基层管理人员焊接培训

1、焊接培训,1,1.焊接的基本知识,焊接：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，使工件的材质达到原子间的结和而形成永久性连接的工艺过程,2,焊缝组成,焊接热影响区,熔合线,过热区,正火区,不完全正火区,焊缝,焊接接头由焊缝和热影响区两部分组成,再结晶区,3,焊接成形的分类,熔化焊：电弧焊、电渣焊、 压力焊：电阻焊 钎焊,公司使用焊接方法,4,焊接电弧的极性及应用,对直流电焊机来说，一个极为正极，一个极为负极。当焊件接正极，焊钳（焊条或焊丝）接负极称为正接，反之称为反接 一般手工电弧焊在使用碱性焊条时，应直流反接（焊条接正极）保证焊条极获得较高温度。CO2气

2、体保护焊亦应直流正接（焊钳接负极），焊接时生产率较高,焊接电弧的构造及温度,构造：阴极区、阳极区、弧柱,5,焊接成形的特点,接头牢固、密封性好。 可化大为小、以小拼大。 可实现异种金属的连接。 重量轻、加工装配简单。 焊接结构不可拆卸 。 焊接应力变形大，接头易产 生裂纹、夹渣、气孔等缺陷,6,埋弧自动焊,埋弧自动焊的特点： 焊接电流大相应电流密度大，加上焊剂和熔渣的隔热作用，热效率高，熔深大。工件在不开坡口情况下，一次可熔深20mm。 焊接速度快以钢板厚度为10mm的对接焊缝为例，单丝埋弧自动焊的焊速可达5080cmmin，而手工焊则不超过1013cmmin。 自动化程度高埋弧自动焊采用裸体

3、焊丝连续焊接，焊缝越长，生产效率越高。 改善劳动条件减轻劳动强度，没有电弧光对人体的辐射。 焊缝质量高埋弧焊时，熔池金属与空气隔绝，且凝固速度慢，增加了熔池冶金反应时间，减少焊缝中产生气孔、裂纹的机会。焊剂还可向焊缝金属补充一些合金元素，提高焊缝的机械性能,7,埋弧自动焊的工艺参数： 焊接电流： 电弧电压,8,焊接速度 焊丝倾斜,9,气体保护电弧焊,1）生产效率高 由于CO2焊的电流密度大，电弧热量利用率较高，以及焊后不需清渣。因此比手工电弧焊生产效率高 （2）成本低 CO2气体价格便宜，且电能消耗少，降低了成本； （3）焊接变形小 CO2焊热量集中，焊件受热面积小，降低了成本： （4）焊接质

4、量好CO2焊的焊缝含氢量少，抗裂性好，焊缝机械性能良好； （5）操作简便 焊接时可观察到电弧和熔池情况，不易焊偏，适宜全位置焊接，易掌握,10,电渣焊:电渣焊是利用电流通过液体熔渣产生的电阻热作为热源，使电极（丝极或板极）与工件熔化形成焊缝的一种熔化焊方法。 这种方法具有可焊较大厚度工件、生产效率高、焊缝缺陷少等优点。但焊接接头晶粒粗大，焊后须进行正火或高温回火处理。 电渣焊的焊前准备 （l）工件的清理。 （2）工件装配、定位。 （3）焊缝强制成型装置的选择、安装。 （4）焊丝用量，要求准备足够一条焊缝的用量。 （5）选择工艺参数,11,2.钢板的基本知识,金属：金属是一种具有特殊光泽，富有延

5、展性而又不透明的结晶物质。具有较高的熔点，优良的导电性、导热性和延展性 钢：碳的质量分数（含碳量）小于2.11%，并含有少量Si、Mn、S、P等为碳钢而渗入合金。 铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金。 按含碳量多少可分为,12,钢材的机械性能,金属材料的力学性能：包括强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度。 钢材应力应变如下图,13,力学性能,1）强度：指钢材抵抗变形和断裂的能力，一般用屈服极限、强度极限来表示，单位为公斤/毫米2。 （2）弹性与塑性：钢材在外力作用下产生变形，一旦外力除去，仍能恢复原状的性质，叫做弹性。当外力除去后，不能恢复原状，而仍保持变形状态的性质，叫做塑性。表示塑性有两种

6、指标，即延伸率和断面收缩率。 （3）硬度：材料抵抗其它较硬物体压入表面的能力。它可以用不同的方法，在不同的仪器上测定，分别称布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）、维氏硬度（HV）及肖氏硬度（HS）等,14,4）韧性：钢材抵抗冲击力的大小，而不被破坏的能力，叫做冲击韧性。用aK表示，单位为公斤米/厘米2。 （5）疲劳：零件经受交变载荷（载荷的大小及方向反复变化）时，钢材的破坏应力远较金属的屈服极限为低，这种现象称为疲劳。金属在无数次交变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力，称为疲劳极限,15,钢的热处理,热处理：将钢加热到某一温度，在该温度下保持一定的时间。然后按一定的冷却速度冷却

7、到室温。 （1）退火退火可以降低硬度、细化晶粒和消除内应力焊接结构常用退火的方法来消除内应力。 （2）正火正火可以细化钢的晶粒，提高钢的强度和硬度。 （3）淬火形成脆硬组织，易形成冷裂纹。与含碳量有关。 （4）回火淬火后的钢常采用回火来回复一些塑性和韧性。 （5）应力退火主要用于焊接結构消除焊接残余应力,16,碳素结构钢命名：由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是Mpa。例如Q235表示屈服点(s)为235 MPa的碳素结构钢。 必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。 Q2

8、35与Q345区别：屈服强度不同，即发生变形时所能承受的最大载荷（力）不同。构件中材料不可混用：Q345可以替代Q235钢材，但Q345价格高于Q235；Q235不可替代Q345，强度级别不能满足设计需求。 Q235矫正后可以水冷；Q345矫正后不能水冷,17,3.焊材的基本知识,焊材：焊接时所消耗材料(包括焊条、焊丝、金属粉末、焊剂、气体等)的通称,我厂使用材料,18,焊条型号的划分,19,电焊条的组成,焊芯：焊芯具有两个功能，一是传到焊接电流，在焊条端部形成电弧。二是焊芯自身熔化，冷却后形成焊缝中的熔敷金属。 焊条药皮：焊条药皮又可以称为涂料，把它涂到焊芯上主要是满足焊接工艺的需要，以及保

9、证熔敷金属具有一定的成分和性能。焊条药皮一般采用氧化物、碳酸盐、硅酸盐、有机物、氟化物、铁合金及其它化工产品等粉末，按一定的配方比例进行混合而成,20,焊条药皮的作用,1）提高焊接电弧的稳定性 （2）防止空气对熔池的侵入 （3）保证焊缝金属进行脱氧 （4）掺加合金提高焊缝金属性能 （5）提高焊接生产率,21,按熔渣碱度分类,通常将焊条分为两大类：酸性焊条和碱性焊条。 从焊接工艺性能来比较，酸性焊条电弧柔软、稳定，可以交直流两用，飞溅小，熔渣流动性好，因此焊缝外观成型美观、焊波细密，平滑；而碱性焊条的熔滴过渡造成短路，电弧不够稳定，一般只能采用直流电源。熔渣覆盖性差，焊缝表面形状凸起，且波纹粗糙

10、，但在向上立焊时容易操作。 用碱性焊条焊接时，由于焊缝金属中氧和氢含量较少，非金属夹杂物也少，故有较高的塑性和韧性,22,焊材的保管与使用,焊丝保管：焊丝应堆放在通风良好、干燥的库房内，库房室温10-15以上，最大相对湿度60%。堆放时，不允许直接放在地面上，应离开地面、墙壁不小于300mm。 在搬运焊丝时，要避免乱扔乱放，防止包装破坏。严禁滚动，防止焊丝散乱。 焊丝使用：开包焊丝应在2天内用完，使用焊丝时，要防止焊丝吸潮、生锈、沾污,23,焊条使用：焊条的药皮易受潮。使用受潮的焊条焊接时，容易产生气孔和氢致裂纹等缺陷。为保证焊接质量，焊接前应将焊条进行烘焙。使用低氢焊条，应放在焊条保温筒内，

11、一般低氢焊条在常温下，超过4h即应重新烘干。但重复烘干次数不宜超过三次。 各类焊条烘干温度见下表,24,焊剂：焊剂是指焊接时能熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起保护作用和冶金处理作用的一种颗粒状溶剂。焊剂的作用与电焊条药皮作用相似，主要用于埋弧焊和电渣焊。 焊接用气体：气瓶颜色见下表,25,焊接材料选用原则,1.根据被焊的金属材料等级选用。同种钢材按强度等级选用满足材料机械性能要求的。即等强匹配。 例如，焊接低碳钢Q235时应选用J422焊条；焊接普通低合金钢Q345时，应选用J506焊条。 2.异种钢、符合钢焊接时，应按强度等级低的一侧选用。即低强匹配。 3.对于易产生裂纹的钢材和结构（大厚度

12、、刚性大、施焊环境温度低等），应选用碱性焊条，如J507焊条，甚至超低氢焊条,26,4.焊接工艺参数及选择,焊接工艺参数（焊接规范）：就是为保证焊接质量而选定的诸物理量（如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等）的总称。 焊接电流的选择：焊接时流经焊接回路的电流，称为焊接电流。焊接电流大小，是影响焊接生产率和焊接质量的重要因素之一。 增大焊接电流能提高生产率，但电流过大时易形成咬边、烧穿、过热等缺陷，同时增加了金属飞溅，也使接头的组织发生过热变化；而电流过小，则易造成夹渣、本焊透、熔合不良等缺陷，降低焊接接头的机械性能,27,判断电流大小的实际经验,听声响 看飞溅 看焊条熔化状况 看熔池状况

13、看焊缝成形,28,5.焊接符号的标识,焊缝代号:在施工图纸上，标准焊接方法、焊接形式和焊缝尺寸的符号，称为焊缝代号。 焊缝符号:焊缝符号主要由基本符号、辅助符号、补充符号、引出线和焊缝尺寸符号等组成。辅助符号施表示焊缝表面形状特征的符号，如不需要确切地说明焊缝表面形状时，可用不同辅助符号。补充符号时为了补充说明焊缝的某些特征二采用的符号,29,30,31,5.焊接缺陷,32,裂纹的形成及危害,焊接裂纹指在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特征。 焊接裂纹是最危险的焊接缺陷，也是焊接生产中经常发生

14、的缺陷，它严重地影响着焊接结构的使用性能和安全可靠性，许多焊接结构的破坏事故，都是焊接裂纹引起的、裂纹除了降低焊接接头的强度外，还因裂纹的末端有一个尖锐的缺口，将引起严重的应力集中，促使裂纹的发展和结构的破坏。 通常是按其性质来分，裂纹一般分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四大类,33,1）热裂纹产生的原因：其形成原因是焊缝金属随着结晶面延伸，低熔点杂质富集到结晶对称中心位置，在冷却收缩时，若得不到液体金属补充，在拉应力作用下，被分离的自由表面上便形成了结晶裂纹。 防止热裂纹的工艺措施 ： （a）预热 预热是防止产生热裂纹的有效措施，他的作用主要是减少焊接熔池的冷却速，以减少焊接应力。

15、（b）控制焊缝形状 防止的熔点共晶物产生在焊缝中心。 （c）采用碱性焊条和焊剂 由于碱性焊条和焊剂的熔渣具有较强的脱硫能力，应此具有较高的抗热裂能力。 （d）采用收弧板 在焊接终了断弧时，由于弧坑冷却快，常因偏析而在弧坑处形成热裂纹，即弧坑裂纹。所以终焊时应逐渐断弧，填满弧坑。必要时可采用收弧板，将弧坑移出工件以外,34,焊接冷裂纹 冷裂缝一般在焊接低合金高强度钢、中碳钢、合金钢等易淬火钢时容易发生，而低碳钢焊接时遇到较少。 常见的冷裂纹形态有三种：焊道下裂纹、焊趾裂纹 和焊根裂纹 （A）焊前预热和焊后缓冷 （B）选用适当的焊接规范 （C）采用减少氢的工艺措施 （D）选用合理的焊接材料 （E）

16、采用合理的装焊顺序 （F）焊件的焊后热处理,35,再热裂纹 再热裂纹是指一些含铬、钼、钒的高强钢，焊后在一定温度范围 （敏感温度范围580650）再次加热（消除应力热处理或其他热处理过程），在焊接应力作用下，产生于焊接热影响区中的裂纹。 防止再热裂纹应从控制基本金属及焊缝金属的化学成分，减少敏感元素含量，改善焊缝组织，以及减少焊接应力（应力集中），避免敏感温度范围等方面考虑,36,层状撕裂 轧制钢板中的硫化物、氧化物和硅酸盐等非金属1焊道下裂纹 2焊趾裂纹 3焊根裂纹 夹杂物，呈平行于钢板表面，片状分布在钢板中，在焊接应力作用下， 夹杂物界面就会开裂，从而在焊接热影响区及其附近母材上，就会出现

17、具有阶梯状的裂纹，这种裂纹就是层状撕裂。层状撕裂常产生在T形接头和角接接头的热影响区中,37,38,气孔,焊接气孔：焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能选出，而残留下来形成的空穴称为气孔。 气孔的形成及危害：气孔是焊接生产中经常见到的一种焊接缺陷。气孔不仅会削弱焊缝的有效工作断面，造成应力集中，降低焊缝金属的强度和塑性，还会给焊缝的致密性、抗蚀性带来不良影响，容易造成泄漏，因此在重要的焊件中，对气孔应严格地控制。 气孔的分类：按气孔形成的气体可分为氢气孔、一氧化碳气孔和氢气孔,39,气孔的产生原因,1）焊件表面及坡口外有水、油、锈、漆等污物存在，在电弧高温作用下分解出氢、一氧化碳和水蒸气进入熔池。

18、 （2）母材和焊条钢芯的含碳量过高，焊条药皮脱氧能力差。 （3）焊条药皮受潮，特别是碱性焊条，使用前烘干温度和时间不够，或烘干温度过高而使药皮中部分成分变质失效。 （4）焊接电流偏小或焊接速度偏快。熔池存在时间短，气体来不及逸出；焊接电流偏大，造成焊条药皮发红、脱落而失去保护作用；电弧过长失去保护作用，使空气侵入熔池。 （5）电弧偏吹，运条手法不稳,40,防止气孔的产生的措施,1）在母材方面，焊前认真清理坡口及其两侧，去除水分、锈、油污及防腐底漆等。 (2)在焊接材料方面：不得使用药皮开裂、剥落、偏心、焊芯锈蚀或药皮变质的焊条；选用含碳量较低及脱氧能力强的焊条；焊前焊条要按规定的温度及时间烘干

19、，并做到随用随取。 (3)在工艺方面：要选择合适的焊接规范；焊接时，焊接速度不要过快；对于碱性焊条，应采用短弧焊；外界风大或有穿堂风现象，应采取防风措施；发现焊条偏心时，要及时采取转动或倾斜焊条角度，避免偏吹；对导热快、散热面大、或工作环境温度低时，焊前要预热等,41,常用结构钢材最低预热温度要求,42,夹渣：焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣。 未熔合 ：未熔合指焊接时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化结合的部分；或指点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分。 未焊透：焊接时接头根部未完全熔透的现象称为未焊透,43,44,咬边：由于焊接参数选择不当，或操作工艺不正确，沿焊趾的母材部位产生

20、的沟槽或凸陷即为咬边。 焊瘤 :焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上，所形成的金属瘤即为焊瘤。 烧穿 ：焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷称为烧穿,45,46,焊缝尺寸不符合要求：焊缝尺寸不符合要求主要是指焊缝宽窄不一、外表形状高低不平、余高不足或过高等。 焊缝尺寸过小会降低焊接接头强度；尺寸过大将增加结构的应力和变形、造成应力集中，还增加焊接工作量,47,焊接应力与焊接变形,在物体受到外力作用变形的同时，其内部有一种抵抗变形的能力，叫做内力。物体由于受外力作用，在单位面积上出现的内力叫做应力。 内应力并不都是由外力作用引起的，当物体加热或冷却过程中，也会在内部产生

21、应力。在没有载荷的情况下，物体内部所存在的应力，叫做内应力。 由于焊接结构形状特点，造成的应力分布不均匀现象，称为应力集中,48,产生应力集中的因素，主要有以下几点。 （1）焊缝中的工艺缺陷焊缝中经常产生的焊接缺陷如裂纹、未焊透、夹渣、气孔、咬边和焊瘤等，都会在其周围产生应力集中。其中特别是裂纹和未焊透的缺陷周围，应力集中系数是相当大的； （2）焊接接头设计不合理接头的截面突变、搭接、角接接头形式不合理等，都对内应力的分布，有着很大的影响； （3）焊缝外型对接接头的焊缝余高过大，表面粗糙；角焊缝表面中间呈凸形，焊脚下垂等，都将引起应力集中； （4）焊接件的制造过程在焊接过程中，焊缝位置的布置或

22、焊接顺序的不合理，也会造成应力集中,49,焊接变形,焊接残余变形是焊接后残存于结构中的变形，是由焊接应力引起的焊件形状和尺寸改变。 焊件本身是一个整体，在一个焊接接头处的焊接应力和焊接变形是相互联系、相互制约的。当焊件能够自由地伸长或缩短时，则焊后的变形较大而焊接应力较小；若焊件受外力制约或焊件的刚性大而不能自由伸缩时，则焊后焊件变形较小而焊接内应力较大。 焊接变形能造成结构或焊件在焊接后形状和尺寸的改变或产生裂纹。如果变形严重，还给结构的组装及焊接造成困难，甚至影响焊后机械加工精度。同时，也大大降低了焊接结构的承载能力和使用寿命,50,焊接变形种类,51,防止焊接变形的措施,为了减少和防止焊

23、接变形，一是设计合理的焊接结构；二是采取适当的工艺措施。 设计合理的焊接结构：应包括合理安排焊缝位置，减少不必要的焊缝；合理选用焊缝形状、尺寸等。如对于梁、柱一类结构，为减小弯曲变形，应尽量采用焊缝对称布置,52,采取适当的工艺措施 （l）反变形法 （2）利用装配顺序和焊接顺序控制焊接变形,53,3）热调整法 焊接变形主要是由于不均匀加热造成的。若能减小焊接热影响区的宽度，降低不均匀加热的程度，就会有利于减少焊接变形。减小受热区宽度的工艺措施，有小电流快焊速不摆动，代替大电流慢速摆动焊；小直径焊条替代大直径焊条；多层焊代替单层焊等,54,对于可焊性较差的材料，如中碳钢、铸铁等，通常是采用预热来

24、减小焊接变形和焊接应力。 对称施焊法 刚性固定法,55,焊接变形的矫正: 机械矫正 火焰矫正,焊前预热 150 350,焊后热处理: 去应力退火,机械矫正法,火焰矫正法,矫正焊接变形的方法,56,7.WPS的讲解,Wps：焊接作业指导书,57,8.焊工焊接位置的要求,58,9.焊角大小、偏差的要求,Hf：焊角大小 He：有效焊脚高度,59,10.焊接坡口的要求及偏差,60,拼板坡口汇总,t20背面不清根,20t35背面清根,t35背面清根,61,箱型柱坡口汇总,t25,t25,62,20 t125,t20,t125,H型钢坡口汇总,63,焊缝的检验要求,焊接接头的质量好坏，将影响到产品结构的安

25、全使用，如果受压容器的焊接接头质量低劣，就有可能造成爆炸事故。当一条船的主要结构焊接接头存在着严重焊接缺陷时，那么船舶在航行过程中受到大风浪的冲击，就很有可能引起该结构的破坏，甚至整个船体断裂。钢结构房屋的焊接接头质量不好，也会造成结构断裂，甚至酿成严重的人身事故。总之质量不好的焊接接头往往会造成种种事故，造成生命和财产的严重损失。 对焊接接头进行必要的检验，是保证焊接质量的一项重要措施。不符合质量要求的焊接接头，可以通过各种不同的检验方法作出客观的评定，及时地清除各种焊接缺陷，从而保证焊接结构的安全使用,64,焊接缺陷的分类,外部缺陷位于焊缝区的外表面，肉眼或用低倍放大镜即可观察到。例如：焊

26、缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑、烧穿、下塌、表面气孔、表面裂纹等。 内部缺陷位于焊缝内部，需要用破坏性实验或无损探伤方法来发现。例如：未焊透、未熔合、夹渣、内部气孔、内部裂纹等。 按焊接缺陷的性质，可分为三类，即焊缝尺寸不符合要求；组织构造上的缺陷，例如夹渣、气孔、裂纹等；性能上的缺陷，如焊接接头的机械性能不符合技术要求等,65,焊前检验,1）检查技术文件（设计图纸、工艺文件等）是否完整齐全，并符合各项标准、法规的要求； （2）焊工领用的焊材牌号、规格，是否符合工艺文件的要求； （3）焊缝坡口尺寸、焊缝装配质量（包括装配的错边、间隙、衬板的贴合、焊接区域的清洁程度），是否符合工艺文件及有关

27、规程的要求； （4）焊接预热温度（有要求时）是否符合工艺文件的要求； （5）焊工操作水平、资格的确认 （6）焊接设备是否完好、可靠,66,焊接过程中检验,1）焊工选用的焊接参数是否符合焊接工艺文件的规定； （2）厚板焊接时，层间温度和后热温度的检查； （3）施焊中的清根、清渣、打磨按有关规范要求检查； （4）焊接设备运行情况是否正常,67,焊后检验,1）焊工钢印确认； （2）焊缝尺寸、焊缝表面质量及结构成形尺寸的检查 （3）焊缝的无损探伤的检查，对于具有延迟裂纹倾向的高强度钢焊接结构，焊接头的无损探伤和成品检验应在焊后延迟一段时间进行或进行复查。 （4）焊接接头的机械性能试验 （5）焊接结构的耐压试验,68,焊接质量检验的方法,焊接质量检验的方法很多，主要分为破坏性检验和非破坏性检验两大类。 破坏性检验包括断面检查、机械性能试验、金相组织检验。化学成分分析的抗腐蚀试验等。 非破坏性检验包括焊接接头的外观检验，耐压试验、致密性试验和无损探伤。具体采用哪种方法，主要根据产品技术要求和有关规程规定及标准确定,69,非破坏性检验方法,1）外观检验：焊缝外观检验是一种常用的