样就能提高 焊接质量 提高焊接后工件的工艺性能与物理能性能 环形加热器加热 数字式 点接触测温仪测温 3 9 3 焊接焊接 在工件预热达到预定的要求时 就开始进行焊接操作 具体如下 a 检查气 电路是否畅通 焊机设备及附件应状态良好 b 为了防止管子根部氧化或过烧 焊接时管子的内壁应充氩气进行保护 氩气纯度应不低 坡口角度 装配间隙 mm 钝边 mm 错边量 mm 45 5 前2 0 后2 5 0 1 1 于 99 99 充氩的方式要根据实际情况来采取合适的方式 焊接速度最好控制在 12 16 L min 太大容易造成内凹缺陷 太小则不能将焊口区域内空气排尽 达不到保护的目的 容易造 成根部过烧缺陷 c 焊接第一层时采用氩弧焊 管子两端用石棉塞住以防穿堂风 钨极采用直径 2mm 的 铈钨极 喷嘴直径 12mm 气体采用纯度为 99199 的工业氩气 气体流量 10 12L min 2 7 层采用焊条电弧焊 要求每一层焊完把焊渣清理干净后再焊第二层 层间温度不低于 230e 具体如下图 d 手工电弧焊焊接 2 7 层道的工艺控制 采用与第一层一样的工艺参数 焊接时焊条 应沿坡口两侧稍做逗留 横向摆动或反新月形动条方式烧焊 焊接要求表面焊缝过渡圆滑 成形美观 焊缝的余高要比管平面高出 1 3 mm 盖面层的烧焊在仰焊处 主要是大 中 径管例 水泥杆的对于接焊 约为时钟 5 7 点钟的地域域 容易出现下坠焊瘤未合熔合 及咬边等缺陷 这主要是烧焊电流过大 烧焊角度不当及烧焊速度不舒服造成 为了克服 这种现象 焊条运行到这个位置时 应尽量垂直于管面 利用电弧吹力和电弧轮廓的覆盖 作用并采取适当的烧焊速度和运条方式 将铁水过度到填充层上去 来克服仰焊位置易出 现的咬边和下坠现象 盖面层的铁水过渡要保证喷洒过渡 就是在弧长较长 电流较大的 前提下 焊条端部变尖 熔滴以细小的颗粒和频率很高向熔池喷洒 e 起弧 通常使用 起弧 的方法是引起电子发射和气体离子化开始的方式 可经由 能化的电极棒接触工作物且快速抽回到其所需的电弧长度 或使用导弧 或使用在电极 棒和工作物之间产生高频火花的辅助装置引弧 而得到此放射和离子的能量 电极棒从 工作物上做机械式的抽回方式只能用于直流电焊机的机械化的焊接 然而 导弧起动方 式 可用于手操作和机械化焊接 但是也只限于直流电焊机 高频火花起弧方式可应用 于交流或直流电焊机的手操作焊接 许多电焊机都有产生高频火花的装置作起弧和稳定 电弧 f 电极棒和熔填金属位置 在手操作钨极氩弧焊中的电极棒和熔填金属位置表 一 旦引弧既保持焊枪使电极棒位于离工作物表面约75角度处 且指向焊接的方 向 开始焊接时 电弧通常以打圆圈的方式移动直到足够的目材金属熔化以生产适宜大 小的熔池 当达到适当的熔合时 将焊枪沿着焊接物接头的相邻边缘逐渐的移动 如此 渐渐的熔接工作物 当熔填金属是以手操作添加时经常是保持在距工作物表面约15 的角度 且缓慢的进入熔池中 必须小心的送入熔填金属以避免扰乱气体保护 或接触电极棒 且因熔填条端部氧化或电极棒的污染 熔填金属条可持续的加入或反复 的 侵入 与 抽出 熔填金属能以保持熔填条与焊道成线状排列的方式持续加入 时常使用以V 形 接头的多焊道接中 或者以熔填条和焊枪左右摆动的方式将熔填条送入熔池 时常使用 以表面加层的一种方式 停止焊接时 将熔填金属从熔池中抽回 但暂时的保持在气体保护下 以防止熔填 金属氧化 然后在熄弧之前移动焊枪至熔池的前方边缘 将焊枪提升到刚好足以熄弧但 又不足以引起熔坑和电极棒污染的高度而断弧 最佳的操作是以脚踏控制方式逐渐的减 少电流而不需提升焊枪 i 电弧长度 在许多的全自动钨极氩弧焊接应用中 使用的电弧长度约等于 3 2 倍 的电极棒直径 但可依特定的应用而变化 也可依焊工所喜用的选择而定 然而 电弧 长度越长 扩散到周围大气中的热量越高 而且 长的电弧通常会妨碍 至某一程度 焊接的稳定进行 有一例外是在管路中之 插承接头 以官轴在垂直位置的焊接中 长的电弧可比短的电弧产生较平滑外形的填角焊接 c 焊位置时 易产生内凹 未焊透和夹渣等缺陷 因此焊接时 焊丝应向上顶 送深些 尽量压低电弧 弧柱透过内壁约1 2 熔化坡口根部边缘两侧形成熔孔 焊 条横向摆动幅度较小 向上 焊枪速度要均匀 不宜过大 并且要随时调整焊 枪角度 d 焊接立焊位置时 焊条向坡口内的给送应比仰焊浅些 e 焊接平焊位置时 焊条向坡口内的给送应比立焊浅些 弧柱透过内壁约1 4 熔化坡口根部边缘的两侧 以防止背面焊缝过高或产生焊瘤 气孔等缺陷 f 进行焊缝中间接头时 采用热接法或冷接法均可 g 后半周焊缝下接头仰焊位置的施焊 在后半周焊缝施焊前 先将前半周焊缝起 焊处易产生的气孔 未焊透等缺陷清除掉 然后打磨成缓坡形 施焊时在前半周焊缝前 约 10 mm 处引弧 然后退至缓坡末端时将焊条向上顶送 待听到击穿声根部熔透形成 熔孔时 即可正常向前施焊 其它位置焊法均同前半周 h 焊缝上接头水平位置的施焊 在后半周焊缝施焊前 应将前半周焊缝在水平位 置的收弧打磨成缓坡形 当后半周焊缝与前半周焊接头封闭时 要将电弧稍向坡口内压 送 并稍作停顿 待根部熔透超过前半周焊缝约10 mm 填满弧坑后再熄弧 i 在整周焊缝焊接过程中 经过正式定位焊缝时 只要将电弧稍向坡口内压送 以 较快的速度通过定位焊接处 过渡到前方坡口处进行正常施焊即可 j 在进行打底焊接的同时要注意焊剂的填充 要边焊接边填充 3 9 5 2 7 层层道道焊焊接接要要求求保保证证焊焊缝缝尺尺寸寸 外外形形美美观观 熔熔合合好好 无无缺缺陷陷 a 盖面层施焊前应将填充层的焊渣和飞溅物清理干净 清除后施焊时的焊枪角 度与运条方法均同填充层 但焊 枪水平横向摆动的幅度应比填充层更宽 当摆至坡口 两侧时 电弧应进一步缩短 并要稍作停顿 以避免咬边 从一侧摆至另一侧时应稍快 一些 以防止熔池金属下附而产生焊瘤 b 处理好盖面层焊缝中间接头是焊好盖面层焊缝的重要环节 当接头位置偏下时 接头处过高 偏上时 则造成焊缝脱节 焊缝接头方法同填充层 3 9 6 焊焊后后冷冷却却 本工艺采用的为气冷式冷却方式 焊接后 将材料的温度冷却到 100 以下是非常必要的 以实现向马氏体完全转变 3 9 6 焊焊后后热热处处理理 热处理是为了降低焊接接头的残余应力 改善焊缝金属的组织与性能 热处理过 程应严格按照本规程及有关规定进行 P91钢的最终热处理为正火 高温回火 正火温度 为1 040 保温时间不少于10min 回火温度为730 780 保温时间不少于1h 最终热处理后的 组织为回火马氏体 PWHT必须随后进行 通常加热温度在750 760 1382 1400 之间 焊后热处理采用环形加热器 分别在加热器的上面 下面布置两个热电偶 热处理 工艺 加热温度为 750 20 保温180 min 升温速度不大于160 h 降温速度不 大于200 h 以上均为大于400 时 如果材料在焊接完后不进行焊后热处理 而是 需要存放 而存放最长不能超过一周 且必须保持部件干燥 3 9 7 焊接操作注意事项和安全要求焊接操作注意事项和安全要求 1 焊接工作场地必须备有防火设备 如砂箱 灭火器 消防栓 水桶等 易燃物品距 离焊接场所不得小于 5 若无法满足规定距离时 可用石棉板 石棉布等妥善覆盖 防 止火星落入易燃物品 易爆物品距离焊接所不得小于 10 氩弧焊工作场地要有良好的自 然通风和固定的机械通风装置 减少氩弧焊有害气体和金属粉尘的危害 2 手工钨极氩弧焊机应放置在干燥通风处 严格按照使用说明书操作 使用前应对焊 机进行全面检查 确定没有隐患 再接通电源 空载运行正常后方可施焊 保证焊机接线 正确 必须良好 牢固接地以保障安全 焊机电源的通 断由电源板上的开关控制 严禁 负载扳动开关 以免形状触头烧损 3 应经常检查氩弧焊枪冷却水系统的工作情况 发现堵塞或泄漏时应即刻解决 防止 烧坏焊枪和影响焊接质量 4 焊人员离开工作场所或焊机不使用时 必须切断电源 若焊机发生故障 应由专业 人员进行维修 检修时应作好防电击等安全措施 焊机应至少每年除尘清洁一次 5 钨极氩弧焊机高频振荡器产生的高频电磁场会使人产生一定的头晕 疲乏 因此焊 接时应尽量减少高频电磁场作用的时间 引燃电弧后立即切断高频电源 焊枪和焊接电缆 外应用软金属编织线屏蔽 软管一端接在焊枪上 另一端接地 外面不包绝缘 如有条件 应尽量采用晶体脉冲引弧取代高频引弧 6 氩弧焊时 紫外线强度很大 易引起电光性眼炎 电弧灼伤 同时产生臭氧和氮氧 化合物刺激呼吸道 因此 焊工操作时应穿白帆布工作服 戴好口罩 面罩及防护手套 脚盖等 为了防止触电 应在工作台附近地面覆盖绝缘橡皮 工作人员应穿绝缘胶鞋 7 焊接过程中的操作必须严格按照焊接工艺进行 3 9 8 焊焊后后质质量量检检验验 焊接质量在焊接结构质量中占有相当重要的地位 焊接质量的保证应以焊 接技术人员和焊接设备作基础 当然焊接设计 材料 焊接方法 焊接工艺以 及了解多种焊接缺陷及其产生的原因和预防措施等都是至关重要的 但作为焊接 产品的最后屏障 焊后检验则是焊接产品的最紧要的一道关卡 它的疏忽将造成 不合格品直接进入下道工序 从而影响整个产品的质量 焊后质量检测主要包含 以下几个方面 外观检测 力学性能检测 焊后缺陷检测等 a 外观检验外观检验 检查焊件的尺寸可直接用尺子或焊接检验尺测出焊件的长度 宽度和厚度 以检测其是否符合尺寸要求 焊缝表面不应有裂纹 焊瘤 气孔 咬边以及未 填满的弧坑和凹陷存在 如有上述缺陷应进行修补 焊缝外观必须符合以下条件 a 焊缝表面应是原始状态 焊缝表面没有加工或补焊痕迹 b 焊缝表面不得有裂纹 未熔合 气孔 夹渣 未焊透和焊瘤等缺陷 未焊透和背面 凹坑不得超过表12的规定 c 管子的错边量 10 且 1 mm d 焊缝外形尺寸符合表13 e 外径小于等于60 mm的管子要作通球试验 外管大于 或等于32 mm时 通球直径为管内径的85 管外径小于32 mm时 通球直径为管内径的 75 续上表 b b 无损检测无损检测 类受压管系的对接焊缝应按表 11 的规定进行射线检测 类受压管 系的对接焊缝由中国船级社验船师指定位置进行射线检测 射线检测的灵敏度 应符合 材料与焊接规范 7 5 4 5 的规定 表 11 类受压管系对接焊缝的射线检测范围 管子外径 mm检测范围管子外径 mm检测范围 76指定位置抽查 76焊缝 100 进行检查 作为五大常规检测方法之一的射线检测 Radiology 在工业上有着非常广泛的应用 目前射线检测按照美国材料试验学会 ASTM 的定义可以分为 照相检测 实时成像检 测 层析检测和其它射线检测技术四类 X 射线与自然光并没有本质的区别 都是电磁波 只是 X 射线的光量子的能量远大于可见光 它能够穿透可见光不能穿透的物体 而且在穿 透物体的同时将和物质发生复杂的物理和化学作用 可以使原子发生电离 使某些物质发 出荧光 还可以使某些物质产生光化学反应 如果工件局部区域存在缺陷 它将改变物体 对射线的衰减 引起透射射线强度的变化 这样 采用一定的检测方法 比如利用胶片感 光 来检测透射线强度 就可以判断工件中是否存在缺陷以及缺陷的位置 大小 I I T 1 n 这个公式就是射线检测基本原理的关系式 I I 称为物体对比度 从它我们可以得知 只要缺陷在透射方向上具有一定的尺寸 其衰减系数与物体的线衰减系数具有一定差别 并且散射比控制在一定范围 我们就能够获得由于缺陷存在而产生的对比度 从而发现缺 陷 c 焊后力学性能检验焊后力学性能检验 拉伸试验采用 WDW3100 微机控制电子万能试验机 它是配备全数字测量控制系统及 计算机的新型试验机 试件分为二组 每组 3 个试件 第一组内 3 个试件不放电 直接进行 拉伸测试 第二组 3 个试件均采用 5 kV 脉冲放电电压进行电磁热强化 放电条件和电极装 卡方式完全相同 为便于性能比较 各组试件拉伸时采用相同的速度 均为 1 mm min 然 后分别分析两组试样的力学性能 在进行焊后残余应力分析时应当注意的一个问题就是焊件约束问题 喷焊结束后 工件 从工作台上取下来 整个喷焊组件处于自由状态 所以在计算模拟过程中 只在压扁的凸点 处选取两节点进行全位移约束 过多的节点约束可能会造成部分区域应力集中 还会限制焊 后工件冷却变形 与实际不符 在理论上 在焊接过程中 喷焊区以远高于周围区域的速度被 急剧加热 并局部熔化 喷焊区材料受到热膨胀 热膨胀受到周围较冷区域的约束 并造成 弹性 热应力 受热区域温度升高后屈服极限下降 热应力可部分超过屈服极限 结果喷焊区 形成了塑性的热压缩 冷却后 比周围区域相对缩短 变窄或减小 因此 这个区域就呈现 拉伸残余应力 周围区域则承受压缩残余应力 冷却过程中的显微组织转变有时会引起体积 的增加 如果发生在较低的温度区域 而此时材料的屈服足够高 则会导致喷焊区产生压缩 残余应力 周围产生拉伸残余应力 d 超声波检测超声波检测 1 超声波检测的定义 通过超声波与试件相互作用 就反射 透射和散射的波进行研 究 对试件进行宏观缺陷检测 几何特性测量 组织结构和力学性能变化的检测和表征 并进而对其特定应用性进行评价的技术 2 超声波工作的原理 主要是基于超声波在试件中的传播特性 a 声源产生超声波 采用一定的方式使超声波进入试件 b 超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷 相互作用 使其传播方向或特征被改变 c 改变后的超声波通过检测设备被接收 并可对 其进行处理和分析 d 根据接收的超声波的特征 评估试件本身及其内部是否存在缺陷及 缺陷的特性 3 超声波检测的优点 a 适用于金属 非金属和复合材料等多种制件的无损检测 b 穿透能力强 可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测 如对金属材料 可检 测厚度为 1 2mm 的薄壁管材和板材 也可检测几米长的钢锻件 c 缺陷定位较准确 对面积型缺陷的检出率