第一篇:焊接材料及工藝 實(shí)驗(yàn)教案
焊接材料及工藝 實(shí)驗(yàn)教案
低碳鋼TIG熔焊熔寬、余高、熔深測(cè)量
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)時(shí):2 實(shí)驗(yàn)要求:■必修 □ 選修
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅?/p>
1.配合課堂教學(xué),開展現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)與實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)感性認(rèn)識(shí),理論結(jié)合實(shí)際,加深技術(shù)研究的必要性認(rèn)識(shí)。
2.通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握TIG焊的原理及特點(diǎn),對(duì)TIG焊有一個(gè)感性認(rèn)識(shí),為以后工作中打下基礎(chǔ)。
3.學(xué)習(xí)焊接接頭組織性能分析方法:包括金相制樣、拋光、浸蝕及金相照相的基本操作規(guī)程。
二、實(shí)驗(yàn)基本原理:
TIG焊:
鎢極惰性氣體保護(hù)焊英文簡(jiǎn)稱TIG(Tungsten Inert Gas Weiding)焊。它是在惰性氣體的保護(hù)下,利用鎢電極與工件間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲(如果使用填充焊絲)的一種焊接方法。焊接時(shí)保護(hù)氣體從焊槍的噴嘴中連續(xù)噴出,在電弧周圍形成氣體保護(hù)層隔絕空氣,以防止其對(duì)鎢極、熔池及鄰近熱影響區(qū)的有害影響,從而可獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫。保護(hù)氣體可采用氬氣、氦氣或氬氦混合氣體。焊縫幾何參數(shù)測(cè)量:
熔深h 容寬
余高H 容寬
熔寬B 容寬
圖1焊縫形狀的幾何尺寸測(cè)量示意圖
三、主要儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)耗材:
主要儀器設(shè)備:
TIG焊機(jī)、金相拋光機(jī)、金相制樣機(jī)等 實(shí)驗(yàn)耗材:
焊絲、金相砂紙、拋光劑等
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或步驟: 內(nèi)容及步驟:
備料切割:按照要求切割低碳鋼板; ? ? ? ? 表面處理:包括機(jī)械打磨、酒精丙酮清洗等; TIG焊接試驗(yàn):選定工藝參數(shù)進(jìn)行焊接試驗(yàn);
組織性能分析:進(jìn)行金像試樣切割、壓制、打磨、拋光、腐蝕、照相;
? 分析:焊接前后的組織性能變化
五、思考題 直流TIG焊適合焊接什么類型的金屬?是否適合焊接鋁合金? 2 TIG焊接低碳鋼后的焊縫組織為何種組織?為什么? 對(duì)比TIG焊與激光焊接頭的熔深熔寬等特征參數(shù),有何區(qū)別?為什么?
六、主要參考書
1.《焊接冶金》,李亞江編著,化學(xué)工業(yè)出版社,2004
2.《先進(jìn)連接方法》李志遠(yuǎn)、錢已余、張九海等主編,機(jī)械工業(yè)出版社,2000
************(實(shí)驗(yàn)課程名稱)
課程編碼: z5901x218 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書:(自編)面向?qū)I(yè): 材料成型及控制工程
Q235鋼表面堆焊處理
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)時(shí):2 實(shí)驗(yàn)要求:■必修 □ 選修
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅?/p>
1.配合課堂教學(xué),開展現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)與實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)感性認(rèn)識(shí),理論結(jié)合實(shí)際,加深技術(shù)研究的必要性認(rèn)識(shí)。
2.通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握TIG焊的原理及特點(diǎn),對(duì)TIG焊有一個(gè)感性認(rèn)識(shí),為以后工作中打下基礎(chǔ)。
3.學(xué)習(xí)焊接接頭組織性能分析方法:包括金相制樣、拋光、浸蝕及金相照相的基本操作規(guī)程。
二、實(shí)驗(yàn)基本原理:
TIG焊:鎢極惰性氣體保護(hù)焊英文簡(jiǎn)稱TIG(Tungsten Inert Gas Weiding)焊。它是在惰性氣體的保護(hù)下,利用鎢電極與工件間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲(如果使用填充焊絲)的一種焊接方法。焊接時(shí)保護(hù)氣體從焊槍的噴嘴中連續(xù)噴出,在電弧周圍形成氣體保護(hù)層隔絕空氣,以防止其對(duì)鎢極、熔池及鄰近熱影響區(qū)的有害影響,從而可獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫。保護(hù)氣體可采用氬氣、氦氣或氬氦混合氣體。
TIG堆焊:利用TIG焊的方法在低碳鋼的表面進(jìn)行堆焊其他金屬,從而使低碳鋼的表面獲得性能的改善。
單層單道、單層多道堆焊界面組織:
三、主要儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)耗材:
主要儀器設(shè)備:
TIG焊機(jī)、金相拋光機(jī)、金相制樣機(jī)等 實(shí)驗(yàn)耗材:
焊絲、金相砂紙、拋光劑等
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或步驟: 內(nèi)容及步驟:
料切割:按照要求切割低碳鋼板;
面處理:包括機(jī)械打磨、酒精丙酮清洗等; TIG焊接試驗(yàn):選定工藝參數(shù)進(jìn)行焊接試驗(yàn);
組織性能分析:進(jìn)行金像試樣切割、壓制、打磨、拋光、腐蝕、? ? ? ?
照相;
? 分析:焊接前后的組織性能變化
五、思考題 TIG堆焊時(shí)焊道與焊道之間的距離如何選擇?為什么? 2 TIG焊接低碳鋼后的焊縫組織為何種組織?為什么?
六、主要參考書
1.《焊接冶金》,李亞江編著,化學(xué)工業(yè)出版社,2004
2.《先進(jìn)連接方法》李志遠(yuǎn)、錢已余、張九海等主編,機(jī)械工業(yè)出版社,2000
第二篇:焊接工藝教案(7-10章)
項(xiàng)目七 其他焊接及切割方法
知識(shí)點(diǎn):
1.電渣焊、等離子弧切割與焊接。2.碳弧氣刨及其他焊接方法。技能點(diǎn):
1.電渣焊、等離子弧切割與焊接的基本原理、特點(diǎn)與分類。2.碳弧氣刨及其他焊接方法。
7.1電渣焊
焊接大厚度板材。1958年我國(guó)用電渣焊生產(chǎn)出12000t水壓機(jī),焊接大型軋鋼設(shè)備機(jī)架和大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和機(jī)軸,在造船工業(yè)中也得到了較多的應(yīng)用。
7.1.1電渣焊的基本原理、特點(diǎn)與分類 1.電渣焊的基本原理
利用電流通過液體熔渣產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接。只有立焊位置時(shí)才能形成足夠深度渣池,并為防止液態(tài)渣池和金屬流出以及得到良好的成形,采用冷卻銅塊。
圖7-1電渣焊過程示意圖
2.電渣焊的特點(diǎn)
(1)大厚度焊件可以一次焊成:不必開坡口。常用于厚度40mm以上的焊件,最大可達(dá)2m。對(duì)這些焊件而言,電渣焊要比電弧焊的生產(chǎn)率高得多。
(2)經(jīng)濟(jì)效果好:大厚度焊件不需坡口,只需在焊縫處保持20~40mm間隙。(3)焊縫缺陷少:熔渣保護(hù)液態(tài)金屬,焊縫不易產(chǎn)生氣孔、夾渣及裂紋。
(4)焊接接頭晶粒粗大:通過焊后熱處理細(xì)化晶粒。3.電渣焊的類型
(1)絲極電渣焊:根據(jù)焊件厚度不同可用一根(圖7-1)或多根焊絲(圖7-2)。焊絲作為填充金屬。焊接厚板焊絲可作橫向擺動(dòng)。適于中小厚度及較長(zhǎng)焊縫。
(2)板極電渣焊:用一條或數(shù)條金屬板作為熔化電極。不需要電極橫向擺動(dòng)。(3)熔嘴電渣焊:用板極和絲極組成的電極。板極上端接焊接電源,側(cè)面開槽或附鋼管2,焊絲通過鋼管進(jìn)入渣池,補(bǔ)充板極的不足,板極稱為熔嘴,起導(dǎo)電、填充金屬和送絲的導(dǎo)向作用。可焊焊件厚度達(dá)2m,焊縫長(zhǎng)度達(dá)10m以上。
(4)管狀熔嘴電渣焊:用涂有藥皮(管狀焊條)的熔嘴,電源的一極接在管狀熔嘴。管狀熔嘴與管內(nèi)焊絲(絲極)都作為填充金屬熔化,凝固后形成焊縫。熔嘴外壁的藥皮可自動(dòng)補(bǔ)充熔渣和向焊縫金屬中過渡合金元素。7.1.2電渣焊過程
1.電渣焊工作過程
(1)建立渣池:先使電極與引弧板之間引弧,熔化添加的焊劑,待熔渣積累到一定深度時(shí),電弧熄滅,轉(zhuǎn)入電渣過程。
(2)正常焊接過程:利用渣池的熱量將焊絲焊件邊緣熔化并下沉,在渣池下部形成金屬熔池,隨著金屬熔池的上升和渣池的上浮,不斷形成焊縫。
(3)焊縫收尾:將焊縫引出焊件,逐漸降低送絲速度和焊接電流,增加電壓,在結(jié)束前斷續(xù)幾次送絲,以填滿尾部縮孔,防止裂紋。
2.電渣焊的熱過程
電渣焊的熱源是整個(gè)渣池。焊接電流經(jīng)過焊絲末端流入渣池,在焊絲末端與金屬熔池間有一堆錐體狀的區(qū)域電流最大電阻熱最多,溫度2000℃上,這一區(qū)域的熔渣稱為高溫錐體。電渣焊加熱和冷卻速度都很緩慢,重要結(jié)構(gòu)焊后需經(jīng)熱處理。
圖7-6渣池中的高溫錐體 3.電渣焊的冶金過程
① 金屬熔池受渣池的良好保護(hù)。② 由于渣池保護(hù)好冷卻緩慢,利于熔池氣體及雜質(zhì)排出,不易產(chǎn)生氣孔和夾渣。③ 電渣焊時(shí)主要是通過電極直接滲合金。
④ 焊縫中熔化的基本金屬比例小,帶入焊縫的有害雜質(zhì)(S,P)少。
⑤ a柱狀晶粒沿水平從四周向里長(zhǎng),中心形成偏析易熱裂。b不僅向熔池中部還向上生長(zhǎng),彎曲柱狀晶把雜質(zhì)推向上面,最后推到引出板區(qū),提高焊縫抗熱裂性。
7.1.3電渣焊用焊接材料
1.電渣焊焊劑:焊劑170和360,還可選埋弧焊焊劑430和431。
2.電極材料:焊碳素及合金結(jié)構(gòu)鋼,為減少氣孔和裂紋,依靠電極向焊縫過渡錳、硅等元素。常用焊絲H08Mn2SiA,H10Mn2,板極和熔嘴為08MnA,09Mn2等。
7.1.4電渣焊的工藝參數(shù)選擇原則
電流、電壓增大熱量增多熔寬c增大;電流過大焊絲熔化加快,渣池上升加快熔寬減小。電壓過大破壞電渣焊穩(wěn)定性。間隙b增大渣池上升減慢,焊件受熱增大熔寬加大。間隙過大會(huì)降低生產(chǎn)率,過小焊接會(huì)困難。渣池深度hz增加,熔寬減小。但渣池過淺,易產(chǎn)生電弧,從而破壞電渣焊過程。
絲極電渣焊工藝參數(shù)選擇實(shí)例如表7-1所列。7.1.5電渣焊設(shè)備
HS—1000型電渣焊機(jī)。適用于絲極和板極電渣焊,可焊60~500mm厚的對(duì)接立焊縫。可分別使用l~3根焊絲或板極,由自動(dòng)焊機(jī)頭、導(dǎo)軌、焊絲盤、控制箱等組成,并配有焊接不同焊縫的附加零件,電源采用BPl—3×1000型焊接變壓器。
7.2等離子弧切割與焊接
利用高溫(15000~30000℃)的等離子弧來(lái)進(jìn)行切割和焊接的工藝方法。7.2.1等離子弧的產(chǎn)生原理、特點(diǎn)及類型
1.等離子弧的產(chǎn)生原理:對(duì)弧柱強(qiáng)迫“壓縮”,獲得導(dǎo)電截面收縮得比較小、能量集中、弧柱中氣體幾乎可達(dá)到全部等離子體狀態(tài)的電弧就是等離子弧。
(1)機(jī)械壓縮效應(yīng):弧柱通過噴嘴,同時(shí)送入一定壓力的工作氣體使弧柱強(qiáng)迫通過細(xì)孔道,便受到了機(jī)械壓縮。
(2)熱收縮效應(yīng):電弧通過水冷卻的噴嘴,同時(shí)又受到外部高速冷卻氣流冷卻作用,弧柱外圍強(qiáng)烈冷卻,電弧電流密度急劇增加。
(3)磁收縮效應(yīng):帶電粒子在弧柱內(nèi)的運(yùn)動(dòng),可看成是電流在一束平行的“導(dǎo)線”內(nèi)移動(dòng),導(dǎo)線自身的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁力相互吸引產(chǎn)生磁收縮效應(yīng)。
圖7-10等離子弧的壓縮效應(yīng)
等離子弧通過下圖的發(fā)生裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的,即先通過高頻振蕩器8的激發(fā),使氣體電離形成電弧,然后在上述壓縮效應(yīng)作用下,形成等離子弧6。
圖7-11等離子弧發(fā)生裝置原理圖
2.等離子弧的特點(diǎn)(1)能量高度集中。(2)電弧的溫度梯度極大。(3)電弧挺度好。(4)具有很強(qiáng)的機(jī)械沖刷力。(5)等離子弧呈中性。3.等離子弧的類型
根據(jù)電極不同接法,等離子弧可以分為轉(zhuǎn)移弧、非轉(zhuǎn)移弧、聯(lián)合型弧3種。(1)非轉(zhuǎn)移弧:等離子弧產(chǎn)生在電極和噴嘴表面之間,連續(xù)送入的工作氣體穿過電弧空間之后,成為從噴嘴內(nèi)噴出的等離子焰來(lái)加熱熔化金屬。
(2)轉(zhuǎn)移弧:電弧首先在電極與噴嘴內(nèi)表面間形成。當(dāng)電極與焊件間加上較高電壓后,電極與焊件間產(chǎn)生等離子弧,即電弧轉(zhuǎn)移到電極與焊件間。
(3)聯(lián)合型弧:轉(zhuǎn)移弧和非轉(zhuǎn)移弧同時(shí)存在就稱為聯(lián)合弄弧。主要用于微弧等離子焊接和粉末材料的噴焊。
7.2.2等離子弧電源、電極及工作氣體
1.等離子電源:等離子焊接、噴焊、堆焊,電源空載電壓為80V以上;等離子切割和噴焊,空載電壓在180V以上;對(duì)自動(dòng)切割或大厚度切割可以高達(dá)400V以上。
2.等離子弧電極材料;含少量釷(2%以內(nèi))的鎢極或鈰鎢極,它比純鎢的電子發(fā)射力強(qiáng),因此在同樣直徑下可使用較大的工作電流,燒損也較慢。
氬氣純度在95%以上即可滿足要求。工作氣體中混入氫,會(huì)明顯地提高等離子弧的熱功率,但氫是一種可燃?xì)怏w,常單獨(dú)使用,多與其他氣體混合使用。
7.2.3等離子弧切割
1.等離子弧切割的原理及特點(diǎn)
(1)等離子弧切割的原理:用高溫等離子弧將被切割的材料熔化,用壓縮的高速氣流的機(jī)械沖刷力將已熔化的金屬或非金屬吹走而形成狹窄口的過程。可以切割用氧—乙炔焰不能切割的所有材料。
(2)等離子弧切割的特點(diǎn)
① 可切割任何黑色或有色金屬。② 可切割各種非金屬材料。③ 速度快、生產(chǎn)率高。④ 切割質(zhì)量高。
2.等離子切割工藝
(1)等離子切割用氣體:有氮、氬及混合氣體。
(2)等離子切割工藝參數(shù):空載電壓、切割電流、工作電壓、氣體流量、切割速度、噴嘴到割件的距離、鎢極到噴嘴端面的距離及噴嘴的尺寸等。先根據(jù)割件厚度和材料性質(zhì)選擇合適的功率,根據(jù)功率選用切割電流大小,然后決定噴嘴孔徑和電極直徑,再選擇合適的氣體流量及切割速度,便可獲得質(zhì)量良好的割縫。
7.2.4等離子弧焊接
借助水冷噴嘴對(duì)電弧的拘束作用,獲得較高能量密度的等離子弧進(jìn)行焊接。利用特殊構(gòu)造的等離子焊槍所產(chǎn)生的高溫等離子弧來(lái)熔化金屬,采用直流陡降外特性電源,通常與非熔化極氣體保護(hù)相似。等離子弧焊接有下列幾種。
1.穿透型焊接法:利用小孔效應(yīng)(等離子弧焊接,隨著等離子弧向前移動(dòng),弧柱在熔池前緣穿透焊件形成小孔現(xiàn)象)實(shí)現(xiàn)等離子弧焊接的方法。
穿透法焊接采用焊接電流較大(約100~300A),適宜于焊接2~8mm的合金鋼板材,可在不開坡口和背面不襯墊的情況下進(jìn)行單面焊接雙面成形。
2.熔透型焊接法:焊接中只熔透件但不產(chǎn)生小孔效應(yīng)的等離子弧焊接法。3.微束等離子弧焊:利用小電流(通常小于30A)進(jìn)行焊接的等離子弧焊。微束等離子弧焊接的焊接電流很小(約為0.2~30A),主要用來(lái)焊接厚度在0.01~2mm的薄板及金屬絲網(wǎng)。微束等離子弧焊接采用聯(lián)合型弧。
7.3碳弧氣刨及其他焊接方法簡(jiǎn)介
7.3.1碳弧氣刨
使用石墨棒與刨件間產(chǎn)生電弧將金屬熔化,壓縮空氣將其吹掉來(lái)加工溝槽。(1)特點(diǎn):① 采用碳弧氣刨比采用風(fēng)鏟可提高4倍生產(chǎn)率。② 與風(fēng)鏟比較,沒有震耳的噪聲,易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。③ 在對(duì)封底焊進(jìn)行碳弧氣刨挑焊根時(shí)易發(fā)現(xiàn)細(xì)小缺陷,并可克服風(fēng)鏟由于位置狹窄而無(wú)法使用的缺點(diǎn)。
(2)應(yīng)用:可用碳弧氣刨挑焊根;焊件缺陷需返修時(shí),可用碳弧氣刨清理缺陷。7.3.2電阻焊
1.電阻焊的實(shí)質(zhì):將焊件組合后通過電極施加壓力,利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。
① 熱效率高② 焊縫致密。2.電阻焊的特點(diǎn)
(1)電阻焊的優(yōu)點(diǎn):① 焊接生產(chǎn)率高。② 焊接質(zhì)量好。③ 焊接成本低。(2)電阻焊的缺點(diǎn):① 由于焊接過程進(jìn)行得很快,對(duì)焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性有影響時(shí)。② 設(shè)備比較復(fù)雜。③ 焊件的厚度形狀和接頭形式受到一定程度的限制。
7.3.3釬焊
1.釬焊的原理及優(yōu)缺點(diǎn)
(1)釬焊的原理:用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料,熔化的釬料依靠潤(rùn)濕和毛細(xì)作用吸入或保持在兩焊件的間隙內(nèi),依靠液態(tài)釬料和固態(tài)金屬相互擴(kuò)散而成。
(2)釬焊的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):①釬料熔化,被焊金屬不熔化,對(duì)釬焊金屬的各種性能影響較小。② 釬焊時(shí)工件的變形小。③ 可以連接不同金屬以及金屬與非金屬。④ 利用焊接能制造形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu),可以一次完成多個(gè)零件的連接,生產(chǎn)率高。⑤ 釬焊接頭不平整光滑,外形美觀。
缺點(diǎn):釬焊接頭強(qiáng)度較底,耐高溫能力差:接頭形式以搭接為主,增加了結(jié)構(gòu)重量;釬焊的裝配要求比熔化焊高,要嚴(yán)格保證間隙。
2.釬焊的分類
(1)按加熱溫度:分為低溫釬焊450℃以下、中溫釬焊450~950℃、高溫釬焊950℃以上。450℃以下的釬焊稱軟釬焊; 450℃以上的稱硬釬焊。
(2)按加熱方式:火焰釬焊、烙鐵釬焊、電阻釬焊、感應(yīng)釬焊以及浸漬釬焊等。7.3.4磨擦焊:利用焊件表面相互磨擦產(chǎn)生的熱,使端面達(dá)到熱塑性狀態(tài),然后 迅速頂鍛完成焊接。
7.3.5擴(kuò)散焊
1.基本原理:把兩個(gè)接觸的金屬焊件,加熱到T焊=(0.7~0.8)T熔并施加一定壓力,焊件產(chǎn)生顯微變形,經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間后原子互相擴(kuò)散而得到牢固的連接。
擴(kuò)散焊接主要分為以下兩類:
① 無(wú)中間層的擴(kuò)散焊接。② 有中間層的擴(kuò)散焊接。
中間層可以是粉狀或片狀的,用真空噴涂或電鍍的方法加在焊接面上。2.擴(kuò)散焊接的主要特點(diǎn)與應(yīng)用
① 加熱溫度低,能連接不適于熔焊的材料如鉬、鎢等,金屬與非金屬焊接。② 焊接接頭成份、性能都與母材金屬相近,利用顯微鏡也難看出接合面。小結(jié):電渣焊,等離子弧切割與焊接,碳弧氣刨等焊接方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)焊接的不足。作業(yè):1、3、5、7
項(xiàng)目八 異種金屬的焊接
知識(shí)點(diǎn):
1.異種金屬焊接的焊接性、異種鋼的焊接。
2.鋼與鋁及鋁合金焊接、鋼與銅及銅合金焊接。技能點(diǎn):
1.會(huì)異種金屬焊接的焊接性、異種鋼的焊接。
2.能說(shuō)出鋼與鋁及鋁合金焊接、鋼與銅及銅合金焊接。
8.1異種金屬焊接的焊接性
8.1.1異種金屬的焊接性概述
異種金屬焊接性:不同化學(xué)成分、不同組織性能的兩種金屬焊接的性能。兩種材料的物理、化學(xué)性能及組織成分差別越大,焊接性越差。還與焊接工藝有關(guān)。主要影響因素為被焊材料、焊接方法、焊接件結(jié)構(gòu)及使用要求等。
異種金屬的結(jié)合性能(工藝焊接性能):在給定工藝條件下實(shí)現(xiàn)致密結(jié)合的接頭的能力。常用來(lái)評(píng)定異種金屬焊接接頭對(duì)焊接缺陷的敏感性。
異種金屬的使用性能(使用焊接性):接頭滿足使用性能要求的程度。常用使用性能評(píng)定異種金屬焊接接頭能否滿足技術(shù)條件的要求。
異種金屬的焊接性應(yīng)從工藝焊接性和使用焊接性綜合評(píng)價(jià)。8.1.2異種金屬焊接性的影響因素
1.物理性能的差異:熔化溫度、線膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率和比電阻等的差異,將影響焊接的熱循環(huán)過程、結(jié)晶條件,降低焊接接頭的質(zhì)量。
2.結(jié)晶化學(xué)性能的差異:晶格類型、晶格參數(shù)、原子半徑、原子的外層電子結(jié)構(gòu)等的差異。液態(tài)不相溶的金屬不能熔焊,如鐵與鎂、鐵與鉛、鉛與銅等,當(dāng)兩種金屬晶格類型相同,晶格常數(shù)、原子半徑相差不超過10%~15%,電化學(xué)性能差異不太大時(shí),溶質(zhì)能不斷地固溶于溶劑,形成連續(xù)固溶體時(shí)具有良好的焊接性。
3.材料的表面狀態(tài):表面氧化層、結(jié)晶表面層、吸附的氧離子和空氣分子、水、油污、雜質(zhì)等的狀態(tài),都直接影響異種金屬的焊接性。
8.2異種鋼的焊接
8.2.1異種珠光體鋼焊接 1.焊接特點(diǎn)
① 根據(jù)結(jié)構(gòu)承載分布情況,設(shè)計(jì)時(shí)就規(guī)定了采用不同強(qiáng)度級(jí)別的鋼種。② 在鍛、鑄與軋材的聯(lián)合焊接結(jié)構(gòu)中,各組成零件的鋼號(hào)、狀態(tài)化學(xué)成分不同。③ 停止用途的結(jié)構(gòu)中各部位工作條件不同,各零部件采用專業(yè)與一般鋼種。④ 由于鋼材品種多,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)規(guī)格不齊,致使制造過程中要求代用材料。鋼含碳量超過0.25%時(shí),采用合理焊接順序、預(yù)熱、最佳工藝參數(shù)等。異種珠光體鋼焊接,焊縫強(qiáng)度不能低于結(jié)構(gòu)中強(qiáng)度較低的一種鋼材。
2.焊接材料的選用
異種珠光體鋼焊接時(shí),按強(qiáng)度較低一側(cè)鋼材的強(qiáng)度要求選擇焊接材料,焊接的熱強(qiáng)性能應(yīng)等于或高于母材金屬,焊后一般不進(jìn)行熱處理。為防止焊后熱處理或在使用過程中出現(xiàn)碳的遷移,應(yīng)選用合金成分介于兩種母材金屬之間的焊接材料。
碳鋼與低碳合金鋼焊接,焊接材料要保證接頭常溫力學(xué)性能;熱穩(wěn)定鋼保證接頭高溫力學(xué)性能。常溫工作的珠光體淬火鋼,如果焊前不預(yù)熱,可用A焊條接,保持焊縫金屬的高塑性,避免焊縫及熱影響區(qū)出現(xiàn)裂紋。高溫下工作的熱穩(wěn)定鋼,不能用A焊條焊接,會(huì)形成脆性金屬間化合物層和脫碳層或增碳層。
淬火鋼焊前用塑性好,淬硬傾向低的焊條堆焊8~10mm過渡層,之后回火。
不同焊接方法,接頭形式對(duì)P鋼和A鋼熔合比影響如表8-1。異種金屬多層焊時(shí),每層熔合比都不相同,焊縫金屬化學(xué)成分和力學(xué)性能也各不相同。
焊接異種P鋼時(shí),選用低氫型焊條,以保證焊接接頭的抗裂性能。3.焊接的工藝參數(shù)
在此,以Q235鋼與16Mn鋼的焊接為例。(1)手工電弧焊:按Q235性能和異種材料接頭性能,根據(jù)等強(qiáng)原則,選E4303,承受重載荷的構(gòu)件可采用E4315。
(2)CO2保護(hù)焊:Q235與16Mn薄板結(jié)構(gòu)。加強(qiáng)脫氧防氣孔和飛濺,選含Si,Mn,Ti,Al較多的焊絲,如H08Mn2TiA。
(3)埋弧自動(dòng)焊:中厚板以上、較長(zhǎng)直線形狀焊縫的Q235鋼與16Mn等低合金鋼結(jié)構(gòu)件,選H08A或H08E焊絲配合HJ431或HJ430焊劑。
8.2.2異種低合金高強(qiáng)鋼的焊接
1.異種普通低合金高強(qiáng)鋼焊接:厚板或較大拘束度或低溫施焊時(shí)有冷裂傾向。熔化焊,焊接材料根據(jù)強(qiáng)度較低的母材選擇,焊接工藝根據(jù)強(qiáng)度較高的母材確定。
2.異種低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接:焊接有淬硬傾向的低合金鋼時(shí)冷卻速度要適當(dāng)小,并保證熱影響區(qū)中馬氏體量不超過25%~30%,就可以保證焊縫的高強(qiáng)度。
焊前預(yù)熱可降低焊后熱影響區(qū)冷卻速度。預(yù)熱溫度不能太高防止晶粒長(zhǎng)大。
8.3鋼與鋁及鋁合金的焊接
8.3.1焊接特點(diǎn)
鋁中加入鐵會(huì)提高強(qiáng)度和硬度,降低塑性。含大量鋁的鋼,具有如抗氧化性,但含鋁量超過5%時(shí),具有很大的脆性,焊接性能嚴(yán)重下降。
8.3.2鋼與鋁及鋁合金的熔化焊 1.鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊
(1)碳鋼與防銹鋁的氬弧焊:常用TIG焊,采用直徑3mm的鎢電極。填充金屬采用NiZnSi系合金。
(2)鍍鋅低碳鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊
碳鋼表面鍍3~5μm的Zn,Sn,Ag可以獲得較好的接頭。(3)不銹鋼與鋁及鋁合金的氬弧焊
采用中間金屬過渡層。Cu,Ni,Sn復(fù)合鍍層效果較好;Ni,Zn復(fù)合鍍層效果更佳。焊前對(duì)鋁及鋁合金表面清潔及鍍層。
2.碳鋼與鋁的氣焊
碳鋼與鋁常用氬弧焊,但有時(shí)需要?dú)夂浮L畛浣饘俨捎肁lZnSn系合金,并配用氣焊熔劑CJ401。為防止氧化,采用中性焰進(jìn)行焊接。
8.4鋼與銅及銅合金的焊接 8.4.1銅—鋼焊接的主要特點(diǎn)
鋼與銅及銅合金的焊接主要存在如下3個(gè)問題:
(1)焊縫易產(chǎn)生熱裂紋:銅與鋼會(huì)形成低熔點(diǎn)共晶,線膨脹系數(shù)相差較大,焊縫易產(chǎn)生熱裂紋和晶界偏析,在焊接應(yīng)力作用下出現(xiàn)裂紋。
(2)熱影響區(qū)產(chǎn)生銅的滲透裂紋:防止?jié)B透裂紋需選用小的焊接熱輸入量及合適的填充材料,控制易產(chǎn)生低熔點(diǎn)共晶的元素(S,P,Cu2O,F(xiàn)eS,F(xiàn)eP),向焊縫中加入A1,Si,Mn,Ti,V,Mo,Ni等元素。
(3)焊接接頭力學(xué)性能降低:接頭晶粒長(zhǎng)大,雜質(zhì)和合金元素?fù)饺牒缚p,容易形成各種脆性的低熔點(diǎn)共晶體或脆性相。
8.4.2鋼與銅及銅合金的熔焊
1.銅與鋼的CO2氣體保護(hù)焊:焊前預(yù)熱至600℃,焊接中保溫,防止氣孔。焊后保溫2 h后緩冷防裂紋。電弧偏向銅側(cè),待銅加熱到將要熔化時(shí),再加熱鋼側(cè)。
2.銅與鋼的釬焊:適于鋼與銅精密焊接。不會(huì)出現(xiàn)熔焊時(shí)易產(chǎn)生的裂紋、氣孔、偏析,但會(huì)降低接頭的抗腐蝕性能,接頭強(qiáng)度較低。小結(jié):異種金屬的焊接性,異種鋼的焊接特點(diǎn)。作業(yè):1、3、5
項(xiàng)目九
焊接結(jié)構(gòu)的破壞
知識(shí)點(diǎn):
1.焊接結(jié)構(gòu)。
2.焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂、焊接結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂。技能點(diǎn):
1.焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及分類。
2.焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂、疲勞斷裂原因、特征、危害及評(píng)定方法,防止措施。
9.1焊接結(jié)構(gòu)概述
9.1.1焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 1.焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)
①可減輕結(jié)構(gòu)重量,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
②與鉚接相比具有很好的氣密性和水密性。③與鑄件相比,工序簡(jiǎn)單且節(jié)省材料。
④多用軋材制造,它的過載能力、承受沖擊載荷能力較強(qiáng)。
⑤可在同一個(gè)零件上,采用不同的材料或分段制造來(lái)簡(jiǎn)化工藝。2.焊接結(jié)構(gòu)存在的問題
①存在焊接殘余應(yīng)力和變形。
②有較大的性能不均勻性,對(duì)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能特別是斷裂必須重視。③焊接結(jié)構(gòu)是一個(gè)整體,剛度大,在焊接結(jié)構(gòu)中易產(chǎn)生裂紋等缺陷。④到目前為止,能百分之百檢出焊縫缺陷的檢測(cè)手段仍然缺乏。
9.1.2焊接結(jié)構(gòu)的分類
按焊接結(jié)構(gòu)工作的特征,并參照其設(shè)計(jì)和制造工藝,結(jié)構(gòu)的分類如下。
1.梁、柱和桁架結(jié)構(gòu):焊接梁是由型鋼焊接的實(shí)腹受彎構(gòu)件,承受橫向彎曲載荷。焊接柱是由型鋼經(jīng)焊接的受壓構(gòu)件。桁架由多種桿件被節(jié)點(diǎn)聯(lián)成承擔(dān)梁或柱的載荷,如輸變電鋼塔、電視塔等。
2.殼體結(jié)構(gòu):焊接容器。要求焊縫致密,應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)計(jì)和制造。3.薄板結(jié)構(gòu):車體、船體結(jié)構(gòu)、集裝箱、機(jī)器外罩及控制箱等。
4.復(fù)合結(jié)構(gòu)及機(jī)械零部件:機(jī)床大件、壓力機(jī)機(jī)身、減速器箱體等。有鑄、壓—焊、鑄—焊和鍛—焊結(jié)構(gòu)等。通常是在交變載荷下工作,要求良好的動(dòng)載性能和剛度,保證機(jī)械加工后的尺寸精度和使用穩(wěn)定性等。
9.2焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂
9.2.1金屬斷裂的分類
按斷裂前塑性變形量大小,分成脆性斷裂和塑性斷裂(延性斷裂)兩大類。9.2.2脆性斷裂的危害 1.脆斷事故事例
(1)焊接船舶脆性斷裂(2)焊接橋梁脆斷(3)圓筒形和球形貯罐破壞事故 2.脆性斷裂:在應(yīng)力不高于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)許用應(yīng)力和沒有顯著的塑性變形的情況下發(fā)生,具有突然破壞的性質(zhì)。
9.2.3焊接結(jié)構(gòu)脆斷的特征
通過大量焊接結(jié)構(gòu)脆斷事故分析發(fā)現(xiàn)有如下一些現(xiàn)象和特點(diǎn): ①斷裂一般都在沒有顯著塑性變形情況下發(fā)生,突然破壞。②多數(shù)脆斷是在溫度降低時(shí)發(fā)生,也稱為低溫脆斷。
③脆斷應(yīng)力較低,低于材料屈服點(diǎn)及設(shè)計(jì)應(yīng)力,又稱為低應(yīng)力脆性。④從焊接缺陷處或幾何形狀突變、應(yīng)力和應(yīng)變集中處開始。
⑤破壞時(shí)沒有或極少有宏觀塑性變形產(chǎn)生。斷口是脆性的平斷口。
⑥裂紋傳播速度極高。裂紋擴(kuò)展進(jìn)入更低應(yīng)力區(qū)或材料高韌性區(qū)時(shí)停止擴(kuò)展。9.2.4焊接結(jié)構(gòu)脆斷的原因 脆斷是材料(母材和焊材)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝3因素作用的結(jié)果。1.影響金屬材料脆斷的主要因素(外因):溫度、加載速度和應(yīng)力狀態(tài)。(1)溫度的影響很大(2)加載速度的影響(3)應(yīng)力狀態(tài)的影響(4)材料狀態(tài)的影響(內(nèi)因)2.影響結(jié)構(gòu)脆斷的設(shè)計(jì)因素(1)焊接連接是剛性連接。(2)焊接結(jié)構(gòu)的整體性。(3)應(yīng)力集中因素。(4)結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)不合理。3.影響結(jié)構(gòu)脆斷的工藝因素(1)應(yīng)變時(shí)效的影響。(2)金相組織改變的影響。(3)焊接缺陷的影響。裂紋是最危險(xiǎn)。其他缺陷如咬邊、未焊透、焊縫外表成形不良等,都會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中并引起脆性破壞,最好將焊縫布置在應(yīng)力集中區(qū)以外。
(4)角變形和錯(cuò)邊的影響。(5)殘余應(yīng)力和塑性變形的影響。9.2.5脆性斷裂的評(píng)定方法 1.轉(zhuǎn)變溫度法:(1)沖擊試驗(yàn)法。(2)落錘試驗(yàn)法。(3)靜載試驗(yàn)。
2.斷裂力學(xué)法。
9.2.6防止焊接結(jié)構(gòu)脆性破壞的措施
材料韌性不足、結(jié)構(gòu)上存在應(yīng)力集中和過大的拉應(yīng)力是造成結(jié)構(gòu)脆壞的主因。1.正確選用材料
1)在結(jié)構(gòu)工作條件下,焊縫、熱影響區(qū)及熔合線等部位應(yīng)有抗開裂性能,母材應(yīng)具有止裂性能。
2)鋼材強(qiáng)度和韌度要兼顧,從缺口韌性和斷裂韌度兩方面進(jìn)行材料選定。① 按缺口韌性試驗(yàn)選擇材料:選用、驗(yàn)收和評(píng)定材料韌性的試驗(yàn)方法。
② 按斷裂韌度來(lái)選材:KⅠC、δC和JⅠC抗裂指標(biāo)為選材依據(jù)。KⅠC/σS抗裂比,材料工作溫度應(yīng)高于斷裂韌度試驗(yàn)溫度。
2.合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1)了解焊接結(jié)構(gòu)工作條件,最低氣溫和氣溫變化情況。2)減少結(jié)構(gòu)或焊接接頭部位的應(yīng)力集中。
① 采用應(yīng)力集中系數(shù)小的對(duì)接接頭,避免搭接。把T形或角接頭改成對(duì)接。②避免斷面有突變。不同厚度對(duì)接采用圓滑過渡,寬度不同拼接應(yīng)平緩過渡。③ 避免焊縫密集,焊縫間保持一定距離,如圖12。
④ 焊縫應(yīng)布置在便于施焊和檢驗(yàn)的部位,以減少焊接缺陷。
3)盡量減小結(jié)構(gòu)剛度。剛度過大會(huì)引起對(duì)應(yīng)力集中的敏感性和拘束應(yīng)力。4)不采用厚截面,厚截面易形成三向拉應(yīng)力約束塑性變形,降低斷裂韌性。5)對(duì)附件或不受力的焊縫設(shè)計(jì)給予足夠重視。3.焊接結(jié)構(gòu)的制造
① 任何焊縫都看成是工作焊縫,焊縫內(nèi)外質(zhì)量同樣重要。② 在保證焊透的前提下減少焊接線能量。
③ 充分考慮應(yīng)變時(shí)效引起局部脆性的不利影響,要注意加工硬化。④ 減小或消除焊接殘余內(nèi)應(yīng)力。焊后熱處理。
⑤不能隨意在構(gòu)件上打火引弧;減少錯(cuò)邊、角變形、焊接接頭內(nèi)外缺陷。
9.3焊接結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂
9.3.1疲勞破壞的基本特征和類型
材料在循環(huán)應(yīng)力作用下,經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間形成裂紋或發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。1.疲勞破壞的基本特征
(1)都經(jīng)歷裂紋萌生、穩(wěn)定擴(kuò)展和失穩(wěn)擴(kuò)展3個(gè)階段
(2)裂紋斷口呈脆性:斷口裂紋源、光滑裂紋擴(kuò)展區(qū)和粗糙斷裂區(qū)。(3具有突發(fā)性:疲勞裂紋的萌生和穩(wěn)定擴(kuò)展不易發(fā)現(xiàn),斷裂突然發(fā)生。2.疲勞破壞的基本類型(1)高周疲勞。(2)低周疲勞。(3)熱疲勞。(4)腐蝕疲勞。(5)接觸疲勞。9.3.2疲勞極限的表示法:疲勞壽命和疲勞極限兩種。
1.疲勞壽命:裂紋形成前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)稱疲勞的無(wú)裂紋壽命,裂紋形成后直到疲勞斷裂的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)稱疲勞的裂紋擴(kuò)展壽命。材料總疲勞壽命為兩者之和。
① S-N曲線(疲勞曲線)。應(yīng)力σ為縱,以達(dá)到疲勞破壞應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N為橫。② p-S-N曲線。應(yīng)力σ為縱,以一定存活率的疲勞壽命N為橫,繪出存活率—應(yīng)力—壽命曲線。疲勞設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)所需存活率,利用與其相應(yīng)的S-N曲線設(shè)計(jì)。P-S-N曲線代表了更全面應(yīng)力—壽命關(guān)系,比S-N曲線有更廣泛的用途。
2.疲勞極限。
1)應(yīng)力循環(huán)特性。:勞強(qiáng)度的數(shù)值與應(yīng)力循環(huán)特性有關(guān)。應(yīng)力循環(huán)特性參量: σmax—應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的最大應(yīng)力;σmin—應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的最小應(yīng)力;
σm=(σmax+σmin)/2—平均應(yīng)力;σa=(σmax-σmin)/2—應(yīng)力振幅; r=σmin/σmax,r的變化范圍在-1~1之間。2)疲勞強(qiáng)度常用表示方法。
對(duì)稱交變載荷,σmin=-σmax而r=-1(見圖16a),其疲勞強(qiáng)度用σ-1表示。脈動(dòng)載荷,σmin=0而r=0(見16b),其疲勞強(qiáng)度用σ0表示。
拉伸變載荷,σmin和σmax均為拉應(yīng)力,但大小不等,r在0~1之間。其疲勞強(qiáng)度用σr表示。圖9-16具有不同循環(huán)特性的變動(dòng)載荷
疲勞圖:疲勞強(qiáng)度和循環(huán)特性關(guān)系。在各種循環(huán)特征下測(cè)得一系列疲勞極限σr,又稱材料疲勞極限曲線、等壽命曲線。可以根據(jù)應(yīng)力循環(huán)特征r確定出材料疲勞極限,或進(jìn)行疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。
①ax-r曲線以r為橫,以σmax為縱坐標(biāo)。將σmax與r的關(guān)系表示出來(lái),ACB曲
線上任一點(diǎn)的縱坐標(biāo)即該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)循環(huán)特征r的疲勞極限。
②σm-σa曲線以平均應(yīng)力σm為橫,應(yīng)力幅σa為縱。ACB為試驗(yàn)曲線,上面任一點(diǎn)縱、橫坐標(biāo)和等于相應(yīng)循環(huán)特征的疲勞極限,即σr=σm+σa。A點(diǎn)為對(duì)稱循環(huán)的疲勞極限σ-1;B點(diǎn)為σm接近于零的疲勞極限等于材料靜載強(qiáng)度(σ+1=σb);C點(diǎn)為脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限σ0。在曲線ACB以內(nèi)的任意點(diǎn),表示不發(fā)生疲勞破壞。
9.3.3影響焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的因素
1.應(yīng)力集中和表面狀態(tài)。2.焊接殘余應(yīng)力。3.焊接缺陷。4.熱影響區(qū)金屬性能變化的影響。
9.3.4提高焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的措施 1.降低應(yīng)力集中 2.調(diào)整殘余應(yīng)力場(chǎng)
3.改善材料的組織和性能。
小結(jié):焊接結(jié)構(gòu)的破壞方式及防治措施。作業(yè):1、2、4
項(xiàng)目十 焊接質(zhì)量檢驗(yàn)
知識(shí)點(diǎn):
1.焊接質(zhì)量檢驗(yàn)的分類及檢驗(yàn)。2.非破壞性檢驗(yàn)、破壞性檢驗(yàn)。技能點(diǎn):
1.焊接質(zhì)量檢驗(yàn)的分類及檢驗(yàn)方法。
2.外觀、強(qiáng)度、致密性及無(wú)損探傷檢驗(yàn),力學(xué)性能試驗(yàn)、化學(xué)分析及腐蝕試驗(yàn)方法。
10.1焊接質(zhì)量檢驗(yàn)的分類及檢驗(yàn)過程
10.1.1焊接質(zhì)量檢驗(yàn)的分類
焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)方法分為破壞性檢驗(yàn)、非破壞性檢驗(yàn)和聲發(fā)射3類。
1.破壞檢驗(yàn)
① 力學(xué)性能試驗(yàn):拉伸(室溫、高溫)試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、斷裂韌性試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)及其他試驗(yàn)。
② 化學(xué)分析試驗(yàn):化學(xué)成分分析試驗(yàn)、腐蝕試驗(yàn)、含氫量測(cè)定試驗(yàn)。
③ 金相檢驗(yàn):宏觀組織檢驗(yàn)、微觀組織檢驗(yàn)、斷口分析(成分和形貌)檢驗(yàn)。④ 其他:如焊接性試驗(yàn)、事故分析等。2.非破壞性檢驗(yàn)
(1)外觀檢查(2)無(wú)損檢驗(yàn)
① 表面檢查:磁粉探傷(MT);滲透探傷(PT),包括:著色和熒光檢驗(yàn)。② 內(nèi)部檢查:超聲探傷(UT);射線探傷(RT),包括,X射線、γ射線和高能射線探傷。
③ 接頭的強(qiáng)度試驗(yàn):水壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)。④ 致密性檢驗(yàn):氣密性試驗(yàn)、氨滲漏試驗(yàn)等。3.聲發(fā)射檢測(cè)
10.1.2焊接質(zhì)量檢驗(yàn)過程
把焊接檢驗(yàn)工作擴(kuò)展到整個(gè)焊接生產(chǎn)和產(chǎn)品使用過程中去,才能更充分、更有效地發(fā)揮各種檢驗(yàn)方法的積極作用,達(dá)到預(yù)防和及時(shí)防止由缺陷所造成的廢品和事故的目的。
焊接的檢驗(yàn)過程,基本上由焊前檢驗(yàn)、焊接過程檢驗(yàn)、焊后檢驗(yàn)、安裝調(diào)試質(zhì)量檢驗(yàn)和產(chǎn)品服役質(zhì)量檢驗(yàn)等5個(gè)環(huán)節(jié)組成,其中前3個(gè)過程是構(gòu)件生產(chǎn)過程中的焊接檢驗(yàn)過程。
1.焊前檢驗(yàn)
焊前檢驗(yàn)是指焊件投產(chǎn)前應(yīng)進(jìn)行的檢驗(yàn)工作,是焊接檢驗(yàn)的第一階段,其目的是預(yù)先防止和減少焊接時(shí)產(chǎn)生缺陷的可能性。包括的項(xiàng)目有以下幾方面。
① 檢驗(yàn)焊接基本金屬、焊絲、焊條的型號(hào)和材質(zhì)是否符合設(shè)計(jì)或規(guī)定的要求。② 檢驗(yàn)其他焊接材料,如埋弧自動(dòng)焊劑的牌號(hào)、氣體保護(hù)焊保護(hù)氣體的純度和配比等是否符合工藝規(guī)程的要求。
③ 焊接工藝措施進(jìn)行檢驗(yàn),以保證焊接能順利進(jìn)行。
④ 檢驗(yàn)焊接坡口的加工質(zhì)量和焊接接頭的裝配質(zhì)量是否符合圖樣要求。⑤ 檢驗(yàn)焊接設(shè)備及其輔助工具是否完好,接線和管道連接是否合乎要求。⑥ 檢驗(yàn)焊接材料是否按照工藝要求進(jìn)行去銹、烘干、預(yù)熱等。⑦ 對(duì)焊工操作技術(shù)水平進(jìn)行鑒定。
⑧ 檢驗(yàn)焊接產(chǎn)品圖樣和焊接工藝規(guī)程等技術(shù)文件是否齊備。
2.焊接過程檢驗(yàn)
焊接過程中的檢驗(yàn)是焊接檢驗(yàn)的第二階段,由焊工在操作過程中進(jìn)行,其目的是為了防止由于操作原因或其他特殊因素的影響而產(chǎn)生的焊接缺陷,便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并加以解決,包括以下幾方面: ① 檢驗(yàn)在焊接過程中焊接設(shè)備的運(yùn)行情況是否正常。② 對(duì)焊接工藝規(guī)程和規(guī)范規(guī)定的執(zhí)行情況進(jìn)行檢驗(yàn)。③ 檢驗(yàn)焊接夾具在焊接過程中的夾緊情況是否牢固。
④ 檢驗(yàn)操作過程中可能出現(xiàn)的未焊透、夾渣、氣孔、燒穿等焊接缺陷等。⑤ 焊接接頭質(zhì)量的中間檢驗(yàn),如厚壁焊件的中間檢驗(yàn)等。
焊前檢驗(yàn)和焊接過程中檢驗(yàn),是防止產(chǎn)生缺陷、避免返修的重要環(huán)節(jié)。盡管多數(shù)焊接缺陷可以通過返修來(lái)消除,但返修要消耗材料、能源、工時(shí),增加產(chǎn)品成本。通常返修要求采取更嚴(yán)格的工藝措施,造成工作的麻煩,而返修處可能產(chǎn)生更為復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài),成為新的影響結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行的隱患。
3.焊后檢驗(yàn)
雖然在前兩個(gè)階段都進(jìn)行了檢驗(yàn),但由于制造過程中的外在因素的影響,焊件仍可能出現(xiàn)缺陷,因此,必須進(jìn)行焊后檢驗(yàn),需按產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求逐項(xiàng)檢驗(yàn)。包括的項(xiàng)目主要有:檢驗(yàn)焊縫尺寸、外觀及探傷情況是否合格;產(chǎn)品的外觀尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求;變形是否控制在允許范圍內(nèi);產(chǎn)品是否在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了熱處理等。成品檢驗(yàn)方法有破壞性和非破壞性兩大類,有多種方法和手段,具體采用哪種方法,主要根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、有關(guān)技術(shù)條件和用戶的要求來(lái)確定。
4.安裝調(diào)試質(zhì)量檢驗(yàn)
包括兩個(gè)方面:其一,現(xiàn)場(chǎng)組裝的焊接質(zhì)量的檢驗(yàn);其二,對(duì)產(chǎn)品制造時(shí)的焊接質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)查。
5.產(chǎn)品服役質(zhì)量的檢驗(yàn)
主要包括產(chǎn)品運(yùn)行期間的質(zhì)量監(jiān)控、產(chǎn)品檢修質(zhì)量的復(fù)查、服役產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)場(chǎng)處理和焊接結(jié)構(gòu)破壞事故的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析等4個(gè)方面。
10.2非破壞性檢驗(yàn)
非破壞性檢驗(yàn)又稱無(wú)損檢驗(yàn),是指在不損壞被檢驗(yàn)材料或成品的性能、完整性的條件下進(jìn)行檢測(cè)缺陷的方法。10.2.1外觀檢驗(yàn)
外觀檢驗(yàn)是用肉眼借助樣板、焊接檢驗(yàn)尺或用低倍(約10倍)放大鏡及量具觀察焊件,檢查焊縫的外形尺寸是否符合要求以及有無(wú)焊縫外氣孔、咬邊、滿溢以及焊接裂紋等表面缺陷的方法,所以也稱為目視檢查。10.2.2強(qiáng)度檢驗(yàn)
強(qiáng)度試驗(yàn)是利用對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行超載試驗(yàn)來(lái)判斷接頭強(qiáng)度及受壓元件是否合格,包括水壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)。
1.水壓試驗(yàn) 2.氣壓試驗(yàn) 10.2.3致密性檢驗(yàn)
致密性檢驗(yàn)的目的是為了檢查焊縫的致密性,應(yīng)在焊縫經(jīng)外觀檢查后進(jìn)行,主要用來(lái)發(fā)現(xiàn)貯存液體或氣體容器焊縫內(nèi)的貫穿性裂紋、氣孔、夾渣、未焊透等不致密缺陷。
1.氣密性試驗(yàn)2.氨滲漏試驗(yàn)3.吹氣試驗(yàn)4.煤油滲漏試驗(yàn)5.真空試漏法 10.2.4無(wú)損探傷檢驗(yàn)
不損壞被檢查材料或成品的性能和完整性而檢測(cè)其缺陷的方法稱為無(wú)損(探傷)檢驗(yàn)。
1.射線探傷 2.超聲波探傷 3.磁力探傷 4.滲透探傷
10.3破壞性檢驗(yàn):
從焊件或試件上切取試樣,或以產(chǎn)品(或模擬體)的整體破壞做試驗(yàn),測(cè)定焊接接頭、焊縫及熔敷金屬的強(qiáng)度、塑性和沖擊吸收功等力學(xué)性能及耐腐蝕性能等。包括力學(xué)試驗(yàn)、化學(xué)分析、腐蝕試驗(yàn)、金相檢驗(yàn)、焊接性試驗(yàn)等。10.3.1力學(xué)性能試驗(yàn)
1.拉伸試驗(yàn) 2.彎曲試驗(yàn) 3.沖擊試驗(yàn) 4.壓扁試驗(yàn) 5.硬度試驗(yàn) 6.疲勞試驗(yàn)
10.3.2化學(xué)分析及腐蝕試驗(yàn)
1.焊縫化學(xué)分析 2.腐蝕試驗(yàn) 3.金相試驗(yàn)
小結(jié):焊接質(zhì)量檢驗(yàn)在保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量和工程質(zhì)量上發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用,是焊接生產(chǎn)必不可少的重要工序。作業(yè):2、3、5
第三篇:焊接工藝指導(dǎo)書
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湖北鄂東長(zhǎng)江公路大橋 A、D 匝道 鋼箱梁制作與安裝 焊接工藝指導(dǎo)書
中國(guó)十五冶金建設(shè)有限公司 湖北鄂東長(zhǎng)江大橋項(xiàng)目經(jīng)理部 湖北鄂東長(zhǎng)江大橋項(xiàng)目經(jīng)理部 二 OO 九年五月
目
一、編制依據(jù)
二、焊接質(zhì)保體系程序
三、焊接工藝規(guī)程 錄
目前進(jìn)場(chǎng)焊接 焊接設(shè)備技術(shù)參數(shù)及操作細(xì)
四、目前進(jìn)場(chǎng) 焊接 設(shè)備技術(shù)參數(shù)及操作細(xì) 則 附件: 附件:
1、焊接人員證件復(fù)印件、2、焊接工藝評(píng)定報(bào)告、編制依據(jù)
本質(zhì)保資料按《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》 本質(zhì)保資料按《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ041-2000、施工技術(shù)規(guī)范、《鐵路鋼橋制造規(guī)范》TB10212-98、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》 鐵路鋼橋制造規(guī)范》、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》 《 GB/T1591-94、《 金 屬 材 料 室溫拉伸試驗(yàn)方法》
GB/T228-2002、金 屬 材 料 夏 比 擺 錘 沖 擊 試 驗(yàn) 方 法 》 《 GB/T229-2006、金屬材料 彎曲試驗(yàn)方法》、《 彎曲試驗(yàn)方法》 GB232-1999、承、《 壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第二部分:射線檢測(cè)》 《鋼 壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第二部分 射線檢測(cè)》JB/T4763.2-2005、鋼 射線檢測(cè)、《 焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》 焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》GB11345-89 等 編制。編制。焊接質(zhì)保體系程序
1、優(yōu)化生產(chǎn)管理體系和質(zhì)量保證體系的人員組成,建立健全責(zé)任制。建立了以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)、項(xiàng)目總工程師為副組長(zhǎng)、項(xiàng)目經(jīng)理部各部 門負(fù)責(zé)人、各施工主任、技術(shù)負(fù)責(zé)人為主要成員的質(zhì)量管理領(lǐng)導(dǎo)小組,建立健全崗位責(zé)任制,完善質(zhì)量監(jiān)督控制網(wǎng)絡(luò),實(shí)行全面質(zhì)量管理,使焊接的每個(gè)環(huán)節(jié)都得到控制。
2、宣傳教育,改變?nèi)藗儗?duì)質(zhì)量的陳舊觀念,提高質(zhì)量意識(shí)。加強(qiáng)了 宣傳教育力度,嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量管理制度,實(shí)行科學(xué)管理,召開多種形 式的評(píng)比會(huì)、現(xiàn)場(chǎng)會(huì)、分析會(huì)、宣傳會(huì)。在項(xiàng)目施工中做到“三工教 育”(工前教育、工中指導(dǎo)、工后講評(píng));“三不交接”(無(wú)自檢記錄不 交接、無(wú)施工記錄不交接、無(wú)專職質(zhì)檢員簽字不交接);
3、增加自檢與抽檢頻率。對(duì)每道切割切口嚴(yán)格把關(guān),保證自檢頻率。由項(xiàng)目總工組織項(xiàng)目經(jīng)理部工程部和質(zhì)檢部對(duì)施工隊(duì)伍的原材料、機(jī) 械設(shè)備、人員數(shù)量質(zhì)量、焊接工藝方法、關(guān)鍵工序和焊接質(zhì)量進(jìn)行抽 檢。
4、建立健全對(duì)各崗位人員在崗及責(zé)任落實(shí)情況的檢查制度,即上級(jí) 對(duì)下級(jí)檢查,監(jiān)理對(duì)承包人的檢查等。建立健全項(xiàng)目經(jīng)理、項(xiàng)目副經(jīng)理、總工程師、項(xiàng)目經(jīng)理部各部門 及負(fù)責(zé)人、施工技術(shù)負(fù)責(zé)人、檢測(cè)員的崗位責(zé)任制,加強(qiáng)崗位責(zé)任制 的落實(shí)工作的檢查,項(xiàng)目經(jīng)理部檢查各部、各施工隊(duì)的質(zhì)量保證體系,施工隊(duì)檢查各施工組乃至各序操作人的質(zhì)量保證體系。
6、加強(qiáng)工地檢測(cè)的管理,確保儀器設(shè)備符合規(guī)定、檢測(cè)操作符合標(biāo)
準(zhǔn)、檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)可信。配備齊全的檢測(cè)、測(cè)量?jī)x器設(shè)備。儀器設(shè)備均經(jīng)過國(guó)家計(jì)量部門 標(biāo)定。操作人員熟悉檢測(cè)規(guī)程、操作步驟和注意事項(xiàng),并對(duì)所使用的 儀器設(shè)備性能完全了解,操作過程中檢測(cè)人員應(yīng)在規(guī)定范圍操作,保 證檢測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)可信,嚴(yán)禁偽造修改數(shù)據(jù)。
7、完善科技文件的管理制度,所有科技文件、科技材料及時(shí)歸檔,確保所提交的科技文件、材料(質(zhì)量保證資料)全面、真實(shí)、完整。建立健全完善的資料管理體系和資料流程,按照流程和分類對(duì)質(zhì)量保 證資料進(jìn)行上報(bào)、收集、整理、歸檔,上述過程,由工程部、質(zhì)檢部 組織人員對(duì)質(zhì)量保證資料的全面性、真實(shí)性、完整性、及時(shí)性進(jìn)行檢 查。焊 接 工 藝 規(guī) 程
1、基本要求: 1.1 鋼箱梁結(jié)構(gòu)件的所有焊縫必須嚴(yán)格按照焊接工藝評(píng)定報(bào)告所制定 的焊接工藝執(zhí)行。1.2 焊工應(yīng)經(jīng)過考試并取得合格證后方能從事焊接工作。焊工停焊時(shí) 間超過六個(gè)月,應(yīng)重新考核。1.3 焊縫金屬表面焊波均勻,無(wú)裂紋。不允許有沿邊緣或角頂?shù)奈慈?合溢流、燒穿、未填滿的火口和超出允許限度的氣孔、夾渣咬肉等缺 陷。焊接后應(yīng)等焊縫稍冷卻后再敲去熔渣。1.4、所有對(duì)接焊縫均為I級(jí)焊縫,必須焊透,咬合部分不小于0.2 mm。腹板與面板及底板之間貼角焊縫,并開坡口焊透,焊縫標(biāo)準(zhǔn)為I級(jí),支座處橫隔板與面底板及腹板為貼角焊縫,必須焊透,焊縫標(biāo)準(zhǔn)為I 級(jí)焊縫。其它橫隔板與腹板必須焊透,焊縫均為II級(jí)焊縫。1.5、所有 I、II 級(jí)焊縫都應(yīng)進(jìn)行外觀檢查,內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)以超聲波和
射線探傷為主。
2、焊接用材料: 2.1、所有水平對(duì)接焊縫用埋弧自動(dòng)焊,焊絲用 H08MnA,規(guī)格: φ4。焊劑 HJ350。《熔化焊用鋼絲》GB/T14957-94。2.2、腹板與頂板、底板,隔板與頂板、底板及加勁肋與各板的焊接 均采用 C02 氣保焊,焊絲為 ER50-6,焊絲直徑為φ1.2。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《焊 絲選用指南》 《氣體保護(hù)電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》。GB/T8110-1995。2.3 CO2 氣體保護(hù)焊的氣體純度應(yīng)大于 99.5%。
3、焊縫質(zhì)量要求: 3.1 試板焊接后對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查,不得有裂紋、未熔合、夾渣、焊瘤等缺陷,外觀質(zhì)量符合 TB10212-98 中表 4.7.11-1 的規(guī)定。3.2 焊縫無(wú)損檢驗(yàn) 3.3 無(wú)損檢驗(yàn)在焊接 24 小時(shí)后進(jìn)行。3.4 對(duì)接焊縫及熔透角焊縫應(yīng)符合 GB11345-89Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn); 頂板、底板、腹板的對(duì)接焊縫應(yīng)符合 GB11345-89Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn),腹板與頂板、底 板坡口角焊縫應(yīng)符合 GB11345-89Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn),橫隔板與腹板間坡 口角焊縫應(yīng)符合 JB/T6061-92Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。3.5 接頭力學(xué)性能試樣的制取及試驗(yàn) 3.5.1 接頭力學(xué)性能試驗(yàn)項(xiàng)目及試樣數(shù)量按 TB10212-98 的規(guī)定執(zhí)行,即: 試件型式 對(duì)接接頭試件 驗(yàn) 試驗(yàn)項(xiàng)目 接頭拉伸(拉板)試 1 試樣數(shù)量(個(gè))
焊縫金屬拉伸試驗(yàn) 接頭側(cè)彎試驗(yàn)① 低溫沖擊試驗(yàn)② 接頭硬度試驗(yàn) 熔透角焊縫、坡口角焊 縫、T 型接頭試件 焊縫金屬拉伸試驗(yàn) 接頭硬度試驗(yàn) 1 1 6 1 1 1 注:①側(cè)彎試驗(yàn)彎曲角度 α=180o。板厚≤16mm°時(shí),d=2a,板厚 >16mm 時(shí),d=3a。②低溫沖擊試驗(yàn)缺口開在焊縫中心及熱影響區(qū)(熔合線外 1mm)處各 3 個(gè)。3.5.2 焊接接頭力學(xué)性能的試樣的制取和試驗(yàn)按照 GB2649~2655-89 執(zhí)行。3.5.3 每一組試板進(jìn)行一次宏觀斷面酸蝕試驗(yàn),試驗(yàn)方法應(yīng)符合《鋼 的低倍組織及缺陷酸蝕試驗(yàn)方法》(GB226)的規(guī)定。另外,通 過斷面檢查,還應(yīng)滿足以下要求: 1)等厚或不等厚板對(duì)接焊縫,必須全熔透。2)熔透角焊縫必須全熔透。3)坡口角焊縫的熔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4、工藝要求 4.1、鋼箱梁零部件制作的切割、焊接設(shè)備其使用性能必須滿足要求。4.2、焊接時(shí),不得使用生銹的焊絲和受潮結(jié)塊的焊劑及熔燒過的渣 殼。4.3、焊絲在使用前應(yīng)清除油污、鐵銹,焊劑的粒度埋弧自動(dòng)焊宜用 1.0~3.0mm,埋弧半自動(dòng)焊宜用 0.5~1.5mm。4.4、為防止氣孔和裂紋的產(chǎn)生,焊條使用前應(yīng)按產(chǎn)品說(shuō)明書規(guī)定的 烘焙時(shí)間和溫度進(jìn)行烘焙,低氫型焊條經(jīng)烘焙后應(yīng)放入保溫桶內(nèi),隨 用隨取。4.5、施焊前,焊工應(yīng)復(fù)查焊件接頭質(zhì)量和焊區(qū)處理情況,當(dāng)不符合 要求時(shí)應(yīng)經(jīng)修整合格后方可施焊。4.6 施焊前應(yīng)對(duì)焊縫邊緣 30~50mm 范圍內(nèi)的鐵銹、油污、水分等雜 質(zhì)進(jìn)行清除和烘烤。4.7、對(duì)接接頭、T 型接頭、角接接頭及對(duì)接焊縫及對(duì)接和角接配合焊 縫,應(yīng)在焊縫兩端設(shè)置引弧板和引出板,其材質(zhì)和坡口形式應(yīng)與焊件 相同,引弧和引出的焊縫長(zhǎng)度:埋弧焊應(yīng)為 80mm 以上,手工焊和氣 保焊為 50mm 以上,焊接完畢應(yīng)采用氣割切除引弧和引出板,并應(yīng)磨平整,不得用錘擊落。4.8、為防止起弧坑缺陷出現(xiàn)在應(yīng)力集中的端部,角焊縫轉(zhuǎn)角處宜連 續(xù)繞角施焊,起落弧點(diǎn)距焊縫端全部宜大于 10 mm。4.9、每層焊接宜連續(xù)施焊,每一層焊道焊完后應(yīng)及時(shí)清理檢查清除 缺陷后再焊。施焊時(shí)母材的非焊接部位嚴(yán)禁引弧。4.10、總體組裝時(shí),則先將各小構(gòu)件焊接校正后再與底板和腹板焊接,對(duì)于底板、腹板之間焊接則需采用分段退焊法和合理的焊接順序等措 施,防止焊接變形。有頂緊要求的肋板,應(yīng)從頂緊端開始向另一端施 焊。4.11、定位焊縫所采用的焊接材料型號(hào)應(yīng)與焊件材質(zhì)相匹配,焊腳尺 寸不得大于設(shè)計(jì)焊腳尺寸的 1/
2、焊縫長(zhǎng)度為 50~100 mm 并應(yīng)在距 端部 30 mm 以上。4.12、焊縫出現(xiàn)裂紋時(shí),焊工不得擅自處理,應(yīng)查清原因,定出修補(bǔ) 工藝并經(jīng)批準(zhǔn)后方可處理。
4.13、焊接完畢,焊工應(yīng)清理焊縫表面的熔渣及兩側(cè)的飛濺物,檢查 焊縫外觀質(zhì)量,檢查合格后應(yīng)在兩端明顯部位打上焊工鋼印。其內(nèi)部 質(zhì)量的檢查應(yīng)在焊后 24 小時(shí)進(jìn)行。4.14、埋弧自動(dòng)焊焊接中不應(yīng)斷弧,如有斷弧則必須將停弧處刨成 1: 5 斜坡后在繼續(xù)搭接 50 mm 施焊。4.15、埋弧自動(dòng)焊焊劑覆蓋厚度不應(yīng)小于 20mm,埋弧半自動(dòng)焊不應(yīng) 小于 10 mm,焊接后應(yīng)稍冷卻再敲去熔渣。
5、工藝要點(diǎn): 5.1 本工程的接頭形式 5.1.1 對(duì)接焊縫 a.板單元制造中對(duì)接焊縫 1)底板對(duì)接; 2)頂板對(duì)接; b.工地連接對(duì)接焊縫 1)節(jié)段間頂、底板橫向?qū)雍缚p; 2)邊腹板、中腹板對(duì)接焊縫。3)邊縱腹板肋板嵌補(bǔ)段對(duì)接焊縫; 4)底板及頂板 T 型肋嵌補(bǔ)段對(duì)接焊縫。5.1.2 熔透角焊縫 a.節(jié)段整體焊接中熔透角焊縫 1)頂板與腹板間熔透角焊縫; 2)底板與腹板間熔透角焊縫; 3)橫隔板與腹板間熔透角焊縫; b 工地連接融透角焊縫 1)腹板與頂板及底板熔透角焊縫; 5.1.3 坡口角焊縫 a.節(jié)段整體焊接中坡口角焊縫 1)橫隔板與頂板間坡口角焊縫。2)橫隔板與底板間坡口角焊縫。3)挑梁與頂板、腹板及堵板角焊縫。5.1.4T 型角焊縫 a.板單元制造中 T 型角焊縫 1)T 型加勁肋角焊縫 b .梁段整體焊接和梁段間焊接 T 型角焊縫 1)橫隔板與底板間角焊縫; 2)T 型肋與底板間角焊縫; 3)T 型肋與底板角間焊縫; 4)腹板與縱向加勁板間角焊縫: 5)頂板與加勁板間間角焊縫: 6)支點(diǎn)處加勁板與底板間角焊縫: 7)支點(diǎn)處加勁板與腹板間角焊縫: 8)支點(diǎn)處加勁板與隔板間角焊縫 C 工地連接 T 型角焊縫 1)T 型肋嵌補(bǔ)段與頂板、底板角焊縫 2)腹板加勁肋嵌補(bǔ)段角焊縫 5.2 本工程擬采用的焊接方法 焊接方法 手工電弧焊 CO2 氣體保 護(hù)焊(底)板的組合焊 埋弧自動(dòng)焊平頂板、底板、適用位置平、橫、立、仰 施焊部位 附屬設(shè)施焊接 頂板、底板、對(duì)接縫組合焊的打底、平、橫、立、仰 腹板對(duì)接、橫隔板對(duì)接焊,腹板與頂 對(duì)接縫組合焊等
6、熔化焊縫缺陷返修: 6.1、焊縫表面缺陷超過相應(yīng)的質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)時(shí),對(duì)氣孔、夾渣、焊 瘤、余高過大等缺陷應(yīng)用砂輪打磨、鏟鑿、鉆等方法去除,必要時(shí)應(yīng) 進(jìn)行焊補(bǔ);對(duì)焊縫尺寸不足、咬邊、弧坑未填滿等缺陷應(yīng)進(jìn)行焊補(bǔ)。6.2、經(jīng)無(wú)損檢測(cè)確定焊縫內(nèi)部存在超標(biāo)缺陷時(shí),應(yīng)進(jìn)行返修,返修 應(yīng)符合下列規(guī)定:
1、返修前應(yīng)由施工企業(yè)編寫返修方案;
2、應(yīng)根據(jù)無(wú)損檢測(cè)確定的缺陷位置、深度,用砂輪打磨或碳弧 氣刨清除缺陷。
3、清除缺陷時(shí)應(yīng)將刨槽加工成四側(cè)邊斜面角大于 10°的坡口,并應(yīng)修整表面、磨除氣刨滲碳層。
4、焊補(bǔ)時(shí)應(yīng)在坡口內(nèi)引弧,熄弧時(shí)應(yīng)填滿弧坑;多層焊的焊層 之間接頭應(yīng)錯(cuò)開,焊縫長(zhǎng)度不小于 100mm。
5、返修部位應(yīng)連續(xù)焊成。如中斷焊接時(shí),應(yīng)采取后熱、保溫措 施,防止產(chǎn)生裂紋。再次焊接前宜用磁粉或滲透探傷方法檢查,確認(rèn) 無(wú)裂紋后方可繼續(xù)補(bǔ)焊;
6、焊縫 正、反面各作為一個(gè)部位,同一部位返修不宜超過兩次;
7、對(duì)兩次返修后仍不合格的部位應(yīng)重新制訂返修方案,經(jīng)工程 技負(fù)責(zé)人審批并報(bào)監(jiān)理工程師認(rèn)可后方可執(zhí)行;
8、返修焊接應(yīng)填報(bào)返修施工記錄及返修前后的無(wú)損檢測(cè)報(bào)告,作為工程驗(yàn)收及存檔資料。6.3、碳弧氣刨應(yīng)符合下列規(guī)定:
1、碳弧氣刨工必須經(jīng)過培訓(xùn)合格后方可上崗操作;
2、如發(fā)現(xiàn)“夾碳”,應(yīng)在夾碳邊緣 5~10mm 處重新起刨,所刨 深度應(yīng)比夾碳處深 2~3mm;發(fā)生“粘渣”時(shí)可用砂輪打磨。
7、鋼箱梁焊接順序: 7.1、焊縫標(biāo)準(zhǔn)和位置及焊角高度按設(shè)計(jì)焊接圖紙進(jìn)行焊接 7.2、根據(jù)以上質(zhì)量要求,總體裝配的焊接順序?yàn)椋?腹板與底板 板、頂板
8、焊接工藝 8.1、對(duì)接接頭埋弧自動(dòng)焊工藝參數(shù)見下表: 腹板與頂板 支點(diǎn)處加勁板 橫隔板與腹板 裝飾板 挑梁與腹 板厚
第四篇:焊接工藝規(guī)程
焊接工藝規(guī)程
一、材料介紹
1.Q345化學(xué)成分如下表(%):
元素
C≤
Mn
Si≤
P≤
S≤
Al≥
V
Nb
Ti
含量
0.2
1.0-1.6
0.55
0.035
0.035
0.015
0.02-0.15
0.015-0.06
0.02-0.2
Q345C力學(xué)性能如下表(%):
機(jī)械性能指標(biāo)
伸長(zhǎng)率(%)
試驗(yàn)溫度0℃
抗拉強(qiáng)度MPa
屈服點(diǎn)MPa≥
數(shù)值
δ5≥22
J≥34
σb(470-650)
σs(324-259)
其中壁厚介于16-35mm時(shí),σs≥325Mpa;壁厚介于
35-50mm時(shí),σs≥295Mpa
2.Q345鋼的焊接特點(diǎn)
2.1
碳當(dāng)量(Ceq)的計(jì)算
Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5
計(jì)算Ceq=0.49%,大于0.45%,可見Q345鋼焊接性能不是很好,需要在焊接時(shí)制定嚴(yán)格的工藝措施。
2.2
Q345鋼在焊接時(shí)易出現(xiàn)的問題
2.2.1
熱影響區(qū)的淬硬傾向
Q345鋼在焊接冷卻過程中,熱影響區(qū)容易形成淬火組織-馬氏體,使近縫區(qū)的硬度提高,塑性下降。結(jié)果導(dǎo)致焊后發(fā)生裂紋。
2.2.2
冷裂紋敏感性
Q345鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。
二、焊接施工流程
坡口準(zhǔn)備→點(diǎn)固焊→預(yù)熱→里口施焊→背部清根(碳弧氣刨)→外口施焊
→里口施焊→自檢/專檢→焊后熱處理→無(wú)損檢驗(yàn)(焊縫質(zhì)量一級(jí)合格)
三、焊接工藝參數(shù)的選擇
通過對(duì)Q345鋼的焊接性分析,制定措施如下:
1.焊接材料的選用
由于Q345鋼的冷裂紋傾向較大,應(yīng)選用低氫型的焊接材料,同時(shí)考慮到焊接接頭應(yīng)與母材等強(qiáng)的原則,選用E5015
(J507)型電焊條。
化學(xué)成分見下表(%):
元素
C
Mn
Si
S
P
Cr
Mo
V
Ti
含量
0.071
1.11
0.53
0.009
0.016
0.02
0.01
0.01
0.01
力學(xué)性能見下表:
機(jī)械性能指標(biāo)
σb(Mpa)
σs(Mpa)
δ5(%)
Ψ(%)
AkvJ-30℃
數(shù)值
440
540
164
114
2.坡口形式:(根據(jù)圖紙和設(shè)備供貨)
3.焊接方法:采用手工電弧焊(D)。
4.焊接電流:為了避免焊縫組織粗大,造成沖擊韌性下降,必須采用小規(guī)范焊接。具體措施為:選用小直徑焊條、窄焊道、薄焊層、多層多道的焊接工藝(焊接順序如圖一所示)。焊道的寬度不大于焊條的3倍,焊層厚度不大于5mm。第一層至第三層采用Ф3.2電焊條,焊接電流100-130A;第四層至第六層采用Ф4.0的電焊條,焊接電流120-180A。
5.預(yù)熱溫度:由于Q345鋼的Ceq>0.45%,在焊接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度T0=100-150℃,層間溫度Ti≤400℃。
6.焊后熱處理參數(shù):為了降低焊接殘余應(yīng)力,減小焊縫中的氫含量,改善焊縫的金屬組織和性能,在焊后應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行熱處理。熱處理溫度為:600-640℃,恒溫時(shí)間為2小時(shí)(板厚40mm時(shí)),升降溫速度為125℃/h。
四、現(xiàn)場(chǎng)焊接順序:
1.焊前預(yù)熱
在翼緣板焊接前,首先對(duì)翼緣板進(jìn)行預(yù)熱,恒溫30分鐘后開始焊接。
焊接的預(yù)熱、層間溫度、熱處理由熱處理控溫柜自動(dòng)控制,采用遠(yuǎn)紅外履帶式加熱爐片,微電腦自動(dòng)設(shè)定曲線和記錄曲線,熱電偶測(cè)量溫度。預(yù)熱時(shí)熱電偶的測(cè)點(diǎn)距離坡口邊緣15mm-20mm。
2.焊接
2.1
為了防止焊接變形,每個(gè)柱接頭采用二人對(duì)稱施焊,焊接方向由中間向兩邊施焊。在焊接里口時(shí)(里口為靠近腹板的坡口),第一層至第三層必須使用小規(guī)范操作,因?yàn)樗暮附邮怯绊懞附幼冃蔚闹饕颉T诤附右恢寥龑咏Y(jié)束后,背面進(jìn)行清根。在使用碳弧氣刨清根結(jié)束后,必須對(duì)焊縫進(jìn)行機(jī)械打磨,清理焊縫表面滲碳,露出金屬光澤,防止表層碳化嚴(yán)重造成裂紋。外口焊接應(yīng)一次焊完,最后再焊接
里口的剩余部分。
2.2
當(dāng)焊接第二層時(shí),焊接方向應(yīng)與第一層方向相反,以此類推。每層焊接接頭應(yīng)錯(cuò)開15-20mm。
2.3
兩名焊工在焊接時(shí)的焊接電流、焊接速度和焊接層數(shù)應(yīng)保持一致。
2.4
在焊接中應(yīng)從引弧板開始施焊,收弧板上結(jié)束。焊接完成后割掉并打磨干凈。
3.焊后熱處理:焊口焊接完成后應(yīng)在12小時(shí)內(nèi)進(jìn)行熱處理。如不能及時(shí)進(jìn)行熱處理應(yīng)采取保溫、緩冷措施。在進(jìn)行熱處理時(shí),應(yīng)采用兩根熱電偶測(cè)溫,熱電偶點(diǎn)焊在焊口的里外側(cè)。
Q345鋼的焊接溫度曲線如下圖
4.焊接檢驗(yàn)
根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求,焊口采用超聲波探傷法進(jìn)行檢驗(yàn),檢驗(yàn)比例為100%。
五、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理
1.編制詳細(xì)的焊接施工作業(yè)指導(dǎo)書。
2.全過程控制焊接工藝是確保質(zhì)量的核心。
每個(gè)柱接頭的焊接時(shí),應(yīng)有專人監(jiān)控焊接工藝,如焊工不按作業(yè)指導(dǎo)書施工應(yīng)立即終止焊接。在焊接過程中,熱處理人員應(yīng)全程監(jiān)控層間溫度,如超標(biāo)應(yīng)立即通知焊工暫停。
3.提高施工人員質(zhì)量意識(shí)是貫徹焊接工藝的關(guān)鍵
在施工前,進(jìn)行全員交底,并且開取施工工藝卡。交底中詳細(xì)講解焊接工藝特點(diǎn)及嚴(yán)格控制現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝的必要性和控制要點(diǎn)。
六、結(jié)論
按此焊接工藝措施施工,經(jīng)過實(shí)際施工的驗(yàn)證,此焊接工藝措施不僅能在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)對(duì)Q345鋼的焊接,而且能夠保證焊接質(zhì)量。
對(duì)Q345鋼,是一種可焊性很好的鋼材,采用埋弧焊絲H08MnA沒有問題。只是焊劑,所用的SJ301屬燒結(jié)焊劑,建議用熔煉焊劑HJ431完全滿足質(zhì)量要求,并且對(duì)焊劑的烘干要求也不是太高。q345鋼板也就是熱軋鋼16Mn,這種鋼的焊接性比較好,對(duì)焊接線能量的敏感性比正火鋼以及調(diào)質(zhì)鋼等小,在選擇焊接材料的時(shí)候除了要考慮強(qiáng)度匹配的問題,還要考慮熔合比和冷卻速度以及熱處理等方面因素。
q345鋼板埋弧焊是采用H08MNA和H08A,要具體情況而定。當(dāng)不開坡口對(duì)接焊時(shí),由于母材溶入量較多,用普通的低碳鋼焊絲H08A配合高硅高錳焊劑即能達(dá)到要求。如是大坡口對(duì)接焊時(shí),由于母材熔入量減少,如再用H08A就使焊縫的強(qiáng)度偏低,因此要采用含Mn高的焊絲H08MNA或H10Mn2來(lái)補(bǔ)充焊縫中的含Mn量。另外不開坡口的角焊縫時(shí),雖然母材的溶入量也不多,但是由于冷卻速度比對(duì)接焊接時(shí)大,因此在焊接的時(shí)候還是采用低碳鋼焊絲效果好些,如采用H08MNA或H10Mn2可能會(huì)引起焊縫強(qiáng)度偏高、塑性偏低的后果
焊接Q345R對(duì)應(yīng)的焊絲為H10Mn2
+SJ101或者H10MnSi+HJ431
表7
低合金高強(qiáng)鋼焊接材料的選用
鋼?號(hào)
強(qiáng)度級(jí)別
(MPa)
手弧焊
埋?弧?焊
電?渣?焊
CO2焊焊絲
焊條
焊劑
焊絲
焊劑
焊絲
09Mn2
09Mn2Si
09MnV
294
E43
HJ430
HJ431
SJ301
H08A
H08MnA
H10MnSi
H08Mn2Si
H08Mn2SiA
16Mn
16MnCu
14MnNb
343
E50
SJ501
薄板:H08A
H08MnA
HJ431
HJ360
H08MnMoA
H08Mn2Si
H08Mn2SiA
YJ502-1
YJ502-3
YJ506-4
HJ431
HJ430
中板開坡口對(duì)接
開I形坡口對(duì)接
SJ301
H08MnA
H10Mn2
HJ350
厚板深坡口
H10Mn2
H08MnMoA
15MnV
15MnVCu
16MnNb
392
E50
E55
HJ430
HJ431
開I形坡口對(duì)接
H08MnA
中板開坡口對(duì)接
H10Mn2
H10MnSi
HJ431
HJ360
H10MnMo
H08Mn2MoVA
H08Mn2Si
H08Mn2SiA
HJ250
厚板深坡口
HJ350
SJ101
H08MnMoA
15MnVN
15MnVNCu
15MnVTiRe
441
E55
E60
SJ431
H10Mn2
HJ431
HJ360
H10MnMo
H08Mn2MoVA
H08Mn2Si
H08Mn2SiA
HJ350
HJ250
SJ101
H08MnMoA
H08Mn2MoA
18MnMoNb
14MnMoV
14MnMoVCu
490
E60
E70
HJ250
HJ350
SJ101
H08Mn2MoA
H08Mn2MoVA
H08Mn2NiMo
HJ431
HJ360
H10Mn2MoA
H10Mn2MoVA
H10Mn2NiMoA
H08Mn2SiMoA
16Mn鋼的焊接工藝。
16Mn鋼屬于碳錳鋼,碳當(dāng)量為0.345%~0.491%,屈服點(diǎn)等于343MPa(強(qiáng)度級(jí)別屬于343MPa級(jí))。16Mn鋼的合金含量較少,焊接性良好,焊前一般不必預(yù)熱。但由于16Mn鋼的淬硬傾向比低碳鋼稍大,所以在低溫下(如冬季露天作業(yè))或在大剛性、大厚度結(jié)構(gòu)上焊接時(shí),為防止出現(xiàn)冷裂紋,需采取預(yù)熱措施。不同板厚及不同環(huán)境溫度下16Mn鋼的預(yù)熱溫度,見表8。
16Mn鋼手弧焊時(shí)應(yīng)選用
E50型焊條,如堿性焊條E5015、E5016,對(duì)于不重要的結(jié)構(gòu),也可選用酸性焊條E5003、E5001。對(duì)厚度小、坡口窄的焊件,可選用E4315、E4316焊條。
表8
焊接16Mn鋼的預(yù)熱溫度
焊件厚度(mm)
不同氣溫下的預(yù)熱溫度計(jì)(℃)
16以上
16~24
25~40
40以上
不低于-10℃不預(yù)熱,-10℃以下預(yù)熱100~150℃
不低于-5℃不預(yù)熱,-5℃以下預(yù)熱100~150℃
不低于0℃不預(yù)熱,0℃以下預(yù)熱100~150℃
均預(yù)熱100~150℃
16Mn鋼埋弧焊時(shí)H08MnA焊絲配合焊劑HJ431(開I形坡口對(duì)接)或H10Mn2焊絲配合焊劑HJ431(中板開坡口對(duì)接),當(dāng)需焊接厚板深坡口焊縫時(shí),應(yīng)選用H08MnMoA焊絲配合焊劑HJ431。
16Mn鋼是目前我國(guó)應(yīng)用最廣的低合金鋼,用于制造焊接結(jié)構(gòu)的16Mn鋼均為16MnR和16Mng鋼。
低溫用鋼的焊接工藝。
工作溫度等于或低于-20℃的低碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼稱為低溫用鋼,其牌號(hào)及成分,見表9。對(duì)低溫用鋼的主要要求是應(yīng)保證在使用溫度下具有足夠的塑性及抵抗脆性破壞的能力。
表9
低溫容器用鋼的牌號(hào)及成分
鋼
號(hào)
化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(%)
C
Mn
Si
V
Ti
16MnDR
09MnTiCuREDR
09Mn2VDR
06MnNbDR
≤0.20
≤0.12
≤0.12
1.20~1.60
1.40~1.70
1.40~
0.20~0.60
≤0.40
0.20~0.05
0.04~0.10
0.03~0.08
≤0.07
1.70
1.20~1.60
0.17~0.37
鋼
號(hào)
化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(%)
Cu
Nb
RE
S
P
≤
16MnDR
09MnTiCuREDR
09Mn2VDR
06MnNbDR
0.20~0.40
0.02~0.05
0.15(加入量)
0.035
0.035
0.035
0.030
0.035
0.035
0.035
0.030
低溫用鋼由于含碳量低,淬硬傾向和冷裂傾向小,所以焊接性良好。焊接時(shí),為避免焊縫金屬及熱影響區(qū)形成粗晶組織而降低低溫韌性,要求采用小的焊接線能量,焊接電流不宜過大,宜用快速多道焊以減輕焊道過熱,并通過多層焊的重?zé)嶙饔眉?xì)化晶粒,多道焊時(shí)要控制層間溫度不得過高,如焊接06MnNbDR低溫用鋼時(shí),層間溫度不得大于300℃。
焊接低溫用鋼的焊條,見表10。
表10
焊接低溫用鋼焊條
焊
條
牌
號(hào)
焊條型號(hào)
主
要
用
途
J506G
J507GR
W707
W707Ni
W907Ni
W107Ni
E5016G
E5015G
TW70-7Cu
E5515C1
E5515C2
TW10-7Cu
焊接-40℃工作的16MnDR
鋼
焊接-70℃工作的09Mn2V及09MnTiCuRe鋼
焊接-70℃工作的低溫鋼及2.5%Ni鋼
焊接-90℃工作的3.5%Ni鋼
焊接-100℃工作的06MnNb、06AINbCuN及3.5%Ni鋼
低溫用鋼焊后可進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理,以降低焊接結(jié)構(gòu)的脆斷傾向。
3)埋弧焊焊接材料的選配:
鋼材
焊劑型號(hào),焊絲牌號(hào)
牌號(hào)
等級(jí)
Q235
A、B、C
F4A0——H08A
D
F4A2——H08A
Q345
A
F5004——H08A,F5004——H08MnA,F5004——H10Mn2
B
F5014——H08A,F5014——H08MnA,F5014——H10Mn2
F5011——H08A,F5011——H08MnA,F5011——H10Mn2
C
F5024——H08A,F5024——H08MnA,F5024——H10MnA
F5021——H08A,F5021——H08MnA,F5021——H10MnA
D
F5034——H08A,F5034——H08MnA,F5034——H10MnA
F5031——H08A,F5031——H08MnA,F5031——H10MnA
E
F5041
第五篇:焊接工藝紀(jì)律
關(guān)于在項(xiàng)目部嚴(yán)格執(zhí)行焊接施工工藝紀(jì)律的通知
山東振遠(yuǎn)建設(shè)工程有限公司:
簽發(fā):
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)焊接管理需要和實(shí)際施工情況,為控制低溫再熱器及省煤器的焊接質(zhì)量,嚴(yán)格按照公司作業(yè)指導(dǎo)書制定焊接工藝進(jìn)行施工,依據(jù)公司焊接過程管理程序的相關(guān)規(guī)定,特制定此焊接施工工藝紀(jì)律,以嚴(yán)肅現(xiàn)場(chǎng)焊接施工工藝和現(xiàn)場(chǎng)管理,確保本工程各項(xiàng)焊接施工質(zhì)量。
1.管理范圍:此焊接施工工藝紀(jì)律,針對(duì)民權(quán)項(xiàng)目部?jī)?nèi)所有現(xiàn)場(chǎng)焊接施工項(xiàng)目及焊接相關(guān)人員。
2.項(xiàng)目施工前由公司技術(shù)人員負(fù)責(zé)編制焊接或熱處理作業(yè)指導(dǎo)書,并進(jìn)行技術(shù)交底和交底簽證后,方可從事相應(yīng)項(xiàng)目的焊接及熱處理作業(yè);焊口預(yù)熱或熱處理作業(yè)前,由公司焊接(熱處理)技術(shù)人員編制熱處理工藝卡由技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后,熱處理人員依據(jù)《焊接熱處理工藝卡》進(jìn)行熱處理作業(yè)。
3.焊接作業(yè)人員須嚴(yán)格按照經(jīng)審批的焊接作業(yè)文件以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)章、制度、交底要求等進(jìn)行焊接作業(yè),如有違反,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)將給予200元/次的罰款。4.持證上崗管理:所有進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)焊接人員(從事鍋爐受熱面作業(yè))必須經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考核合格后,持證上崗,且不得超越其考核合格項(xiàng)目(允許施焊范圍)進(jìn)行焊接。5.焊接時(shí),焊縫內(nèi)嚴(yán)禁填塞異物;焊接引弧須在焊縫坡口內(nèi)進(jìn)行,坡口必須打磨干凈,露出金屬光澤;嚴(yán)禁在管道、支架或設(shè)備上隨意引弧或試驗(yàn)電流;氣割件須打磨、清理干凈氧化物后方可進(jìn)行焊接;焊后,及時(shí)清理熔渣,并對(duì)所焊焊縫進(jìn)行自檢。
6.用于集箱的焊口的焊接材料,應(yīng)按要求烘烤,帶保溫筒領(lǐng)取焊接材料,保溫筒到現(xiàn)場(chǎng)后立即接通電源,焊條隨用隨取。焊工在使用前應(yīng)先確認(rèn)焊接材料是否正確,避免導(dǎo)致錯(cuò)用焊材情況,錯(cuò)用材料將給與當(dāng)事人500元的罰款。
7.現(xiàn)場(chǎng)疏水管道恢復(fù),應(yīng)先進(jìn)行光譜分析后,再進(jìn)行焊接,防止焊材錯(cuò)用。8.焊工在焊接時(shí)及焊后未對(duì)焊縫認(rèn)真自檢,致使焊縫存有:脫節(jié)、超標(biāo)咬邊、超標(biāo)錯(cuò)口或彎折、坡口未熔合、嚴(yán)重未焊透、砂眼、焊瘤、藥皮未清理、低于母材、尺寸不夠等表面缺陷。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的上述問題,將視情況而定,給與返工、整改,拒不整改者將給與200~500元罰款,并清除出民權(quán)項(xiàng)目部。
9.焊接作業(yè)人員須服從焊接管理人員(包括業(yè)主等相關(guān)管理人員)的質(zhì)量、技術(shù)管理、監(jiān)督,對(duì)于拒絕接受管理者,將給與500元/次的罰款,并清除出民權(quán)項(xiàng)目部。
10.水壓試驗(yàn)焊口要求無(wú)泄漏,對(duì)于水壓焊口的泄露處罰,將根據(jù)業(yè)主對(duì)公司的考核及影響,公司將加倍處罰,并從工程款中扣除。
11.本焊接施工工藝紀(jì)律自簽發(fā)之日起生效,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況及時(shí)補(bǔ)充修改。
民權(quán)檢修維護(hù)項(xiàng)目部
2012年04月29日
抄送:山東振遠(yuǎn)建設(shè)工程有限公司 抄報(bào):項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)