焊接技术交流

1、 焊接技术应用中心（FATC) 对唐山松下的关注和支持！12007年我国以4.89亿吨再次成为全球第一大粗钢产量生产国 每年钢产量的40到50需要进行焊接加工，即约2.5亿吨钢的产品是通过焊接加工完成的。曹妃甸容积为5500M 亚洲第一大炼钢高炉 焊接在国民经济建设中的重要地位 由于焊接结构具有重量轻、成本低、质量稳定、生产周期短、效率高、市场反应速度快等优点，焊接结构的应用日益增多。 焊接技术已经广泛应用于制造、加工、建筑、能源、船舶、航空航天等各个领域，涵盖了传统产业和高新技术产业。 2 我国在大型焊接钢结构的开发与应用方面 有的项目已成为世界第一 长江三峡水利工程中电站的水轮机转轮，是世

2、界最大、最重的不锈钢焊接转轮 上海卢浦大桥，全长3,900m，跨度550m，为世界跨度最大的全焊钢结构拱桥，用3.4万吨厚度为30-100mm的细晶粒钢焊接 造船业在过去的20年里有了很大的发展，造船的总吨位达到500多万吨，成为世界的第三造船大国。 焊接（到2020年）仍将是制造业的重要加工技术它是一种精确、可靠、低成本，并且是采用高科技连接材料的方法。目前还没有其它方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊的产品增加更大的附加值。3 “神舟”号载人飞船都曾在这个模拟舱中进行过试验。在铝合金、钛合金焊接方面的成就集中体现在航空、航天工业产品的发展。 焊接制造了总重量达千吨级、壁厚28

3、0mm的大型热壁加氢反应器 我国焊接生产的总体机械化、自动化率较低，仅能达到35%左右，而世界工业发达国家一般都在60%以上 天然气西气东输管道全长约4300km，X70钢，直径1016mm的焊接管，西气东输二线管道，X80钢，全长约10000km，直径1219mm，已经开工。我国只是一个焊接大国，还远不是一个焊接强国 “神舟”4 号飞船返回地面4焊接新技术新材料新工艺新机具企业技术实力、竞争实力同行业率先应用发展长周期安全稳定运行有力保证(焊接结构强度、韧性、疲劳寿命、耐腐蚀性能等)优质、高效、低成本化焊接 与时俱进，推广“四新”，不断提高焊接技术水平。 焊接技术与车辆焊接结构的产品质量息息

4、相关5电弧焊接工艺及工程案例 与大家一起探讨松下焊接（中国）技术应用中心2008. 1. 高强钢焊接工艺及工程案例 与大家一起探讨6高强钢的发展及对焊接性的要求 管线钢、压力容器用钢、舰艇钢、桥梁钢、建筑结构钢、铁路重轨钢、电力及化工石油设备、汽车车辆、工程机械、海上采油平台钢等多种焊接结构用钢均已开始采用高强钢。 其中管线钢是高强钢中发展最早、应用最成熟的钢种。 应用高强钢能够减轻焊接结构的质量，节约材料和缩短焊接工期；使焊接产品和结构不但经济，而且可以提高生产效率和使用性能。 高强钢的焊接性和结构的可靠性及安全性是高强钢应用的重要课题。7高强钢的设计思想(高强与高韧性匹配) 过去传统高强钢

5、只注重钢材本身的性能，对焊接性考虑很少，而高强钢则是从提高钢的强韧性及改善焊接性两个方面入手解决新钢种的冶金问题。 (1) 成分设计思想 打破传统的C、Mn、Si系钢的设计思想，而是采用降碳、多种微量元素（如V、Nb、Ti、Cu、Re、B等）合金化，并通过控轧控冷（TMCP）工艺提高强度，保证综合的力学性能。该类钢种具有如下成分特征： 降碳，是为了改善塑性、韧性和焊接性 碳是最主要的强化元素，但会强烈的恶化塑韧性和焊接性。因此，新钢种都严格控制碳含量，如X70、X 80钢中的碳含量小于0.07，有的甚至达到超低碳（0.03%以下)水平。8 微合金化技术 通过向钢中加入少量合金元素如Ti、V、N

6、b、Al、Re、B等细化晶粒、净化基体，并实现沉淀强化 细小弥散的碳氮化物、氧化物如TiN、Ti(C、N)、TiO等,其中Ti的细化晶粒作用最强 。 高洁净化：通过精炼，清除杂质，净化基体，控制S、P、O、N、H 的含量。钢中杂质： 普低钢： S+P+O+N+H250PPm 经济洁净钢: S+P+O+N+H120PPm 超洁净钢: S+P+O+N+H 50PPm现在我国微合金钢杂质含量水平: w(S) 、w(P) 30 PPm w(O) 10 PPm w(H) 1 PPm9(2) 轧钢工艺 采用控轧控冷（TMCP）新技术，即控轧后立即加速冷却，以细化晶粒，在提高强度的同时提高塑韧性。 传统的细

7、晶粒钢：晶粒直径 99.98% CO2 )MAG （7595% Ar + 25 5 % CO2 ) 标准 （80%Ar + 20%CO2 )MIG ( 99.99%Ar )(98.00% Ar+2.00%O2 )(95.00%Ar +5.00%CO2 )23 GMAW法的焊接工艺参数：影响GMAW法焊缝熔深，焊道几何形状和焊接质量的工艺参数： 1. 焊接电流（送丝速度） 6. 焊枪工作角 2. 电弧电压（熔化功率和弧长） 7. 焊枪行走角 3. 焊接速度 （线能量） 8. 焊接接头位置 4. 焊丝伸出长度 9. 焊丝直径 5. 极性（直流反接） 10.保护气体成分和流量 24焊丝头与母材发生短

8、路并向前过渡熔滴从焊丝头滴落并向前过渡（射滴过渡）熔滴过渡:CO2/MAG焊接、脉冲MIG/MAG焊接25 焊接材料选用原则：焊接性 （接合性能、实用性能）工艺性 （操作性能、成形性能）经济性 （生产效率、消耗费用） 注意因素： 1 母材的化学活性 2 不应追求焊缝成分与母材成分相同 3 焊缝成分不等于焊接材料成分 4 正确遵循技术标准. 5 等强性、 等韧性、 熔合比、 26 CO2焊接时成分的变化（质量分数）对象CMnSiNiMoVN母材0.151.540.51-0.530.030.017焊丝08Mn2SiNiMo0.061.500.502.000.43-熔敷金属0.061.020.281

9、.500.38-焊缝金属0.091.310.441.110.490.030.017CO2 焊接 15MnMoVN27 气体保护焊实芯焊丝28 保护气体与焊丝组合- 对焊缝韧性的影响气体组成29焊丝对CO2焊接接头的影响CO2焊接接头韧性值偏低,是由于选用焊丝中Mn/Si比值较高带来的影响纯CO2气保焊选用ER50-6焊丝,熔敷金属Mn1.0%,Si0.4%,强韧比性能良好混合气保焊(MAG)选用ER50-3 Mn偏低的焊丝 两者不能相互替代30MG-51T实心焊丝的适用范围 屈服强度 抗拉强度 延伸率 冲击韧性 s（MPa）b（MPa） （%） Akv（J）焊接方法 (常温）（-29）CO2

10、460 560 32 110 70MAG 520 600 31 160 9031Domex700MC低合金高强钢的焊接 根据“低强匹配”的原则选择焊接材料。分别选用ER50-6实心焊丝和E91T1-B3药芯焊丝的焊接工艺。在焊前不预热、焊后不热处理、焊接线能量8-12kJcm条件下用实心焊丝CO2气体保护焊进行多层多道焊； 在焊前预热、焊后进行后热处理、焊接线能量10-15kJcm条件下用药芯焊丝CO2气体保护焊焊接。两种工艺焊接性良好 ，获得满意的综合机械性能。采用CO2气体保护焊时，接头热影响区的组织、性能优于埋弧焊 。 32塔吊臂800MPa高强钢 H80/D80的焊接 在低碳锰钢的基础

11、上通过加入适量的Cr,Ni,Mo,Cu等元素和V，Nb,Ti,B等微合金元素经热处理强化而成。焊接过程中如果热输入集中或冷却速度较低，在焊接热影响区易发生软化或脆化现象，若冷却速度较快，焊接热影响区易发生淬硬组织，有出现冷裂和韧性下降的倾向。焊前预热，改善母材金属的焊接性，延缓冷却过程，利于焊缝中氢的析出，降低接头内部的残余应力。低热输入，小参数焊接。利于控制熔池形状，降低缺陷几率，减小变形，同时能细化晶粒，改善焊缝宏观组织；采用多层多道焊工艺，每层焊道的厚度不超过3.5mm。控制层间、道间温度，利用H80钢“自回火”特性改善焊缝微观组织，获得良好的强韧性能。接头焊缝“残余应力不得大于屈服点的

12、5%，残余应力不合格时，应进行焊后热处理” 33WELDOX960低合金高强钢的焊接WELDOX960低合金高强钢，具有细晶粒、超洁净度、高均匀性、高强度、高韧性和良好综合性能。“低强匹配”原则选用瑞典生产的ED-FK 1000高强焊丝+（Ar+CO2）混合气体保护焊工艺。预热温度、焊接热输入和后热温度等工艺因素对接头强度、弯曲性能和热影响区冲击韧性的影响。预热75、焊接线能量1012KJ/cm、层间温度8085的条件下进行多层多道焊接。冷裂和热裂敏感性小，接头屈服强度为928.8Mpa，失强率14.2， 34奥运国家体育场(鸟巢）钢结构工程YM-500CL5焊机被专家组指定为专用焊机35 焊

13、接质量保证五环节： 人 - 高超的焊工技能和实践经验 机 - 高品质、高可靠性的焊机性能 料 - 高质量的焊接材料 法 - 严格的工艺规范. 技术标准。 环 - 良好的焊接环境36焊接工艺评定在焊接技术工作中的实际地位大致有八个方面的工作（1）对金属材料的焊接性进行评定。（2）对拟定的焊接工艺进行评定。（3）对焊接材料进行复检。（母材、焊材）（4）对焊接设备（包括辅机）的性能进行评定。（5）对焊工的技能进行培训和考核。（6）组织工程（产品）施工（生产），实施焊接方案 中的一切规定。（7）对焊接质量进行检验（NDT）（8）对焊接工程的失效进行分析和处理。37奥运体育场钢结构焊接试验试件组对和预热

14、110mm半V型坡口接头形式 Q460E-Z35钢（Cep0、47%）模拟刚性固定焊接工艺评定试验23项，其它焊接工艺评定试验184项，全部合格。板厚：110mm.规格1000*650mm.加垫板间隙：8mm ；单边V形坡口35 ；预热150- 180 层 温：15025。焊丝JM-68、1.2 CO2气体保护38仰焊操作试验焊缝焊缝超声波检验机械性能试件奥运体育场钢结构焊接试验39 奥运国家体育场4.2万余吨钢结构焊接前举办了多期焊工强化培训班，强化培训A证焊工165人；从人、机、料、法、环五大环节上保证了焊接施工质量。奥运体育场钢结构焊工强化培训40立焊、全位置CO2/MAG焊操作技术 咬

15、边正月牙形锯齿形反月牙形三种运枪轨迹图及焊缝成形截面图示41高强钢MAG焊接工艺1.预热温度T=100-150 整体预热+局部火焰预热2.焊接线能量的控制：E17KJ/cm（焊接电流、电压、焊接速度三者关系）3. 焊接工艺评定： 评定焊接接头的强度、塑性、冲击韧性等。4.依据焊接工艺评定数值，制定焊接工艺规程（WPS）指导焊接生产。5.数字联网监控焊接规范在焊接工艺评定范围内，保证焊接接头质量的一致性。6.3米高强钢煤矿液压支架液压支架全数字焊机MAG焊接现场超规范焊接自动报警电脑监控软件正在统计监控数据 全数字焊机联网监控的应用作用42高强钢混凝土泵车泵车臂架焊接结构钢材：WELDOX 90

16、0低碳低合金调质高强钢钢板板厚：6、8、15、20、30mm。 焊丝：实心焊丝 ER100S-G、ER120S-G 1.2保护气体：85%Ar+15%CO2。泵车回转支架泵车臂架焊接现场43 预热温度和焊接线能量的确定 预热温度的确定：焊接裂纹小铁研试验法分不预热、T=75、 T=100、T=150 四组试件，查表面裂纹率、断面裂纹率、根部裂纹率。预热方法的选择：整体预热+局部火焰预热相结合 。焊接线能量的控制：Q17KJ/cm（焊接电流、电弧电压、焊接速度三者匹配关系）。 焊接工艺评定： MAG（实心焊丝）方法工艺评定，评定焊接接头的强度、朔性、冲击韧性、硬度值。依据焊接工艺评定数值，制定焊

17、接工艺规程（WPS）指导焊接生产。44 356*12压力管道对接焊；实心焊丝MAG焊； 水平固定焊；350GR3全数字CO2/MAG焊机； X光射线探伤6张片全部级 。各项机械性能指标达到JB4708-2000标准，评定合格管道焊接试件实物管道焊缝外观成形 管道内口背透焊缝成形 压力管道焊接工艺评定弯曲拉伸面拉伸试样(a).焊缝区200倍组织(b).熔合线区200倍组织(c).热影响区200倍组织(d).母材区200倍组织冲击试样金相检测显示: 45全数字焊机的应用实例（焊工比赛成绩突出） 07年10月日立建机株式会社选拔了23名来自美国、加拿大、中国、荷兰、印度、印尼、日本、南非八个国家的焊

18、工精英，举行了第四届焊工技能大赛。首次全部采用松下500GM3全数字CO2/MAG焊机。2名中国焊工选手考取第一名（并列）。 水压试验检查合格率由上一届的57%，提高到70%。 07年4月全国第八届焊工比赛中，船舶重工李震，选用松下350GR3焊机，焊接45固定管道对接焊，CO2药芯焊丝，考取该项目的最高分（95分）获得该项目第一名。 东道主：化学工程公司（化三建）6名选手全部选用350GR3焊机考取团体总分第二名。 在日本第52届全国焊接技术比武大会上，参赛选手通过选用350GR3焊机获得了日本第一名。赛前演示500GM3焊机试件焊缝美观漂亮焊工比赛现场46焊接技能培训工位松下焊机青岛培训中

19、心焊接高技能人才培训中心焊接技能操作练习焊机操作维修培训焊接机器人培训及试件展示埋弧焊机及工艺培训47电弧焊接工艺及工程案例 与大家一起探讨松下焊接（中国）技术应用中心2008. 1. 铝及铝合金的MIG/TIG 焊接工艺及工程案例 48 铝及铝合金脉冲MIG焊接工程案例简介铝合金高压开关件的MIG+TIG重熔焊接铝及铝合金罐车的焊接（双面焊接 X光探伤，纵缝、环缝自动焊）铝合金船体及铝结构件的焊接铝合金幕墙、广告牌的焊接铝合金家具、按摩椅等的焊接铝合金机车的焊接 等等 铝合金对接焊缝自动焊工艺设备MIG/TIG工艺焊接的铝合金罐车 铝合金游船200-350km/h铝合金机车49 铝及铝合金的

20、焊接性铝及铝合金的熔点低（纯铝 660），表面生成高熔点氧化膜（ AL2O3 2050），容易造成焊接未熔合、夹杂、气孔等焊接缺陷。低熔点共晶物和焊接应力，容易产生焊接热裂纹。氢在铝的液态和固态的溶解比相差20倍左右，焊缝容易产生氢气孔。铝的导热性是钢的3倍，焊缝熔池的温度场变化大，控制焊缝成型的难度较大。铝合金焊接接头软化严重，强度系数低。50 铝及铝合金的脉冲MIG焊接工艺铝合金船体的MIG焊接（母材5083 焊丝5183）铝合金机车的MIG焊接（母材6005A/7005等 焊丝5356）石化乙烯的聚丙烯料仓（母材LF2 焊丝S331）铝及铝合金罐车的MIG焊接（母材L2/LF5 焊丝S3

21、01/S331）1.0 mm厚度铝板 1.2焊丝焊接400GE2全数字脉冲MIG一体焊机400GE2脉冲铝MIG焊接能够实现铝合金焊缝的技术、质量要求。 1脉冲1熔滴（射滴过渡）铝合金焊缝X光探伤级无缺陷（底片）低脉冲（双脉冲）鱼鳞纹焊缝51400GE2脉冲MIG焊机 原焊接方法 :交流TIG+手动添丝 , 焊接电流200A，焊前需要预热100-150，焊缝不能一次焊完，中间有接头,焊接速度60cm/min。改用脉冲MIG焊后的工件焊接效果铝合金散热器脉冲MIG焊缝 对比结果 : 焊接速度提高了30%，操作更容易，降低了劳动强度，对焊材（钨极，填充金属等）的消耗也更少，经过断面的观测和打压实验

22、，均达到了技术标准要求。 脉冲MIG规范：焊接电流120A，配1.6的5356铝镁焊丝，焊接速度：90cm/min ，可架焊接小车实现自动化焊接，提高效率2倍。汽车铝散热器的工艺改进工件宏观金相检验合格52铝合金脉冲MIG焊缝发黑的原因分析1. 这种现象是由于气体保护不良引起的。2. 由于保护不良造成熔池表面氧化，生成氧化铝。3. 空气或保护气体中的二氧化碳，被高温铝原子还原生成碳，形成碳黑层。4. 总是偏向焊缝一侧，是由于焊接工人操作手法（焊枪工作角、行走角不正确）造成的1、 铝镁合金焊丝，含镁量4.5-5.5%，焊接时有氧化镁（黑灰层）喷射于焊缝两侧 。2、纯铝和铝硅、铝锰焊丝焊缝发黑轻微

23、。纯铝槽车大罐的纵缝和环缝53低脉冲（双脉冲）的效果及规范设置 铝合金油箱 MIG专机焊接工艺1、焊丝：1.6 5356 中脉冲2、低脉冲设置：低脉冲等级 20、低脉冲频率 3Hz、 低脉冲 比率 50%3、脉冲电流：Ip= +10 基值电流：Ib=20 脉冲频率：F=+104、自动焊 干伸长度：20mm5、焊接电流：I=7078A 电弧电压：U=1819V 6、 焊接速度：V=40cm/min 日产量：100110台 5万台/年 铝合金油箱TIG专机焊接工艺1. 焊机：300WX4脉冲TIG焊机2. 焊丝：1.6 53563. 交流低频脉冲设置：低脉冲频率 8Hz、 低脉冲比率 50%4.

24、脉冲电流：Ip= 150170A 基值电流：Ib=1015A 6.自动焊连续送丝、钨极伸出长度：6-8mm 2.4钨极7. 焊接速度：V=20cm/min 日产量：4050台54铝交流TIG双人双面共熔池同步焊接工艺双人双面共熔池同步焊接作业 两名焊工分别在焊件的正面和背面同步进行自下而上的手工TIG立焊、同方向的TIG横焊。 正面焊工填丝，背面焊工保护加热自熔；确保双面焊缝成形美观，焊透性好，气孔少，探伤合格率高；工件变形小，焊接效率高。 500WX4交直流脉冲TIG焊机能够满足此工艺技术要求。500WX4交直流脉冲TIG焊机组合焊缝成形美观背面自熔焊缝有交流协调控制的对应波形图无交流协调控

25、制的波形图 正面填丝焊缝两台500WX4后部连接协调线及插头55交流输出频率的应用70Hz能够较广泛地用于纯铝和铝合金的焊接100Hz6000（铝镁硅合金） 系列7000（铝铜镁锌合金）系列铝青铜高质量焊接电弧集中性好56 实现铝材高品质焊接混合TIG交流标准TIG交流硬性TIG交流柔性TIG 由于具有从薄板到厚板的铝材焊接适用波形，因此可实现最佳焊接品质及作业性能优越的焊接四种焊接模式可供选择混合模式（适合角缝焊接和立焊）交流标准模式（从薄板到厚板均可对应）交流硬性模式（薄板对接缝隙焊接）交流柔性模式（对应较宽焊缝要求）57电弧焊接工艺及工程案例 与大家一起探讨松下焊接（中国）技术应用中心2

26、008. 1. 高强钢焊接接头 缺欠（缺陷）分析 58优质焊缝的形成- 须明确两种质量标准QA-质量控制管理标准QB-断裂韧度控制标准 两种质量标准（IIW-V）：59焊接缺欠分类： 从表观上分类（广义的缺欠） 成型缺欠：咬边、焊瘤、余高、未焊透， 错边、焊脚尺寸不足、变形结合缺欠：裂纹、气孔、未熔合性能缺欠：硬化、软化、脆化、 耐蚀性恶化、疲劳强度下降 60热影响区特点之一：硬化 例 ：碳当量对高强钢热影响区硬化的影响61 热影响区特点之一：硬化 例：工艺参数对高强钢热影响区硬化的影响 16Mn-SMAW=16mmW I - 熔合线62 焊接缺欠分析： 焊缝热裂纹（结晶裂纹） 冶金因素： 限

27、制杂质（特别是S) 调整焊缝成分 工艺因素： 控制成型系数 =B/H 降低熔合比（减少母材的影响） 限制熔池过热63铝合金接头中的结晶裂纹 铝合金接头中的结晶裂纹热裂纹，发生在低熔点共晶物集聚区“液固”双相区，在焊接应力的作用下发生纵向开裂。64产生冷裂纹的三要素： 焊接接头中产生淬硬的马氏体组织 焊接接头中扩散氢HD 含量高 焊接接头中有较高的残余应力 冷裂纹评定方法：碳当量估算法斜 Y 抗裂性试验法 等冷裂纹敏感指数估算法 （PC）65焊接缺欠分析： 高强钢焊接冷裂纹 冷裂三要素： 敏感组成 Pcm ； 扩散氢 HD ；拘束度 RF 冷裂敏感组成 Pcm 冷裂敏感指数 PW 66低合金钢焊

28、接防止冷裂纹的工艺措施建立低氢的焊接环境制定合理的焊接工艺和焊接顺序 焊接方法的选择 焊接热输入量的选定 焊接顺序的制定焊前进行预热和控制层间温度（100150）焊后立即作低温后热处理（150200*2h）焊后立即进行消氢处理（300400*2h）焊后消应热处理（600-650*2h） 67 焊接缺欠分析： 焊缝气孔 气孔形成的条件 Ve R Ve-气泡浮出速度 R焊缝凝固速度 气孔类型 析出型气孔-溶解度突变的气体 H N 反应型气孔-熔池反应生成溶解度极低的气体 CO：FeO+C=（FeO）+CO68MIG焊接铝合金的气孔 铝冷却速度快，溶入的气体来不及逸出，形成粗大孤立的皮下气孔。主要是氢气孔。焊缝气孔的产生原因：母材表面有氧化膜、结晶水，油污等。焊丝质量太差，表面有氧化膜。电弧电压过高，电弧保护不好。气体纯度低，含有杂质。喷嘴保护气态层流不好。691.施工环境：湿度、温度；风速、风向、作业场地；2.焊丝：内部含水量、表面状态、保存场所、保存时 间、操作过程；3.母材：种类、内部