焊接技术课件

1H412030焊接技术1H412031焊接材料与设备选用原则一、焊接材料的分类与选用原则(一）焊条1.焊条的分类(1)按药皮成分可分为：不定型、氧化钦型、钛钙型、氧化铁型、低氢钾型、低氢钠型、纤维类型、石墨型、钛铁矿型、盐基型等十大类。(2)按焊渣性质可分为：酸性焊条、碱性焊条两大类。(3)按焊条用途可分为：结构钢焊条、钼及钼合金焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝铝合金焊条和特殊用途焊条等十大类。(4)按特殊性能分为：超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、底层焊条、铁粉高效焊条、抗潮焊条、水下焊焊条、重力焊焊条、仰焊焊条等。2.焊条的选用原则(1)考虑焊缝金属的力学性能和化学成对于普通结构钢，通常要求焊缝金属与母材等强度，应选用熔敷金属抗拉强度等于或稍高于母材的焊条。对于合金结构钢有时还要求合金成分与母材相同或接近。在焊接结构刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹的不利情况下，应考虑选用比母材强度低的焊条。当母材中碳、硫、磷等元索的含量偏高时，焊缝中易产生裂纹，应选用抗裂性能好的低氢型焊条。(2)考虑焊接构件的使用性能和工作条件：对承受动载荷和冲击载荷的焊件，除满足强度要求外，主要应保证焊缝金属具有较高的塑性和韧性，可选用塑、韧性指标较高的低氢型焊条。(3)考虑焊接结构特点及受力条件：对结构形状复杂、刚性大的厚大焊件，在焊接过程中，冷却速度快，收缩应力大，易产生裂纹，应选用抗裂性好、韧性好、塑性高、氢裂纹倾向低的焊条。如低氢型焊条、超低氢型焊条和高韧性焊条等。(4)考虑施焊条件：当焊件的焊接部位不能翻转时，应选用适用于全位置焊接的焊条。对受力不大、焊接部位难以清理的焊件，应选用对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条。(5)考虑生产效率和经济性：在酸性焊条和碱性焊条都可满足要求时，应尽量选用酸性焊条。(二）焊丝分实心焊丝和药芯焊丝。1.实心焊丝：分钨极惰性气体保护焊和熔化极惰性气体保护焊。3.药芯焊丝与手工焊条和钨极惰性气体保护焊丝的比较。(1)优势：1)提高了焊缝质量，也提高了生产效率，节约了能源。2)对各种钢材的焊接适应性强，3)工艺性能好，焊缝成形美观。4)熔敷速度快，生产效率高。5)可用较大焊接电流进行全位置焊接。(2)缺点：1)焊丝制造过程复杂。2)焊接时，送丝较实心焊丝困难。3)焊丝外表容易锈蚀，粉剂易吸潮，因此对药芯焊丝保存和管理的要求更为严格。(二）保护气体1•惰性气体：主要有氩气和氦气及其混合气体，用以焊接有色金属、不镑钢和质量要求高的低碳钢和低合金钢。3.C02气体：是唯一适合于焊接的单一活性气体，C〇2气体保护焊具有焊速高、熔深大、成本低和全空间位置焊接，广泛应用于碳钢和低合金钢的焊接。(四）焊剂2.焊剂的作用：焊剂在焊接电弧的高温区内熔化反应生成熔渣和气体，对熔化金属起保护和冶金作用。二、常用的焊接设备及选用原则(一）焊接电源3.直流弧焊发电机其稳弧性好、经久耐用、受电网电压波动的影响小，但制造较复杂，消耗材料较多，空载损耗大，已被列入淘汰产品。(二）焊机2.常用的焊机(1)埋弧焊机特性1)生产效率高、焊接质量好、劳动条件好。2)主要适用于平位置（俯位)/焊接。3)难以焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合金。4)适用于长缝的焊接。5)不适合焊接薄板。(2)钨极氩弧焊机特性1)焊缝致密，机械性能好。2)明弧焊，观察方便，操作容易。3)穿透性好，内外无熔渣，无飞溅，成形美观，适用于有清洁要求的焊件。4)电弧热集中，热影响区小，焊件变形小。5)容易实现机械化和自动化。(3)熔化极气体保护焊机特性1)C02气体保护焊生产效率高、成本低、焊接应力变形小、焊接质量高、操作简便。但飞溅较大、弧光辐射强、很难用交流电源焊接、设备复杂。有风不能施焊（环境风速达到或超过2m/s，在没有采取防风措施的情况下，不能施焊），不能焊接易氧化的有色金属。2)熔化极氩弧焊的焊丝既作为电极又作为填充金属，焊接电流密度可以提高，热量利用率高，熔深和焊速大大增加，生产率比手工钨极氩弧焊提高3〜5倍，最适合焊接铝、镁、铜及其合金、不锈钢和稀有金属中厚板的焊接。(4)等离子弧焊机特性具有温度高、能量集中、较大冲击力、比一般电弧稳定、各项有关参数调节范围广的特点。1H412032焊接方法与工艺评定二、焊接工艺评定(一）焊接工艺评定及其作用1.焊接工艺评定：在产品正式焊接以前，对初步拟定的焊接工艺细则卡或其他规程中的焊接工艺进行的验证性试验。即按准备采用的焊接工艺，在接近实际生产条件下，制成材料、工艺参数等均与产品相同的模拟焊接试板，并按产品的技术条件对试板进行检验。2.若全部有关指标符合技术要求，则证明初步拟定的焊接工艺是可行的，此时即可根据焊接工艺评定报告编制正式的焊接工艺细则卡，用以指导实际产品的焊接。3.若检验项目指标中有一项不合格，则表明该焊接工艺不能用于生产，需作相应修改或重新拟定后，再做焊接工艺评定试验。4.焊接工艺评定作用：用于验证和评定焊接工艺方案的正确性，其评定报告不直接指导生产，是焊接工艺细则（卡）的支持文件，同一焊接工艺评定报告可作为几份焊接工艺卡的依据。(二）焊接工艺评定依据根据不同产品和焊接工艺评定的具体要求，按相应的工艺评定标准的规定进行评定。(三）焊接工艺评定的步骤1.编制焊接工艺评定委托书。2.拟定焊接方式，需要考虑的因素主要包括：(1)母材的物理特性；(2)母材的化学特性；(3)焊缝的受力状况；(4)待焊部件的几何形状；(5)焊接位置。3.按焊接工艺评定标准或设计文件规定，拟定焊接工艺指导书或评定方案、初步工艺4.按照拟定的焊接工艺指导书（或初步工艺）进行试件制备、焊接、焊缝检验（热处理)、取样加工、检验试样。5.根据所要求的使用性能进行评定。若不合格，应重新修改拟定的焊接工艺指导书或初步工艺，重新评定。6.整理焊接记录、试验报告，编制焊接工艺评定报告；经焊接责任工程师审核，单位技术负责人批准，存入技术档案。7.以焊接工艺评定报告为依据，结合焊接施工经验和实际焊接条件，编制焊接工艺规程或焊工作业指导书、工艺卡，(四）焊接工艺评定要求1.一般要求(1)焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能为依据，并在工程施焊之前完成。焊接工艺评定所用的焊接参数，原则上是根据被焊钢材的焊接性试验结果来确定的，尤其是热输入、预热温度及后热温度。(3)主持评定工作和对焊接及试验结果进行综合评定的人员应是焊接工程师。2.评定规则(1)改变焊接方法必须重新评定；当变更焊接方法的任何一个工艺评定的重要因素时，须重新评定；当增加或变更焊接方法的任何一个工艺评定的补加因素时，按增加或变更的补加因素增焊冲击试件进行试验。(2)任一钢号母材评定合格的，可以用于同组别号的其他钢号母材；同类别号中，高组别号母材评定合格的，也适用于该组别号与低组别号的母材组成的焊接接头。(3)改变焊后热处理类别，须重新进行焊接工艺评定。(4)首次使用的国外钢材，必须进行工艺评定。(5)常用焊接方法中焊接材料、保护气体、线能量等条件改变时，需重新进行工艺评定。3.评定资料管理(4)《焊接工艺（作业）指导书》的编制，必须由应用部门焊接专业工程师主持进行。(5)《焊接工艺（作业）指导书》应在工程施焊或焊工培训考核之前发给焊工，并进行详细技术交底。1H412033焊接应力与焊接变形及其控制二、焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施(一）焊接残余应力的危害影响构件承受静载能力；造成结构脆性断裂；影响结构的疲劳强度；影响结构的刚度和稳定性；应力区易产生应力腐蚀和开裂;影响构件精度和尺寸的稳定性。(二）降低焊接应力的措施1.设计措施(1)构件设计时尽量减少焊缝的数量和尺寸，可减小变形量，同时降低焊接应力。(2)构件设计时应避免焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加。(3)优化设计结构，如将容器的接管口设计成翻边式，少用承插式。2.工艺措施(1)采用较小的焊接线能量；(2)合理安排装配焊接顺序；(3)层间进行锤击；(4)预热拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸）；(5)焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条；(6)采用整体预热；(7)消氢处理；(8)采用热处理的方法；(9)利用振动法来消除焊接残余应力。三、焊接变形的危害性及预防焊接变形的措施1.面内变形：可分为焊缝纵向收缩变形、横向收缩变形和焊缝回转变形。2.面外变形：可分为角变形、弯曲变形、扭曲变形、失稳波浪变形。(二）焊接变形的危害降低装配质量；影响外观质量，降低承载力r增加矫正工序，提高制造成本。(三）预防焊接变形的措施1.进行合理的焊接结构设计(1)合理安排焊缝位置。焊缝尽量以构件截面的中性轴对称;焊缝不宜过于集中。(2)合理选择焊缝尺寸和形状。在保证结构有足够承载力的前提下，应尽量选择较小的焊缝尺寸，同时选用对称的坡口。(3)尽可能减少焊缝数量，减小焊缝长度。2.采取合理的装配工艺措施(1)预留收缩余量法；(2)反变形法；(3)刚性固定法；(4)合理选择装配程序3.采取合理的焊接工艺措施(1)合理的焊接方法。尽量用气体保护焊等热源集中的焊接方法。(2)合理的焊接线能量。尽量减小焊接线能量的输入能有效地减小变形。(3)合理的焊接顺序和方向。(4)进行层间锤击（打底层不适于锤击）。1H412034焊接质量检验方法一、焊前检查从人、机、料、法、环、检六个方面进行检査。(一）焊工资格检查检查焊工资格是否在有效期限内，考试项目是否与实际焊接相适应。例如，焊工操作证（合格项目）有效期为4年。若在焊工操作证有效期内中断焊接工作达6个月，也需重新进行焊工的资格考试。(二）焊接设备检查(三）原材料检查(四）技术文件的检查(五）焊接环境检查对焊接场所可能遭遇的环境温度、湿度、风、雨等不利条件，检查是否采取可靠防护措施。例如，出现下列情况之一时，如没采取适当的防护措施，应立即停止焊接工作。1.采用电弧焊焊接时，风速等于或大于8m/s;2.气体保护焊接时，风速等于或大于2m/s;3.相对湿度大于90%;4.采用低氢型焊条电弧焊时，风速等于或大于5m/s;5.下雨或下雪；6.管子焊接时未垫牢，管子悬空或处于外力作用下；7.打底焊时，施焊环境处于强振动或敲击工况中。(六）焊接过程的检查为了确保焊接工艺指导书规定的各项参数的正确执行，通常的做法是增加检查的程序，既由专职或兼职质检员从焊接工序初始，就对人、机、料、法、环等各因素进行过程检查、监控，主要检查装配质量是否符合图样要求，坡口表面是否清洁、装夹具及点固焊是否合理，装配间隙和错边是否符合要求，是否要考虑焊接收缩量等。有效的检查能显著提高焊接质量和合格率。二、焊后检验(一)外观检验1.利用低倍放大镜或肉眼观察焊缝表面是否有咬边、夹渣、气孔、裂纹等表面缺陷。2.用焊接检验尺测量焊缝余高、焊瘤、凹陷、错口等。3.检验焊件是否变形。(二）致密性试验1.液体盛装试漏；2.气密性试验；3.氨气试验；4.煤油试漏；5.氦气试验6.真空箱试验例如，储罐罐底焊缝。(三）强度试验1.液压强度试验常用水进行，试验压力为设计压力的1.25〜1.5倍。2.气压强度试验用气体为介质进行强度试验，试验压力为设计压力的1.15〜1.20倍。(四）无损检测常用焊缝无损检测方法有：1.射线探伤方法（RT)能发现焊缝内部气孔、夹渣、裂纹及未焊透等缺陷。2.超声波探伤（UT)：可评定工件中缺陷的位置及严重程度。3.渗透探伤（PT)：液体渗透探伤主要用于检查坡口表面、碳弧气刨清根后或焊缝缺陷清除后的刨槽表面、工卡具铲除的表面以及不便磁粉探伤部位的表面开口缺陷。4.磁性探伤（MT)：磁性探伤主要用于检查表面及近表面缺陷。该方法与渗透探伤方法比较，不但探伤灵敏度高、速度快，而且能探查表面一定深度下缺陷。5.涡流探伤（ET)：可检验导电材料表面或焊缝与堆焊层表面或近表面缺陷。6.超声波衍射时差法（TOFD)(1)TOFD技术优越性1)一次扫查几乎能够覆盖整个焊缝区域（除上下表面盲区），可以实现非常高