焊接专业知识.ppt

中国核工业第二三建设公司深圳分公司,焊接专业知识,中国核工业第二三建设公司宁德项目部质检部,批准：审核：编制：,编制说明本教材主要依据RCCM(2000)和核电相关工作程序编制而成。编制本教材的目的是为焊接检查员培训提供依据。通过培训及考核，检查员能掌握焊接检查知识及常见缺陷判定，以满足焊接检查员的要求。文中标识的含义如下：,掌握,知道,了解,要点，指该部分内容需要记忆，至少应有印象知道出处。,重点，指该部分内容需要熟记、理解并变成能力。,相关知识点，指该部分内容为相关内容，仅作了解。,目录,焊接基本知识,一.,一）焊接定义和特点,二）焊接方法的分类,三）焊接接头形式,一）先决条件检查,六）焊接缺陷,五）焊工资格,四）焊接位置分类,特殊说明（经验反馈）,四.,焊接检查常用程序,五.,二）焊前检查,四）焊后检查,六）常用检查工具,三）焊接过程检查,五）焊材的使用,焊缝的目视检测贯穿于焊件的加工开始之前，加工过程中，定期在役检查，在役检查中发现的缺陷修理以后进行。在其他的表面检查或体积检查之前，在合适的条件下，预先进行目视检查可能发现较大的缺陷。从事焊缝的目视检查，必须对焊接基础知识有一定的了解。,一、焊接基本知识,一）焊接的定义和特点：焊接的定义焊接是通过加热或加压或两者并用，使用或不使用填充材料，使工件达到结合的一种方法。金属焊接是通过适当的手段，使两个分离的金属物体产生原子（分子）间结合而连成一体的连接方式。,了解,2.焊接的优点1）节省金属材料、减轻结构重量，切经济性好。2）简化了加工与装配工序，生产周期短，生产效率高。3）结构强度高，接头密封性好4）为结构设计提供较大的灵活性。5）用拼凑的方法可以大大突破铸锻能力的限制，可以生产特大型锻焊、铸焊结构，提供特大、特重型设备、毛坯，促进国民经济的发展。6）焊接工艺过程容易实现机械化和自动化。,3.焊接的局限性1）用焊接方法加工的结构容易产生较大的焊接变形和焊接残余应力，从而影响结构的承载能力、加工精度和尺寸稳定性，同时在焊缝与焊件交界处还会产生应力集中，对结构的疲劳断裂有较大影响。2）焊接结构中存在着一定数量的缺陷，会降低结构强度，引起应力集中，损坏焊缝致密性。3）焊接接头具有较大的性能不均匀性。由于焊缝的成分及金相组织与母材不同，接头各部位经历的热循环不同，使接头不同区域的性能不同。4）焊接生产过程中产生高温、强光及一些有害气体，对人体有一定的损害。,二）、焊接方法的分类根据焊接过程的特点，习惯把金属的焊接分为熔焊、压焊和钎焊三大类1.熔焊使被连接的结构件接头处局部加热熔化成液体，然后再冷却结晶成一体的方法称为熔化焊，简称熔焊。,了解,2.压焊利用摩擦、扩散和加压等物理作用，克服两个连接表面的不平度，除去氧化膜及其他污染物，使两个连接表面上的原子相互接近到晶格距离，从而在固态条件下实现的连接统称为固相焊接。固相焊接时通常都必须加压，因此称压力焊，简称压焊。,3.钎焊采用熔点比母材低的金属作钎料，将焊件和钎料加热至高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用毛细作用使液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散连接焊件的方法称为钎焊。,基本焊接方法,熔焊,钎焊,压焊,电弧焊,气焊,电渣焊,电子束焊,波光焊,埋弧焊,气体保护焊,等离子弧焊,焊条电弧焊,常见焊接方法及分类,知道,三）、焊接接头1.焊接接头形式焊接接头形式一般由被焊接金属的相互结构位置来决定，通常分为对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头等（如图）。核工程安装中接头类型分为：对接（B型）、角接（A型）、接管（P型）、插套（SW）。,掌握,焊缝接头类型,焊缝接头类型,2.焊接接头坡口形式（对接）对接焊缝是最常见的接头形式，其结构上是连续的、承载后应力分布比较均匀，在工程构件上大量使用。所谓对接焊缝是指将两金属件置于同一平面（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。对接焊缝的坡口形式可分为形坡口、Y形坡口、X形坡口、和双U形坡口等种类（如图）。,返回,2.焊接接头坡口形式（搭接）两块金属板材相叠，而在端部或侧面角焊的接头称为搭接接头。搭接接头不需要开坡口即可施焊，对装配要求也相对较松。搭接接头的焊缝属于角焊缝，在接头处结构明显不连续，承载后接头部位受力情况比较复杂，仅在特殊情况下采用。,2.焊接接头坡口形式（角接）两块金属板材成直角或一定角度焊接的接头称为角接接头。两金属板材成T形焊接在一起的接头称为T形接头。角接接头和T形接头的焊缝属于角焊缝，在接头处结构是不连续的，承载后应力分布比较复杂，应力集中比较严重。角接接头及T形接头有V形、单边V形、U形、K形等坡口形式。这类焊接接头有全焊透或部分焊透之分。,3.焊接接头的组成焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区三部分组成。焊缝是焊接件经焊接后由熔化的母材和焊材组成的部分。熔合区是焊接接头中焊缝与母材交接的过渡区域，它是刚好加热到熔点与凝固温度区间的部分。热影响区是焊接过程中，材料因受热的影响（但没有熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。热影响区的宽度受焊接方法、焊接时的电流、金属板材的厚度以及焊接工艺等因素的影响。,四）、焊接位置分类新HAF603中焊接位置代号的变化根据新的法规焊接位置分类和代号有了很多变化，会在以后施工中逐步替代现行的焊接位置表示方式，焊接技术人员及焊工应有必要了解这些内容。,掌握,RCCM与新HAF603焊接位置对比,图示,返回,五）、焊工资格根据国家核安全局的要求，2009年为实施新HAF603的过渡年，从2010年1月1日起强制执行。所以公司所有焊工从今年的3月到7月之间要通过新法规的理论考核，以前取得得资格全部作废，考试合格后才能进行实际考核。新HAF603焊接位置适用范围表焊工只能从事具备相应焊接资格的焊接活动！,知道,点我,焊接位置的适用范围,返回,六）、焊接缺陷焊接主要缺陷有：1、外观缺陷（咬边、焊瘤、成形不良、错边、凹坑、烧穿、塌陷）2、裂纹3、气孔4、夹渣5、未熔合和未焊透6、其它缺陷(弧伤、飞溅),掌握,1、外观缺陷a.咬边咬边是指沿着焊趾，在母材部分形成的凹陷或沟槽，咬边也可以说是沿焊缝边缘低于母材表面的凹槽状缺陷。它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充而留下的缺口。咬边又分连续咬边和局部咬边两种,例,b.焊瘤焊瘤是焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或焊缝根部溢出，冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤因为焊缝凸起与基体金属之间形成的沟槽容易产生集中应力，所以在完整的焊缝上一般不允许出现焊瘤。,例,通过目视检测可确定焊瘤是否存在，在焊缝的趾端目检焊缝金属到基体金属的过渡区域，过渡区域应是光滑的，没有任何焊接金属翻叠，应考虑焊接金属与基体金属之间的交点处对焊接金属的切线。如果不存在焊瘤，切线与基体金属之间的夹角应等于或大于90，如果存在焊瘤，切线与基体金属之间的夹角将小于90。,c.成形不良成形不良指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。成形不良包括焊缝余高超高、表面不光滑、焊缝过宽、焊缝向母材过渡不圆滑等,例,d.错边错边是指两个工件在厚度方向上错开一定的位置,e.凹坑凹坑是指焊缝表面或背面局部低于母材的部分,f.烧穿烧穿是指焊接过程中，熔深超过工件厚度，熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔性缺陷。,例,g.塌陷单面焊时由于输入热量过大，熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落，形成后焊缝背面突起，正面下塌,2、裂纹焊缝中原子结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。1）按产生的温度范围，裂纹可分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹热裂纹是凝固致固相线附近的高温区形成的裂纹形成热裂纹的条件之一是合金成分和杂质（主要是C、S、P）在凝固时形成低熔点的共晶组织,例,冷裂纹是在接近室温的范围内形成的裂纹，是在热影响区或焊缝金属内生成淬硬组织（马氏体）后，在氢和焊接内应力的共同作用下形成的再热裂纹是工件焊接后，再次加热到一定温度时形成的裂纹它是高温蠕变和碳化物沉淀强化使晶界应力高度集中所致，一般发生在低合金结构钢和奥氏体不锈钢中,2）按外观形貌和产生部位可分为纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹等a.纵向裂纹基本上平行于焊缝轴线的裂纹，它可能位于焊缝、熔合线、热影响区、母材等部位b.横向裂纹基本上垂直于焊缝轴线的裂纹，它可能位于焊缝、热影响区、母材等部位,c.辐射裂纹具有公共点的呈辐射状的裂纹，可能出现在焊缝、热影响区、母材等部位，有时也将此类缺陷称作星形裂纹d.弧坑裂纹在焊缝末端弧坑中的裂纹，可以为纵向、横向、星形状,e.裂纹群一群不连续的裂纹，它可能位于焊缝、热影响区、母材等部位。f.枝状裂纹起源于一条公共裂纹而又相互连接的一组裂纹，不同于不连续的裂纹和辐射裂纹，它们可能位于焊缝、热影响区、母材等部位。检测表面裂纹最好的工具是低倍（6倍以下）放大镜，检验时应仔细观察焊缝表面，一般不允许存在可见的表面裂纹。,3、气孔在焊接过程中，熔池中吸收和析出的气体在凝固时未能逸出，残留在焊缝金属内形成孔洞，称为气孔气孔是常见缺陷，出现部位可以是焊缝表面，也可是内部或根部。通常看到气孔呈均匀分布、成群分布、虫孔状分布或线性分布，均匀散布的气孔由单独的空穴组成，其直径大小可由微观尺寸甚至3mm或更大，成群的气孔是一组小的、局部的空穴，线性气孔曲线出现在根部。,例,4、夹渣（夹钨）夹渣是残留在焊道之间或焊道与坡口侧壁之间的熔渣夹渣有多种形状，可能是单个的颗粒状夹渣，也可能是呈条状或线状的连续夹渣。夹渣会减少承载面积，影响力学性能夹钨：在进行钨极氩弧焊时，若钨极不慎与熔池接触，使钨的颗粒进入焊缝金属中会造成夹钨。焊接镍铁合金时，则其与钨形成合金，使X射线探伤很难发现。,例,5、未熔合和未焊透未熔合是指焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷按其所在位置未熔合可分为坡口未熔合、层间未熔合和根部未熔合三种。坡口未熔合和根部未熔合在焊缝表面时可以通过目视检测的方法进行检测。未熔合属面缺陷，易造成应力集中，危害性很大，焊缝中一般不允许存在。,例,5、未熔合和未焊透未焊透是指母材金属未熔化，焊接金属没有进入接头根部的缺陷（下图箭头所指）。单面焊时的未焊透可以被目视检测所发现。未焊透使承载面积减小，并造成应力集中，在单面焊中应严格限制。,例,6、其他缺陷电弧擦伤：由于焊条或焊钳不慎与工件接触，或地线与工件接触不良，引起电弧，而使工件表面留下的伤痕。特别提醒：焊接电源线破损与工件接触以及地线夹比较容易产生弧伤。,例,电弧擦伤的危害电弧擦伤一般不被人们注意，但是它的危害极大。由于电弧擦伤处快速冷却，硬度很高，有脆化作用,导致部件裂纹及脆性破坏,使部件缩短了使用寿命,甚至出现事故。所以，在施焊过程中，不得在坡口以外的地方引焊，管件与地线接触一定要良好，发现电弧擦伤，必须打磨，并视深度予以补焊。,飞溅,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称为飞溅。不同药皮成分的焊条具有不同的飞溅损失。,例,焊缝缺陷出现位置示意图,回目录,二、实际检查流程一）先决条件检查（人）焊工是否具备相应的焊接资格，依据CANPPE2上技术部发布的合格焊工清单（机）焊机、保温筒、氩气流量计等是否标定且在有效期内，保温筒温度70150（料）焊材是否已验收，依据CANPPE2上技术部发布的合格焊材清单，牌号、规格、批号是否符合焊接数据单及跟踪文件，焊材烘干是否达到要求。,掌握,（法）相应的焊接数据包是否发布，图纸版本是否合适，所用工作程序版本是否最新，验证焊接控制单信息是否与图纸匹配（环）施焊作业场所保证无易燃物和防风，如果环境温度低于10，则不允许施焊，被焊件温度至少保持在+5以上，并且焊缝要缓慢冷却，以避免由于内力引起的裂纹。,二）焊前检查检查待焊接的工件在组对前管状零件内部的清洁度，管内要求无杂物、油污、铁锈、灰尘检查坡口形式是否符合焊接数据包中相应的的焊接工艺数据单的要求，距坡口至少15mm内打磨去除油漆检查焊缝标识部件组对错边公差要求(TM-B8045/B)见附表特殊：针对承插接头，焊接前，插管端部与管套底部之间要求预留14mm的间隙;对于EM2的RIC堆芯仪表插套焊接,则要求3.54.5mm(TM-B8025/B),掌握,掌握,返回,焊前检查应注意的问题主焊缝不允许相交叉实施对接焊的两个管子或弯头，两管件纵向焊缝之间的距离要大于以下两值中的较小者：-管子或弯头的2倍壁厚-40mm应采取一切必要措施，以确保主焊缝与承压或非承压件焊缝以及开孔的边缘之间的距离大于下列两值的较小者：-待装配件最大厚度的2倍-40mm检查管道上的机械固定件（夹板或管托等等）是否离焊缝边缘大于150mm（目的为便于管道以后的检验，如射线、液体渗透）,三）焊接过程的检查a.工件预热检查如工件要求进行预热时，测量用经标定合格的数显式测点温度计或红外线测温计进行，测量点为工件组对坡口及两侧40mm范围内，测量点应均匀分布且管状零件应不少于4个，板状焊缝每米应不少于3个。b.焊接过程检查焊接工艺参数检查：检查焊接电流、电压、氩气流量是否符合焊接数据单的要求。重点是检查焊接电流。检查要求的焊缝检查：当技术要求规定的某些焊缝需要做层间目视检查时，需对每一层焊缝进行检查。,掌握,c.焊接过程检查应注意的问题奥氏体不锈钢层、道间温度应控制在175以下碳钢层、道间温度应控制在250以下焊道宽不应超过三倍焊芯直径（即摆动不超过三倍焊芯直径）对于合金钢、奥氏体钢、高铬钢和耐腐蚀层焊接，在去除临时工艺固定后，必须用液体渗透、磁粉检验的方法检查打磨部位有无裂纹。,四）焊后检查（TM-B8022/B）焊缝检查条件:被检表面应没有油漆、锈蚀、氧化皮、油污、焊接飞溅物、或者妨碍目视检测的其他不洁物。表面准备还得有助于随后进行的无损检测。焊缝检查区域包括整条焊缝表面和邻近15mm宽基体金属表面。,掌握,焊缝目视检查内容：1有无各种形式及方向的表面裂纹2焊接接头及堆焊表面有无缺陷（气孔、夹杂物、烧穿等）3临时工艺固定、感应接合板及热电转换器（热电偶）固定块焊接处金属是否打磨，以及打磨处无表面缺陷。4在无损方法进行下一个检查前，制件（焊缝及母材相邻段）焊接接头表面有无打磨。5焊缝有无标识及是否正确。,焊缝验收标准A焊缝的尺寸验收标准(详见TM-B8022)a、RCCM-1级对接焊缝,b、RCCM-2、3级以及非RCCM级对接焊缝,c、支架对接焊缝最大余高：e/2mm,最大不超过5mm,掌握,B焊缝外观验收标准RCCM标准：-咬边和弧伤是不能接受的，任何可能造成无损检验误判的缺陷也是不能接受的，仅对随后的磁粉或液体渗透检验过程可能造成超过标准要求的迹象的不规则性予以去除（焊缝保留焊接状态）。-在部件边缘的过多的熔敷金属造成的焊瘤是不允许的。-对于仰焊位置的焊缝,深度0.5mm的内凹是可接受的,对于其它情况下的焊缝，此类缺陷是不可接受的。,掌握,-未焊透是不允许的,本标准仅用于规定的全熔透焊接接头。-焊缝塌陷,收缩（GTAW弧坑气体保护钨极电弧焊）,菜花状和所有穿透缺陷都是不允许的。-打磨或修整的焊缝表面粗糙度至少应等于6.3m。-凹型角焊缝比凸型角焊缝要好。理论焊缝厚度取决于堆焊截面所形成的三角形的尺寸。,焊缝缺陷验收小结,知道,五）焊材的检查1、焊材检查的重点a、所用焊材是否与控制单相附（保温筒上的标签包含焊工姓名和代号以及焊条牌号、规格、批号）b、保温筒的使用c、使用后焊条头应丢弃在焊工个人使用的废料筒2、发放时焊丝端头标识红色：OKTigrod309L焊丝（异种钢）黄色：OK16.30或OKTigrod316L焊丝（不锈钢）蓝色：CARBOROD焊丝（碳钢）黑色：OK23.11焊丝（碳钢）,掌握,2、焊条保温筒使用要求操作温度设定值为70到150；为了使其正常工作，对保温筒定期检查；发现任何故障都必须立即报告并修复；在发放时，保温筒外侧用一个固定标签（或者任何其他同类似的标识）指明其内装材料的特性，包括种类、牌号、直径、批号等；在工作中断时必须关闭筒盖；,3、焊材的保存参数,六）常用检查工具：焊接检查时常用工具有：手电筒（光照不够时）、平面镜（检查焊缝背面）、放大镜（不大于6倍）、点温计、焊缝检验尺、高低规。焊缝检验尺、高低规用来检查焊缝及组对尺寸，具体使用方法详见使用说明书。,掌握,回目录,三、检查实例,烧穿,电弧擦伤,单个气孔,成群气孔,气孔,连续咬边,未熔合,裂纹,气孔,成形不良,飞溅,成形不良,未焊透,烧穿,气孔,气孔,成形不良,未熔合,回目录,夹渣,夹渣,四、特殊说明（经验反馈）一）管道阀门的焊接A焊工在焊接之前，应清楚此阀门是否必须在打开或关闭状态下焊接B要保证焊接电流不通过阀门。为此，必须保证地线和焊口在阀门的同一侧，且绝不允许将地线