焊接技术与安全基础知识

1,焊接与安全基础知识中铁十四局集团曹妃甸扩能改造工程项目部,2,一、焊接概述二、焊接特点三、焊接应用四、焊接分类五、焊接接头形式六、手工电弧焊七、焊接工艺八、焊接缺陷九、焊接质量检验十、焊接安全,3,一、焊接概述,焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体，形成永久性连接的工艺过程。焊接过程中，工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。从事钢筋焊接施工的焊工必须持有钢筋焊工考试合格证，并应按照合格证规定的范围上岗操作。,4,二、焊接的特点,优点：1、节省材料，减轻质量，生产成本低；2、简化复杂零件和大型零件的加工工艺，缩短加工周期；3、适应性好；可实现特殊结构的生产及不同材料间的连接成型；4、整体性好，具有良好的气密性、水密性；5、降低劳动强度，改善劳动条件。,不足：1、结构无可拆性。2、焊接时局部加热，焊接接头的组织和性能与母材相比发生变化，产生焊接残余应力和焊接变形。3、焊接缺陷的隐蔽性，易导致焊接结构的意外破坏。,5,三、焊接应用,焊接在现代工业生产中具有十分重要地作用，在制造大型结构或复杂地机器部件时，更显优越，因为它可以用化大为小，化复杂为简单地方法准备坯料，然后用逐次装配焊接地方法拼小成大，这是其他工艺方法难以做到的。应用：1、制造金属结构件，承压设备；2、制造机器零件和工具；3、修复。,6,四、焊接分类,1、熔化焊将待焊处母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法称为熔焊。2、压力焊焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或加热），以完成焊接的方法称为压力焊。3、钎焊钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称。采用比母材金属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、低于母材溶化温度，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连接焊件的方法。,7,8,按焊缝的空间位置不同可分为：、平焊：水平面的焊接。、立焊：垂直平面，垂直方向上的焊接。、横焊：垂直平面，水平方向上的焊接。、仰焊：倒悬平面，水平方向上的焊接。,9,.平焊：手工平焊影像明显可见的均匀分布的焊条运行波纹，成形较规正，其波纹图形如同水的波纹一样。,平焊运条方法及焊缝收尾,10,.立焊：手工立焊影像明显可见鱼鳞状三角波纹，有时呈三角沟槽，成形较规正。,11,.横焊：手工横焊影像明显可见焊道与焊道之间的沟槽，横焊时，焊条不上下摆动，故无运条的波纹。,12,.仰焊：手工仰焊，由于焊条摆动方式与平、立、横均不相同，其影像无平、立、横的运条波纹，如同许多个圆饼形纹组成的焊缝影像，黑度不均匀，若其背面为平焊缝，则还可见不太明显的平焊波纹。,13,五、焊接接头形式焊接接头形式一般由被焊接两金属件的相互结构位置来决定，通常分为对接接头、搭接接头、角接接头及T字接头等。这四种接头形式中，对接接头节省材料，容易保证质量，应力分布均匀，应用最为广泛，但焊前准备及装配质量要求较高；搭接接头两焊件不在同一平面上，浪费金属且受力时将产生附加应力，适于薄板焊件焊件；角接接头在构成直角连接时采用，一般只起连接作用而不承受工作载荷；T形接头是结构非直线连接中应用最广泛的连接形式。,14,将两金属件放置于同一平面（或曲面内），使其边缘相对，沿边缘直线（或曲线）进行焊接的接头叫对接接头。对接接头是最常见，最合理接头形式。承压类特种设备多采用对接接头。,I形，一般用于薄板V形，加工方便，耗焊材，角变形大，单面施焊X形，加工复杂，双面施焊，角变形小，焊材损耗少U形，加工复杂，焊材损耗少，角变形较大双U形，加工复杂，焊材损耗少，角变形小,15,两块板料相叠，而在端部或侧面角焊的接头称搭接接头。搭接接头不需开坡口，装配要求较松，受力情况复杂，接头应力集中严重，承压类特种设备一般不允许用搭接结构。,16,两构件成直角或一定角度，而在其连接边缘焊接的接头称角接接头。两构件成T字形焊接在一起的接头，叫T字接头。,角接接头和T字接头，常用于特种设备接管、法兰、夹套、管板、管子和凸缘等焊接。,17,在结构焊接时具体采用哪种形式焊接接头，主要根据焊件结构形状、使用要求、焊件厚度进行选择；另外还应考虑坡口加工难易程度，焊接方法的种类等其它因素的要求。每种接头形式下又有不同的坡口形式。根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽称为坡口。各种沟槽的形式参见GBT337594焊接术语中2.10坡口形式图1。,18,坡口形式的选择主要考虑以下因素：保证焊透填充于焊缝部位的金属尽量少便于施焊，改善劳动条件，如圆筒件，筒内焊接量应尽量少减少焊接变形量,19,六、手工电弧焊,1.什么是碳素钢？建筑钢材常用的有哪几种？1碳素钢也叫碳钢。通常可分为钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢筋。2钢结构用钢主要有普通碳素钢和低合金结构钢。品种有型钢、钢管和板材。型钢中有角钢、工字钢和槽钢。3钢筋混凝土结构用钢筋按加工方法可分为：热轧钢筋、热处理钢筋、冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝和钢绞线管；按表面形状可分为光面钢筋和螺纹；按钢材品种可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢和合金钢等。我国钢筋强度可分为I、四类级别。4建筑工程一般常用热轧钢筋。光圆钢筋HPB300用于板、墙钢筋，螺纹HRB335、HRB400用于墙、柱、梁钢筋。,20,2、手工电弧焊：手工电弧焊是利用焊条与工件之间的电弧热，将焊条和部分工件熔化而形成焊缝的焊接方法,电弧区域热量分布：阳极区43，弧柱区21，阴极区36（k是开尔文，即开氏温度，开氏0度等于摄氏-273.16度（绝对零度）。6000k=(6000-273.16)摄氏度。）,21,3、手工电弧焊的特点,手工电弧焊具有设备简单，操作灵活，成本低等优点，且焊接性好，对焊接接头的装配尺寸无特殊要求，可在各种条件下进行各种位置的焊接，适于多种钢材和有色金属等是生产中应用最广的焊接方法。,手工电弧焊时有强烈弧光和烟尘污染，焊接质量不够稳定，焊缝短而不连续，焊缝宽度不均，劳动条件差，劳动强度大，生产率低，对工人技术水平要求较高。,22,4、手工电弧焊设备,（1）手工电弧焊电源基本要求手工电弧焊电源应具有适当的空载电压和较高的引弧电压，以利于引弧，保证安全；当电弧稳定燃烧时，焊接电流增大，电弧电压应急剧下降；还应保证焊条与焊件短路时，短路电流不应太大；同时焊接电流应能灵活调节，以适应不同的焊件及焊条的要求。（2）电源的种类常用的手工弧焊电源根据输出电流类型分为直流电焊机和交流电焊机,23,5、焊条（1）焊条的组成焊芯作为电极，传导焊接电流，产生电弧作为填充金属，与熔化的母材金属共同组成焊缝金属添加合金元素药皮改善焊接工艺性能易于引弧和再引弧，稳弧性好，减少飞溅，使焊缝成形美观；机械保护作用气保护和渣保护冶金处理作用去除有害杂质（如O.H.S.P等），添加有益元素,24,(2)焊条的分类.焊条按熔渣的化学性质分为两大类酸性焊条溶渣呈酸性(熔渣碱度1.5)，药皮中含有多量碱性氧化物同时含有氟化物的焊条，如结507（E5015）、结506（E5016）等电焊条。优点：抗裂性能好，特别是冲击韧度较高。承压类特种设备制造中广泛使用碱性焊条缺点：对锈、油、水分较敏感，容易产生气孔缺陷，电弧稳定性差，脱渣性不好，发尘量大。,26,(3)焊条型号由国家标准分别规定各类焊条的型号编制方法。如标准规定碳钢焊条型号为“E”(E4303,E5015)其中，字母“E”表示焊条；前二位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值；第三位数字表示焊接位置，“0”及“1”表示焊条适用于全位置（平焊、立焊、横焊、仰焊）焊接，“2”为平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊；第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。在第四位数字后附加R表示耐吸潮焊条；附加M表示耐吸潮和力学性能有特殊规定的焊条；,27,(4)焊条的选用.按强度等级和化学成分选用焊接一般结构，如低碳钢、低合金钢结构件时，一般选与焊件强度等级相同的焊条，而不考虑化学成分相同或相近。焊接异种结构钢时，按强度等级低的钢种选用焊条。焊接特殊性能钢种，如不锈钢、耐热钢时，应选用与焊件化学成分相同或相近的特种焊条。焊件碳、硫、磷质量分数较大时，应选用碱性焊条。焊接铸造碳钢或合金钢时，因为碳和合金元素的质量分数较高，而且多数铸件厚度、刚度较大，形状复杂，一般选用碱性焊条。,28,.按焊件的工况条件选用焊条焊接承受动载、交变载荷及冲击载荷的结构件时，应选用碱性焊条。焊接承受静载的结构件时，应选用酸性焊条。焊接表面带有油、锈、污等难以清理的结构件时，应选用酸性焊条。焊接在特殊条件，如在腐蚀介质、高温等条件下工作的结构件时，应选用特殊用途焊条。,29,.按焊件形状、刚度及焊接位置选用焊条厚度、刚度大、形状复杂的结构件，应选用碱性焊条。厚度、刚度不大，形状一般，尤其是均可采用平焊结构件，应选用适当的酸性焊条。除平焊外，立焊、横焊、仰焊等焊接位置的结构件应选用全位置焊条。,30,2012-03-01发布2012-08-01实施的钢筋焊接及验收规程JGJ18-2012中,31,32,焊条往往会因吸潮而使工艺性能变坏，造成电弧不稳、飞溅增大，并容易产生气孔、裂纹等缺陷。因此，焊条使用前必须严格烘干。一般酸性焊条的烘干温度150-200，时间1小时；碱性焊条的烘干温度350-400，时间1-2小时，烘干后放在100-150的保温箱内，随用随取。,33,七、焊接工艺1、焊接条件及内容焊接时周围的条件，包括：母材材质、板厚、坡口形状、接头形式、拘束状态、环境温度及湿度、清洁度以及根据上述诸因素而确定的焊丝（或焊条）种类及直径、焊接电流、电压、焊接速度、焊接顺序、熔敷方法、运枪（或运条）方法等。2、焊接质量控制保证焊接质量依靠五大控制环节：人、机、料、法、环。人焊工的操作技能和经验机焊接设备的高性能和稳定性料焊接材料的高质量法正确的焊接工艺规程及标准化作业环良好的焊接作业环境,34,在钢筋工程焊接开工之前，参与该项工程施焊的焊工必须进行现场条件下的焊接工艺试验，应经试验合格后，制订焊接工艺规程，正确选配焊接材料，采用合理的焊接方法，控制熔合比，调节焊接热循环特征，运用合理的操作方法和坡口设计，辅以预热、层间保温及缓冷、后热等措施，或焊后热处理方法等，可获得优质的焊接接头。,35,八、焊接缺陷因为焊接接头存在着组织和性能的不均匀性，还往往存在着一些焊接缺陷，存在着较高的拉伸残余应力；所以焊接接头是焊接结构中的薄弱环节。1、指焊接过程中产生的不符合标准要求的缺陷。2、熔化焊焊缝会产生缺陷的原因：由于人、机、料、法、环等因素的影响3、焊缝内外部会产生的缺陷（1）焊缝尺寸不符合要求（2）烧穿-焊接过程中熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的现象。（3）咬边-由于焊接参数选择不正确，或者操作方法不正确沿着焊趾（熔合线上）的母材部位产生的沟槽或凹陷会造成局部应力集中。,36,（4）焊瘤-在焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的金属瘤。（5）焊接飞溅-熔焊过程中，熔化的金属颗粒和熔渣向周围飞散的现象。（6）夹渣-焊渣残留于焊缝中的现象。（7）气孔-在焊接过程中，熔池金属中的气体在金属冷却以前未能来得及逸出，而在焊缝金属中（内部或表面）所形成的孔穴。（8）裂纹-在焊接应力以及其他致脆因素共同作用下，产生在焊缝金属及热影响区（内部或表面）所形成的缝隙称为裂纹。,37,（9）弧坑-焊接收弧时，焊道尾部形成低于焊缝高度的凹陷坑。弧坑内一般存在低熔点共晶物、夹杂物、火口裂纹等缺陷。采用收弧电流（小于焊接电流60%）停留在弧坑一定时间，用焊丝填满弧坑，能够防止产生弧坑缺陷。（10）未焊透-焊接时，接头根部未完全熔透的现象。（11）未熔合-熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未能完全熔化结合的部分。,38,九、焊接质量检验,39,钢筋焊接及验收规程JGJ18-2012中,40,搭接焊时，焊接端钢筋宜预弯，并应使两钢筋的轴线在同一直线上,41,42,43,混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-20155.4.6当纵向受力钢筋采用机械连接接头或焊接接头是，同一连接区段内纵向受力钢筋的接头面积百分率应符合设计要求；当设计无要求时，应符合下列规定:1受拉接头，不宜大于50%；受压接头，可不受限制2直接承受动力荷载的结构件中，不宜采用焊接；当采用机械连接时，不应超过50%。,44,注：1、接头连接区段是指长度为35d且不小于500mm的区段，d为相互连接两根钢筋的直径较小值。2、同一连接区段内纵向受力钢筋接头面积百分率为接头中点位于该连接区段内的纵向受力钢筋截面面积与全部纵向受力钢筋截面面积的比值。,45,十、焊接安全焊接是现代工业中不可少技术之一。它可以减少节省材料，来降低成本及减轻构件的自重等；焊接件是永久的结合在一起，与其他连接方式相比更加的牢固，耐用。在众多连接方式中，焊接有许多突出的优点，但是在焊接过程中总是要加热、加压、用电、用可燃气体等，所以在此过程中会带来一些安全隐患。,46,47,48,49,十一、电焊工安全操作规程1、岗位安全职责1.1负责日常例行保养，对电焊机进行检查、调整、紧固，并做好记录。1.2严格按安全技术交底和操作规程实施作业。2、岗位任职条件2.1接受过专业安全技术及技能培训，持证上岗。3、上岗作业准备3.1接受安全技术交底，清楚其内容。3.2工作前应认真检查工作环境，清理周围的易燃易爆物品，确认正常后方可开始工作。3.3操作前穿戴好劳动保护用品，检查所有工具、电焊机、电源开头及线路是否良好，进出线应有完整的防护罩，进出线端应用铜接头焊牢；每台电焊机应有专用电源控制开关。,50,4、安全操作规程4.1在操作中，接拆电焊机电源线或电焊机发生故障，应会同电工一起进行修理，严防触电事故。4.2电焊作业应双线到位，接地线牢固，不准用脚手架，钢丝缆绳、机床等作接地线。4.3在靠近易燃地方焊接，要有严格的防火措施，必要时须经安全员同意方可工作。焊接完毕应认真检查确认无火源，才能离开工作场地。4.4焊接密封容器、管子应先开好放气孔。修补已装过油的容器，应清洗干净，打开人孔盖或放气孔，才能进行焊接。,51,4.5在已使用过的罐体上进行焊接作业时，必须查明是否有易燃、易爆气体或物料，严禁在未查明之前动火焊接。焊钳、电焊线应经常检查、保养，发现有损坏应及时修好或更换，焊接过程发现短路现象应先关好焊机，再排除短路原因，防止焊机烧坏。4.6焊接吊码、加强脚手架和重要结构应有足够的强度，并敲去焊渣，检查焊缝是否饱满。4.7在容器内焊接前必须清理