马氏体不锈钢薄板焊接工艺

绪论

波纹管是一种带横向波纹的圆柱形薄壁弹性壳体,是机械密封焊接金属波纹管的关键零件,焊接金属型机械密封由动环,静环,波纹管,弹簧,辅助密封圈,波纹管座,止转螺钉所组成如下图1所示.

图1

随着科技的进步,高科技波纹管机械密封产品得到研制和开发。波纹管机械密封采用新型结构及密封材料,密封效果良好,比传统旋转式密封有更突出的特点,在油气生产设备上得到了广泛的应用。

第一章波纹管的作用和生产

1.1波纹管机械密封的优点

波纹管机械密封原理与旋转式机械密封原理基本相同,称为端面密封,所不同的是,波纹管机械密封比旋转式密封有更突出的优点,表现为:①结构简单,安装方便,适应性强,静止环具有浮动性;②浮环结构设计,消除镶装环的各种应力;③旋转环易于更换、修复;④结构紧凑,适用于螺杆泵轴向较小的场合;⑤旋转环、静止环法兰连接、动泄漏点少。

应用中有如下特点:①密封可靠,在较长时间使用中不会泄漏;②使用寿命长,静环和动环高耐磨材料和一定的比压,它比旋转式密封多用半年;③摩擦功率损失小;④适用范围广,能用于低温、高温、高压、各种转速及各种耐腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封;⑤弹簧强度大,抗震能力强,稳定性好。波纹管弹簧与旋转式弹簧优缺点比较见下表1。

表1波纹管弹簧与旋转式弹簧优缺点比较

影响因素

波纹管弹簧

旋转式弹簧

比压均匀性

端面上弹簧比压均匀

端面上弹簧比压不均匀

摩擦副

摩擦接触面积大，对中性好

摩擦接触面积小，对中性好

调整弹簧力

弹簧力调整范围大，有利于调整弹簧力

弹簧力调整范围小，不利于调整弹簧力

结构尺寸

结构紧凑，尺寸小

结构尺寸大

性能

加工精密，性能好

加工精密低，性能差

1.2机械密封的选择及常用材料

波纹管机械密封种类型号较多,按有无轴套分为集装式机械密封和非集装式机械密封两种,按密封结构型式分为两种:一种是动环采用波纹管组件;一种是静环采用波纹管组件。一般的选择方法为:①根据输送介质的性质和操作条件选择机械密封;②根据泵规格型号来选择机械密封;③根据端面的比压和端面的相对运动速度来选择机械密封。

就材料而言,波纹管用镍铬不锈钢、镍铬钼合金、高镍合金钢,具有硬度高、强度高、耐磨性能高、耐腐蚀、耐高温、热膨胀系数小等优点。摩擦环用浸渍树脂石墨、浸渍金属石墨、钨化硅、碳化硅、硬质合金等,它们的导热性能好,自润滑性能好在硫酸、盐酸、碱中耐腐蚀。密封圈采用O型橡胶密封圈,具有良好的弹性和密封性,并且具有不粘性,不溶解,不老化,耐高温和耐低温等性能。材质主要有丁腈橡胶、氟橡胶等。

1.3机械密封的使用

在喇二压气站浅冷装置油气生产设备上,大量使用波纹管机械密封,只有正确的使用和操作,才能保证机械密封的正常运行和延长使用寿命。

(1)启动前,应全面检查机械密封是否有泄漏现象。若泄漏较多,应查出原因设法消除,或拆卸检查并重新安装。按泵旋向盘车,检查是否轻快均匀。

(2)启动前,应保持密封腔充满液体,必须盘车,防止突然启动而造成密封损坏。

(3)泵在运转中,泵的压力应平稳,应避免发生抽空现象。

目前,开发研制和使用DBM-40A-1、DBM-35B-1等20多种波纹管机械密封,密封良好,寿命长,得到了广泛应用,并取得了显著效果。

1.4波纹管的生产

波纹管作为一种密封元件,它的形状是有很多种的.就波的形状而言,以U型波纹管应用最为广泛,其次还有V型、和S型等;就层数而言,则分为单层和多层波纹管;随着近代工程的迅速发展,流体处理机械的使用范围不断夸大.用于密封机械装置,或作为真空管路的膨胀节,在真空、半导体、石化、仪器、医疗、航空和军事等方面都有广泛的用途.

焊接金属波纹管承受由轴向,振动而传递的交变载荷作用.其直接效果是波纹管伸长缩短.这样在中段波峰、波谷处的截面将承受较大的反复拉—压应力作用,文献表明波纹管的失效形式疲劳破坏,膜片撕裂.提高波纹管的疲劳强度,提高波纹管的弹性是目前存在的问题.同时保证可靠的密封性和延长使用寿命是当前密封研究、设计、制造、使用等方面十分重要的问题.

膜片结构对焊接金属波纹管的力学性能的影响较大.从国内外研制开发型新型膜片结构的波纹管来看,要充分提高焊接金属波纹管机械密封的密封性能和使用寿命,必须进一步改进膜片结构,以制造出性能更为优越的波纹管,大幅度提高波纹管的力学性能,使其在恶劣环境下具有良好的耐高温,耐疲劳的性能.在满足设计要求条件下,合理选择管形及其参数,不仅可以节省大量原材料,降低制造过程中的能源消耗,还可以降低制造工装的成本(如较为简洁的管形可以节省模具等工装费用).

图2波纹管膜片分类和形状

机械密封的工作过程是这样的:当旋转轴旋转时,通过止转螺钉带动波纹管座,而波纹官座,波纹管以及动环座为焊接组合件,因此,波纹官座的旋转会带动动环一起旋转,而动环借助波纹管的弹性力及密封介质的压力使之与静环始终保持良好的贴合状态,从而完成轴封的作用图3（a）.

焊接波纹管是一种由许多以冲压方式成型的薄形中空膜片,利用精密焊接所制成的高度可弯曲及伸缩的金属管.其组成方式是由两成型中空膜片以同心圆的方式作内缘焊接组成膜片对,再将多个膜片对堆一起作外缘焊接组成波纹段,再于两端和端板金属焊接组合成波纹管组,如此便可应外部的需要与其他运动部件一起作往复运动如图3(b).

图3

焊接金属波纹管机械密封是近30年来发展较快的一种新型机械密封。因其结构形式和选用材料的特殊性,其应用范围越来越广。随着国民经济的发展,特别是我国石油化工的生产能力及技术水平的发展,对轴封的要求越来越严格,使用参数也越来越高。对于温度为-200℃至-40℃,或高于200℃的介质以及一些高温高压的介质,及其变工况和易抽空的情况下,不论是泵、反应釜、高速离心压缩机密封,焊接金属波纹管机械密封一般来说可以较好地解决。

我国自行研制的焊接金属波纹管也取得了良好的成效。1998年我国相继发布实施了泵用焊接金属波纹管机械密封标准JB/T8723—1998和焊接金属波纹管釜用机械密封标准JB/T3124—1998。薄壁管件的生产,是一种生产效率高,生产成本低的有效方法。

第二章马氏体不锈钢性质分析和热处理

2.1马氏体不锈钢的主要技术特点

图4

马氏体不锈钢的化学组成及成分根据铁铬二元相图(见图4)可以看出,在831℃~1394℃的温度范围内,靠近纯铁的一边,存在一个封闭的γ相区(或称高温奥氏体稳定区域,是指铁和其他元素形成的面心立方晶格结构的固溶体),并存在一个窄的α和γ双相区域。马氏体就是奥氏体通过无扩散型相变而转变成的亚稳相(具有铁磁性,其硬度、强度主要由过饱和的碳含量决定)。因此,为了获得马氏体组织,一个基本的先决条件,就是在相图中必须存在有奥氏体(γ相)的区域。对于无碳Fe-Cr二元合金平衡相图而言,铬含量大于12%时,在所有温度条件下,均不存在奥氏体组织,为此只有加入能改变相图扩大γ相区的元素,(主要是碳等),才能实现上述先决条件。

随着碳含量的增加,γ相区边界逐渐向高铬方向扩展,而铬含量的增加,又稳定铁素体和缩小奥氏体γ相区,并阻碍冷却时奥氏体向马氏体的转变,所以提高铬含量时,还需相应提高碳含量来扩大γ类相区,才能获得马氏体组织。当碳含量达0.6%时,纯(单一)奥氏体相最高铬含量达18%左右。若继续增加碳含量,因形成碳化物等而不再扩大γ相区,但能提高耐磨性。因此,马氏体不锈钢一般含铬量在12%~18%之间,含碳量在0.1%~1.0%范围内。

鉴于碳对钢的组织与性能的重大影响,马氏体铬不锈钢习惯上可按碳含量大体分为三类:

=1\*GB3

①

低碳类:C≤0.15%,Cr12%~14%,如1Cr13;

②中碳类:C0.2%~0.4%,Cr12%~14%,如2Cr13,3Cr13等;

③高碳类:C0.6%~1.0%,Cr18%,如9Cr19,9Cr18MoV等。

为了改善铬马氏体不锈钢的性能向钢中加入少量的镍,于是形成另一类(或第四类)为含有少量镍的马氏体不锈钢。镍属于稳定奥氏体和扩大γ相区的元素,加入2%Ni时,就有明显效果。这样可以用镍代碳,如1Cr17Ni2马氏体不锈钢,因其低碳高铬加镍,比一般马氏体不锈钢具有更好的耐蚀性、强度与韧性。表2为列入国家标准的各类马氏体型不锈钢的化学成分。

表2

牌号

化学成分/%

C

Si

Mn

P

S

Ni

Cr

Mo

1Cr12

≤0.15

≤0.50

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

11.50~13.0

-

1Cr13

≤0.15

≤1.00

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

11.50~13.50

-

1Cr13Mo

≤0.08~0.18

≤0.6

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

11.50~14.00

0.30~0.60

Y1Cr13

≤0.15

≤1.00

≤1.25

≤0.060

≤0.15

①

12.00~14.00

②

2Cr13

0.16~0.25

≤1.00

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

≤12.00~14.00

-

3Cr13

0.26~0.40

≤1.00

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

12.00~14.00

-

3CrMo

0.28~0.35

≤0.80

≤1.00

≤0.035

≤0.030

-

12.00~14.00

0.50~1.00

Y3Cr13

0.26~0.40

≤1.00

≤1.25

≤0.060

≤0.15

①

12.00~14.00

②

1Cr17Ni2

0.11~0.17

≤0.80

≤0.80

≤0.035

≤0.030

1.50~2.50

16.00~18.00

7Cr17

0.65~0.75

≤1.00

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

16.00~18.00

③

8Cr17

0.75~0.95

≤1.00

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

16.00~18.00

③

11Cr17

0.95~1.20

≤1.00

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

16.00~18.00

③

Y11Cr17

0.95~1.20

≤1.00

≤1.25

≤0.060

≤0.030

①

16.00~18.00

③

注:①允许含有≤0.60%Ni;②可加入≤0.60%Mo;③可加入≤0.75%Mo。

2.2马氏体不锈钢的工艺性能

2.2.1焊接性能分析

在各类不锈钢中,马氏体不锈钢的焊接性能较差,焊缝热影响区有强烈的淬硬倾向,较大的焊后残余应力以及由于氢的作用所引起的延迟裂纹。特别是高碳马氏体不锈钢更为敏感,因此焊接这类不锈钢工件时,一般采用200℃~400℃预热以及层间保温措施,在焊完后尚未冷却时,将工件置于730℃~790℃的炉中保温,然后再进行空冷。为了清除氢引起的延迟裂纹,应注意焊条的干燥、焊缝坡口的清洁以及在干燥气氛下进行焊接等因素。可用奥氏体不锈钢焊条焊接马氏体不锈钢。

1Cr13性能近于热轧状态45钢,焊缝热影响区显著硬化脆性增大,残余应力也较大,所以可焊性较差。含碳量越高,裂缝敏感性越大,就是与母材成份相同的焊缝同样易硬化。

另外,由于氢的作用亦容易引起延迟裂缝,钢性大的焊接接头也会产生裂缝。为防止焊缝硬化和产生裂缝,一般情况下焊前预热和层间保温,焊后在尚未冷却前进行高温回火,以提高焊缝和热影响区的塑性和韧性。

当工件不允许预热和焊后热处理时,可使焊缝金属为奥氏体组织,以提高塑性和韧性,松驰焊接应力,降低焊接接头冷裂倾向，但这种成份不一的焊接接头其母材强度大于焊缝，由于膨胀系数不同,在循环温度下工作,熔合区可产生剪应力,导致焊接接头提前破坏。

1Cr13、2Cr13不锈钢,导热率是低碳钢的1/2,线膨胀系数接近低碳钢,在500℃~600℃以上抗拉强度明显下降,也具有475℃脆性,但晶间腐蚀倾向较小。加热到淬火温度1000℃~1050℃时,其组织处在奥氏体与铁素体两相状态,加热时发生重结晶,淬火后的组织为马氏体和铁素体,从理论上讲,δ、γ的转变是可逆的,但在实际中,加热时不能使铁素体完全转变为奥氏体。高温时的奥氏体在冷却时发生γ~M转变,由于铬显著地降低近缝区的临界淬火速度,该类钢在800℃~850℃范围内具有相变点使之有明显的空气自淬倾向,所以在焊后空冷时,易得到高硬度的马氏体。焊接接头中受热超过1150℃的区域晶粒长大显著,过快或过慢的冷却速度都可能引起接头脆化。

经过以上分析,焊接含13%铬不锈钢时,一般情况下按以下要求：采用与母材相符的马氏体不锈钢焊焊丝，由于是薄板焊接，可以不用填充焊丝，焊前预热,焊后缓冷至150℃~200℃时,马上进行730℃~750℃高温回火处理;焊缝与母材成份不要求相同时,可以不预热,焊后不进行高温回火,热影响区的淬硬层需在施焊中要加以注意;焊接电流取上限,以减缓冷却速度,防止裂纹的产生。

2.2.2铸造性能

马氏体不锈钢铸造时流动性较差,应该提高浇注温度和浇注速度,这类钢浇注时裂纹敏感性较大,铸件易产生裂纹,同时也易产生气孔与针孔。这类钢的铸造收缩率一般为1.7%~2.0%。

2.2.3锻造性能

马氏体不锈钢锻造工艺参数一般是:始锻温度为1150℃左右,终锻温度为850℃~925℃(低碳的钢取下限,高碳的钢取上限)。对含碳较高的马氏体不锈钢(2Cr13~4Cr13),锻后应缓慢冷却,并随即进行软化处理,否则有可能产生裂纹。马氏体不锈钢也属于对白点敏感的钢种,对于大型不锈钢锻件,特别是采用1Cr17Ni2钢制大型锻件时,必须从工艺上采取措施(如去白点退火),以防止锻件产生白点。另外,在锻造加热时,要防止坯料过热出现大量δ铁素体,而恶化钢的锻造性能,可能导致锻件内部出现裂纹,这种裂纹易产生在高温时奥氏体与δ铁素体的两相分界面上。

2.2.4切削性能

马氏体不锈钢在不同热处理状态下具有不同的硬度。一般锻后空冷的工件,硬度较高,难以加工,需经退火后进行切削加工，但退火钢的切削性较差,经淬火和高温回火后的钢,其切削性好得多(尽管硬度较退火钢略有增加)。

2.3马氏体不锈钢的热处理

为了得到较好的综合力学性能,马氏体不锈钢一般都采用淬火加回火。

2.3.1淬火

含铬12%~14%的马氏体不锈钢,其马氏体转变点(Ms)大约在250℃~300℃之间,对尺寸不大的零件,经淬火温度加热后,于空气中冷却即可;对于大型零件,为使奥氏体充分转变为马氏体,多采用油中淬火。对尺寸不大的零件也有采用鼓风-喷雾的方法进行淬火。淬火温度一般选择如下:

（1)1Cr13或ZG1Cr13的淬火温度为950℃~1050℃。因为含碳量较低,加热至淬火温度时仍处于奥氏体与铁素体两相状态,淬火后的组织为马氏体和铁素体。

(2)中碳和高碳马氏体不锈钢;如2Cr13、9Cr18等,淬火温度以1000~1050℃较适宜。淬火温度低时,碳化物不能充分溶解,不仅使基体中含铬量降低,影响钢的耐腐蚀性能,且影响钢的强度及硬度。故采用油中淬火,以防淬裂。

(3)1Cr17Ni2钢淬火温度以980℃~1000℃较合适,也有推荐为1000℃~1050℃。需要指出的是,淬火温度过高会使钢中的δ-铁素体与残余奥氏体量增多,将损坏钢的性能。

2.3.2回火

为了得到较好的综合性能(力学性能和耐腐蚀性能),马氏体不锈钢通常采用如下两种回火工艺。

(1)低温回火:回火温度为200℃~370℃。当要求最大的硬度时,可对工件进行低温回火,同时可以消除淬火过程中所形成的内应力。

(2)高温回火:回火温度为600℃~750℃。高温回火的目的是获得高的强度、塑性与冲击韧性,以及较好的耐腐蚀性能。必须指出,在高低两种回火温度间的370℃~600℃温度范围内进行回火,不仅使钢的韧性急剧降低,同时也将严重损害钢的耐蚀性能。

2.3.3退火

对马氏体不锈钢进行退火的主要目的是使其软化,以便于机加工。含碳量≤0.15%的第一类马氏体不锈钢,软化的方法有两种:①当需要降低硬度,又并不要求降至最低时,可采用加热至750℃~800℃,保温1~3h,在空气中冷却,这样处理后的硬度可降至170~200HB;②当需要将硬度降至更低时,可加热至850℃~900℃,保温1~3h,然后缓冷(15℃~20℃/h)至600℃,继而在空气中冷却,可使硬度降至160HB。

对于中碳和高碳类马氏体不锈钢的软化处理,可采用750℃~800℃,保温2~6h,进行高温回火。或者在875℃~900℃,保温2~4h,随炉冷却至500℃以下空冷。

需要指出的是,只有在对力学性能与耐蚀性能都要求不高的情况下,才使用退火状态(供货状态)的马氏体不锈钢。因为退火状态的马氏体不锈钢的力学性能很低,耐蚀性能也不高。

2.4马氏体不锈钢耐蚀性分析

在铬含量相当的不锈钢中,一般奥氏体钢耐蚀性最好,铁素体次之,马氏体最差(如图5所示)。但马氏体不锈钢的主要优点可以通过热处理强化,适用于对强度、硬度、耐磨性等要求较高并兼有一定耐蚀性的零部件。

图5各种不锈钢的耐蚀性(40%HNO3)

试片:7mm×60mm,淬火:1100℃,水冷;浸泡8h,沸腾

马氏体不锈钢在淬火状态时耐全面腐蚀和点腐蚀性能较好(但这种状态的钢很脆,又难以加工,所以,在工程上的实用性很小),其次是淬火+回火处理的调质件,而以退火状态的工件耐蚀性最差。

2.4.1耐全面腐蚀性能

马氏体不锈钢在热处理后经抛光,在室温的下列介质中具有良好的耐蚀性能:无机酸:浓度不低于1%的硝酸、硼酸;有机酸:浓醋酸和浓度低于10%的醋酸、苯甲酸、油酸、硬脂酸、苦味酸、单宁酸、焦性没食子酸及尿酸等;

盐溶液:碳酸钠、碳酸铵、碳酸钾、碳酸镁、碳酸钙、钠钾的硫酸盐,所有金属的硝酸盐,以及各种有机酸盐。

碱溶液:苛性钠、苛性钾、氨水、氢氧化钙、水等;其它介质:食用无盐醋、果汁、咖啡、茶、牛奶及工业用酒精、醚、汽油、重油、矿物油等。

马氏体不锈钢在硫酸、盐酸、氢氟酸、热磷酸、热硝酸以及熔融碱等介质中耐蚀性能很差。

2.4.2耐局部腐蚀性能

马氏体不锈钢(如Cr13型)对特殊腐蚀形式(如晶间腐蚀、点腐蚀等)是不耐蚀的,故在具有这类腐蚀特点的实际工程中不宜选用。

当Cr13型不锈钢不能满足工程上需要时,可选用1Cr17Ni2钢,因此钢中含有高达17%的铬,并含有2%的镍代替了部分的碳。镍能阻止淬火温度下δ铁素体的生成,能提高抗回火性,改善强度和韧性,改善对盐雾及稀还原性酸的耐蚀性。

马氏体不锈钢在电耦合或非电耦合使用时,常可能发生氢脆或应力腐蚀。前者如1Cr13钢在弱酸、湿蒸汽介质中与奥氏体钢电耦合时发生应力腐蚀;后者如在油井H2S环境中产生的穿晶型氢脆断裂。在盐溶液、盐雾、或高纯水中,马氏体不锈钢易产生晶间型的应力腐蚀。抗应力腐蚀开裂性能与钢所经受的回火处理温度密切相关,如在5%NaCl喷雾试验中410、420(国产为1Cr13)钢经480℃回火的弯曲试样,沿原奥氏体晶界产生裂纹;但经370℃以下或590℃以上回火,试验75天也不产生裂纹。410钢在3%NaCl和酸性H2S溶液中的应力腐蚀断裂途径与腐蚀几乎无关,主要依赖于回火温度;550℃回火最易出现晶间型分枝裂纹。马氏体不锈钢,根据不同的热处理条件,有时也易发生碱脆,如固溶处理的410钢在332℃脱气的10%NaOH中,外加应力δ=90%δ0.2,经4800h未裂,仅为严重的全面腐蚀,649℃回火(HRC=28)及565℃回火(HRC=41)也一样,而经482℃回火者(HRC=50),4800h后即产生裂纹。

1Cr13（表3）不锈钢在温度30℃以下时的弱腐蚀介质中,即在大气、蒸汽、淡水中,亦具有良好的耐腐蚀性能,因而在机械制造中得到广泛的应用。1Cr13不锈钢导热系数小(约为低碳钢的1/3),而线膨胀系数比低碳钢大,所以,在焊接后引起的变形也较大,因此,在焊接过程中应采用相应工艺措施。1Cr13不锈钢在焊接过程中焊接性较差。因为,在焊接冷却过程中出现奥氏体向马氏体转变,由于体积发生变化,促使硬度增加和塑性降低,致使有强烈的淬硬倾向,母材含碳量越高,淬硬倾向就越大。在焊缝扩散氢和焊接应力作用下,焊接残余应力较大,易产生裂纹。因此,根据焊件厚度和刚性大小,焊接时应采取焊前预热、焊后缓冷等工艺措施。

表31Cr13的化学成分

C

Cr

Ni

Mn

Si℅

P

S

0.15℅

12.99℅

0.14℅

0.48℅

0.71

0.025℅

0.010℅

2.5焊接缺陷分析

薄壁件焊接的特点薄壁件大多为精密元器件。实际生产中薄壁管件的焊接通常有两种接头方式:平面对接和卷边对接。卷边对接用得较少,只有在平面对接无法焊接时才采用。经常采用的平面对接形式适用的管子厚度范围0.1―1mm。

2.5.1烧穿和变形

薄壁件大多为不锈钢材料,由于不锈钢的导热性能差,工件又为薄壁,因而焊接时极易产生焊穿和变形,故焊接时必须在夹具上进行。

(1)焊件易变形焊件为薄壁件,刚性小,热容量小,焊接时温升快,因而焊件易变形。实践证明:薄壁件焊接过程中防止和减小变形是获得优质焊缝的主要条件之一。

(2)对焊接规范变化敏感因为焊件小、电流小,形成的焊接熔池也小,热容量必然小,所以对焊接热过程中的很小变化,都会破坏焊接熔池的热平衡,导致焊缝尺寸的变化,甚至烧穿或未焊透。因此,焊接过程中一定要保持电弧稳定,焊接规范稳定,夹具的导热条件不变。

(3)对焊件的装配及工装夹具的要求高为了获得良好的焊缝,焊前必须保证装配精度,不允许有间隙和错边,相对应的工装夹具也应保证其精度,并具有良好的散热条件。否则,便产生烧穿等缺陷,出现废品。

(4)对焊接处的表面清理要求高因工件壁薄、焊缝小,工件表面的氧化物及油污对焊缝质量的影响很大。所以要注意清除焊缝处的油污、铁锈、氧化物等。

2.5.2焊接冷裂纹

由于马氏体不锈钢在空冷的情况下就能够形成脆硬的马氏体，马氏体是典型的淬硬组织，对扩散氢敏感，如果街头拘束力大，就很容易形成冷裂纹。

冷裂纹的表现特征

冷裂纹形成的温度大体在-100℃~100℃之间，具体温度随母材和焊接条件不同而异，产生冷裂纹的材料大都有淬硬倾向的低合金高强度钢和中高碳钢的焊接接头，裂纹大都在热影响区，通常发源于熔合区，有时也发生在高强度钢或钛合金的焊缝中。宏观上冷裂纹的断口有脆硬断裂的特征，表面有金属光泽，成人字形态发展，冷裂纹较多的是在焊后延续一段时间才产生，延迟时间不等，可能几小时，也可能几天或几十天。

冷裂纹的分布

根据冷裂纹的分布特征，可归纳为四种类型：

焊道下裂纹：是在靠近堆焊焊道的热影响区所形成的焊接冷裂纹，走向大致与熔合线平行，一般不显露于焊缝表面。

焊趾处裂纹：焊缝表面与母材交界处叫做焊趾，裂纹一般向热影响区粗晶区扩展，有时也向焊缝中扩展。

焊根处裂纹：沿应力集中的焊缝根部所形成的焊接冷裂纹，主要发生在含氢量较高预热不足的条件下，焊缝扩展方向可以向焊缝也可以向热影响区。

横向裂纹：起源于熔合线，垂直于焊缝长度方向扩展到焊缝和热影响区。

形成冷裂纹的基本因素及其作用

形成冷裂纹的因素是扩散氢钢种的淬硬倾向及接头所承受的拘束应力三者共同作用的结果。

氢的影响:导致接头产生冷裂纹的氢主要是扩散氢，实验证明，随着焊缝中扩散氢含量的增加，冷裂纹率提高，近年来一些学者在显微镜下观察弯曲试件的断裂情况时，还观察到在裂纹尖端附近有氢气泡析出。扩散氢含量影响裂纹延迟时间的长短，扩散氢含量越高，延时越短。

钢种的淬硬倾向：一般来说，钢种的淬硬倾向越大，则接头中出现马氏体的可能性越大，则越容易产生冷裂纹。当材料一定时，随冷却速度不同，接头的组织相应改变，冷却速度越大，使马氏体含量增加，导致裂纹率上升。

焊接的拘束应力：焊接的拘束应力包括接头在焊接过程中因加热不均所承受的热应力相变应力结构自身几何因素所决定的内应力。上述三方面的应力都是不可避免的，由于与拘束条件有关而统称拘束应力。拘束应力的作用也是形成冷裂纹的重要要素之一，在其他条件一定时，拘束应力达到一定数值就会产生开裂。三个因素的相互关系

［

］

固

液

）

）

α

γ

δ

α

γ

图6氢的溶解度和扩散系数与晶格结构的关系

氢在开裂时的作用：氢在裂纹形成的过程中的作用与其溶解度和扩散规律有关。溶解度在液体金属中的氢原子，在连续冷却金属凝固和发生固态相变时，溶解度将发生突变【图6-a】，氢在γ相中的溶解度大大高于在α相中的溶解度，在快冷时，就来不及在γ—α转变时析出，而以过饱和和溶解的形式存在于α相中。

由于氢的扩散性很强，随着时间的延长，过饱和的氢将不断扩散，其中一部分扩散到金属外部，另一部分则在金属内部迁移。氢在不同晶格中扩散能力不同，在α相中的扩散能力比在γ相高【图6-b】。

熔合线

裂纹

焊缝

热影响区

接方向

液体金属熔池

图7焊接接头冷却过程中的组织分布与氢的扩散情况

因此在发生γ—α转变时氢的溶解度突降，而扩散能力突升。从接头组织分布的示意图中可知【图7】，熔池以外的焊缝和热影响区都是固态，由于焊缝与母材的成分不同，焊缝金属的奥氏体分解温度TFA高于母材的分解温度TMA，因此等TFA温面导前于等TMA温面。图中的熔合线上ab两点的两侧的组织不同，焊缝已完成奥氏体分解α＋Fe3C（或贝氏体，马氏体），而母材仍为γ相。焊缝进行奥氏体分解时，氢的溶解度突降，扩散速度突升，过多的氢必然通过熔合线向尚未转变的热影响区扩散。氢扩散到母材后，由于氢在γ相中溶解度而扩散度低，在快冷时就不可能据需母材内部扩散，而聚集在熔合线附近形成高氢带。在母材也发生了相变后，氢就可以以过饱和的形式残留于马氏体（或贝氏体）中，并扩散到应力集中或晶格畸变处结合为氢分子，形成较高的局部应力，再加上热应力和组织应力的共同作用，就可能开裂。

氢与力的共同作用产生延迟现象：氢裂纹的延迟特点是潜伏期是裂纹形成的孕育期阶段，实际上是氢逐渐向开裂部位扩散集中结合成分子并形成一定压力的过程。开始时，氢的分布相对比较均匀，在热应力和相变应力的作用下金属中出现一些微观缺陷，氢开始向缺陷前沿应力部位迁移。焊缝中氢的平均浓度较高，则迁移的氢的数量越多，轻易的速度也越高。当氢聚集到发生裂纹所需要的临界浓度时开始产生微裂纹。由于裂纹尖端的应力集中，进一步使氢向尖端高应力区扩散，裂纹扩展。氢的扩散聚集达到临界浓度都需要时间，这就形成了裂纹的延迟特征。

氢与应力有一种互补的关系，即扩散氢含量越高，开裂所需要的应力越小，潜伏期越短；应力越大，开裂所需要的含氢量越低。

钢材淬硬倾向的作用：马氏体是典型的淬硬组织，这是由于间隙原子碳的过饱和，使铁原子偏离平衡位置，晶格发生明显畸变所致。特别是在焊接条件下，近缝区的加热温度高达1350℃-1400℃，使奥氏体晶粒严重长大，当快速冷却是，粗大的奥氏体将转变为粗大的马氏体。硬脆的马氏体在断裂时所需要的能力较低。因此焊接接头中又马氏体存在时，裂纹易于形成和扩展。钢材的淬硬倾向越大，热影响区或焊缝冷却后得到的淬硬组织越多，对冷裂纹就越敏感。

这里的淬硬倾向包括淬透性和淬硬性两个方面，也就是冷裂纹的倾向大小，即取决于马氏体的数量，更取决于马氏体本身的韧性。含碳量不同时。得到不同形态马氏体的韧性差别较大的。如果以马氏体的数量对不不同钢种的冷裂纹敏感性，会造成较大误差。不同组织对冷裂纹的敏感性大致按下列顺序递增：铁素体或珠光体→贝氏体→条状马氏体→马氏体+贝氏体→针状马氏体。

防止冷裂纹的措施

（1）严格控制氢的来源：选用优质焊接材料或低氢的焊接方法，严格规定对焊接材料进行烘焙及焊前清理工作。

（2）提高金属的塑性和韧性：通过焊接材料向焊缝过渡Ti,Nb,Mo,V,B.Te或稀土元素来韧化焊缝，利用焊缝的塑性储备减轻热影响区的负担，从而降低整个焊接接头的冷裂纹的敏感性。

（3）焊前预热：焊前预热可以有效降低冷却速度，从而改善接头组织，降低拘束应力，并有利于氢的析出，可有效地防止冷裂纹，是生产中常用的方法。

（4）控制线能量：线能量增加可以降低冷却速度，从而降低冷裂纹的倾向。但线能量过大，则可能造成焊缝及热影响区的晶粒粗化，而粗大的奥氏体一旦转变为粗大的马氏体，裂纹倾向反而增大。

（5）焊后热处理：焊后进行不同的热处理，可分别起到清除扩散氢，降低和清除残余应力，改善组织或降低硬度等作用。焊后常用的热处理制度有削氢处理，消除应力退火，正火和淬火或淬火+回火。具体选用视产品的需要而定。

第三章薄壁件焊接的几种基本方法

3.1微束等离子弧焊

普通电弧焊的电弧是在工件上的空气中自由燃烧,不受约束;而等离子弧是一种受压缩气体约束的电弧。

维束等离子弧焊接作为薄壁件的常用焊接方法,其原因在于微束等离子弧焊接具有以下特点:

电弧能量密度高、电弧稳定性好、电弧刚性好、弧长变化对焊件的热影响小、工件变形小等。

微束等离子弧焊接的工艺参数,主要是焊接电流、焊接速度、工作气体流量、保护气体流量、电弧长度、焊嘴直径等,它们对焊缝的形状和焊接质量都有影响。

(1)为了加强保护效果、提高焊缝质量,常采用以氩气为主的混合气体为保护气。焊接不锈钢时,在保护气中加入5%左右的氢气,效果最佳。

(2)微束等离子弧焊接的接头形式和尺寸有其特别之处,下图8所示为常用的几种接头形式。

图8

(3)为了获得良好的焊缝背面成型,常在焊道背面放置紫铜垫板,垫板上均有成形槽,槽宽2~3mm,槽深0.2~0.5mm。

3.2小电流氩弧焊

小电流直流氩弧焊具有:焊接时电弧稳定无飞溅、明弧熔池观察清晰、焊接电流量小、氩气流量小、可焊异种金属、焊缝美观的特点,广泛用于薄壁件的焊接。

正确地选择焊接工艺参数,是进行薄壁件焊接时获得优良焊缝的基本条件。另外,在特殊情况下,薄壁件焊接还可以采用小功率钎焊或激光焊接。

另外,在特殊情况下,薄壁件自动焊接还可以采用小功率钎焊或激光焊接。

第四章马氏体不锈钢焊接工艺

1Cr13的焊接工艺金属波纹管作为弹性敏感元件，是仪器仪表和自动化装置上的重要元件之一。金属波纹管属于超薄零件，壁厚在0.05一0.3mm之间。从节约成本，本文将讨论用TIG焊完成壁厚0.3mm的金属波纹管的焊接。

由于不锈钢的焊接性良好，所以超薄不锈钢零件焊接的技术关键是防止烧穿和保证良好的焊缝成形。

金属表面若有油污和氧化皮，会降低液体的表面张力而破坏熔池的动态平衡，造成管烧穿。所以，对超薄不锈钢零件焊接时，必须进行除油和酸洗。

4.1下料及板材成型

图8模片

超薄型波纹管的加工过程通常是先冲压出膜片（图8），然后将各膜片依次焊接起来，2个膜片的内圆焊接后，再与另外膜片的外圆焊接，直到所需的长度，如图9所示。

图9波纹管

波纹管材料为牌号为1Cr13不锈钢，厚度0.3mm管外径60mm内径42mm，如图8所示。由于波纹管的焊缝是由电弧熔化膜片边缘所形成的，所以膜片边缘凸出夹具表面的形状和尺寸对焊缝成形有极大影响。由文献知，膜片边缘凸出夹具表面的高度由下式决定：

h=h1+△h;△h=s/2δ0

式中s为焊缝的横截面积；△h为熔化偏差量；δ0为膜片厚度。

当焊缝的横截面直径在2.5δ0～3.5δ0范围内变化时，焊缝质量较好。经过理论计算和实际焊接试验，取膜片边缘凸出夹具表面高度为0.45mm。

膜片装配时的同心度及间隙、错边尺寸也是影响焊接质量的重要因素。膜片焊前装配时，要求间隙及错边量不得大于0.05mm。如此严格的要求，只能通过精密的夹具来保证。夹具由带有散热片的分离半圆形零件组成，在焊接波纹管外圆焊缝时，散热面作为中心定位部件，如图10所示。内焊缝是利用专门的锥盘形夹具来定位的，如图11所示。

图10波纹管外圆焊接夹具

图11波纹管内圆焊接夹具

夹具与膜片接触面的宽度直接影响到散热量的大小，也对焊缝成形有重要影响。为了防止出现锯齿状焊缝，夹具与膜片接触面的宽度由实验调定为1mm。

4.2焊前准备

除油:用有机溶剂(丙酮、酒精、四氯化碳等)擦洗焊接接头。

酸洗：:对于1Cr13不锈钢,采用以下配方:H3PO410%、HF5%、H2SO45%、H2O80%酸洗时间:5分钟(室温)。酸洗后用弱碱溶液中和,然后用流动水冲洗凉干

4.3焊接工艺参数的选择及焊接

(l)接头形式为端接接头，组装工艺应合理，使模片之间紧密配合，可提高波纹管的成品率。

(2)焊接设备使用NzA21一120一1型弧焊机(电源电压380V、额定功率3kw、调节范围5一120A)。

(3)焊接电流和焊接速度，焊接电流是影响焊接质量的主要参数。电流过大或焊速过慢，会使焊接线能量增大，将导致波纹管烧穿。焊接电流过小或焊接速度过快，会造成电弧的稳定性差和金属的熔化量不足，也无法获得良好的焊缝成形。

根据经验和试验确定，焊接电流为20一25A，焊接速度6一7mm/s。

（4）嘴尺寸和氩气流量的选择，我们采用自制的喷嘴,喷嘴直径为ф8mm,喷嘴长度比普通喷嘴要长,确定为40mm,这样可以使氩气平行流出,不致发生紊流,又可压缩电弧,使电弧更集中,提高了电弧的稳定性,保证焊缝的成形。氩气流量为:6-8升/分。数据的确定按下列公式计算

D=(2.5-3.5)dW

D为喷嘴直径，dW为钨极直径。

Q=(0.8-1.2)D

Q为气体流量，D为喷嘴直径

(5)电弧长度尽可能小焊接中采用短弧焊，弧长控制在1mm以下，这时氢气保护效果好，电弧稳定。

(6)钨极直径和端头形状采用的钨极直径为1.6mm，端头磨成30度锥角。这样可提高引弧和稳弧性能，保证焊缝的成形。

钨极伸出长度一般为5-6mm.

（7）进行焊接，焊后的接头组织见下图12。基本操作，引弧时提前送气5-10秒钟；收弧时延迟断气10秒钟左右。焊缝内不填充焊丝。

图12

（8）焊件冷却至室温后，进行外观检测，不能有烧穿，咬边，未熔合，裂纹等缺陷。

（9）焊后热处理对焊件进行700-750℃回火处理，保温一小时，然后空冷。

（10）100%对焊件进行1.6MPa水压强度试验,检验焊件的密封性是否合格。

（11）表4是本工艺的焊接工艺卡，焊接工艺的参数都在上面。

表4

焊接接头

焊接顺序

焊接工艺卡编号

0001

先焊接外焊缝

图号

0001

再焊接内焊缝

接头名称

端接接头

街头编号

0001

焊接工艺评定报告编号

N0001

焊工持证项目

检验

序号

本厂

锅检所

第三方或用户

母材mm

1Cr13

厚度mm

0.3

焊缝金属mm

1Cr13

厚度mm

0.3

焊接位置

平焊

层道

焊接方法

填充材料

焊接电流

电弧电压（V）

焊接速度

（cm∕min）

线能量

（KJ∕cm）

牌号

直径

极性

电流（A）

焊后热处理

回火700℃-750℃

自动钨极氩弧焊

正接

20-25

36~42

钨丝直径

1.6mm

喷嘴直径

8mm

气体成分

纯Ar

气体流量

正面

6-8升/分

背面

4.4焊接中的工艺缺陷及产生原因

(l)烧穿起弧端烧穿的原因为短路瞬间电流大，内、外托环与波纹管间隙大。烧穿是由于局部间隙过大，电弧瞬时不稳成偏弧。

(2)波纹管未焊住头之间间隙过大，使波纹管端面它两件未对齐，会造成局部虚焊和漏焊而未焊住，试压时漏水。

(3)成形不规则、熔宽过窄，是由于钨极距焊接缝距离大，使弧长过大，电弧刚度不造成的。

4.5结论

本文采用TIG焊焊接超薄零件，降低了成本。按以上的焊接结构设计和焊接工艺进行焊接后，对焊接零件观检验，焊缝表面平滑光亮，经试验未发生漏现象，说明波纹管接头强度高，气密性好，满足使用要求。

第五章1Cr13波纹管的焊接工艺评定

5.1试件的制取

把厚度为0.3mm母材1Cr13制成规格为50×250mm板材若干,然后按上述工艺制成焊接试件。

5.2焊接接头的力学试验

（1）焊接接头的拉伸试验拉伸试验的目的是测定焊接接头的强度和塑性，并可以发现断口上的某些缺陷。试验按GB2651-89《焊接接头拉伸试验方法》进行，测量焊缝的抗拉强度δb屈服点δs。

（2）焊接接头的弯曲试验试验目的是检验焊接接头的塑性，并同时反应出各区域的塑性差别，暴露焊接缺陷和考核熔合线质量。弯曲试验分面弯，背弯和侧弯三种，试验可按GB2653-89《焊接接头弯曲及压扁试验方法》进行。

（3）焊接接头的冲击试验试验目的是测定焊接接头的冲击韧度和缺口敏感性，作为评定材料断裂韧性和冷作时效敏感性的指标。试验可按GB2650-89《焊接接头冲击试验方法》进行。

（4）焊接接头的硬度试验试验目的是测定焊缝和热影响区金属材料硬度，并可间接判断材料的焊接性。试验可按《焊接接头及堆焊金属金属硬度试验方法》进行。

（5）焊接接头的疲劳试验试验目的是测定街头的疲劳极限δ-1,试验可按GB2656-89《焊缝金属和焊接接头的疲劳试验方法》进行

5.3焊接接头金相试验方法和内容

焊接接头的金相试验包括宏观金相试验和微观金相试验两部分。

（1）宏观分析试验是在试件上截取横断面，然后经过打磨，腐蚀在进行观察。宏观分析可以了解焊缝一次结晶组织的粗细程度和方向性；熔池形状，尺寸；焊接各区域的界限和尺寸；各种焊接缺陷的存在情况。

（2）微观金相试验用1000-1500倍金相试验显微镜观察焊缝金属的显微组织和显微缺陷（图12），可作为质量分析及试验研究的手段。

图12马氏体熔合区和过热区微观金相组织

5.4结果

试验结果达到了试验目的，证明此焊接工艺符合波纹管使用要求，焊接质量可以保证。试验的相关数据在下表5《焊接工艺评定报告》中列出。

编号

N001

日期

2007年3月10日

相应的焊接工艺指导书编号

001

焊接方法

接头形式

端接接头

工艺评定试件母材

钢板

材质

1Cr13

管子

材料

分类号

Ⅵ

分类号

规格

50×250mm

规格

质量保证书

复验报告编号

焊条型号

焊条规格

焊接位置

平焊位置

焊条烘干温度

焊接规范

焊接电压

焊接电流

焊接速度

焊工姓名

20-25A

6-7mm/s

焊工钢印号

试验结果

试验结果

试验结果

拉伸试验

弯曲试验d=2a

宏观金相试验

冲击韧度试验

Ak≧

kj/cm

δS

≧MPa

δb≧MPa

良好

78

良好

205

440

编号

日期

年月日

报告号

焊接工艺评定结论

工艺获得了良好的焊缝

审批

报告编制

表5焊接工艺评定报告

致谢

首先感谢本人的导师马天凤老师，他对我的仔细审阅了本文的全部内容并对我的毕业设计内容提出了许多建设性建议。马天凤老师渊博的知识，诚恳的为人，使我受益匪浅，在毕业设计的过程中，特别是遇到困难时，他给了我鼓励和帮助，在这里我向他表示真诚的感谢！

感谢母校——河南机电高等专科学校的辛勤培育之恩！感谢材料工程系给我提供的良好学习及实践环境，使我学到了许多新的知识，掌握了一定的操作技能。

感谢和我在一起进行课题研究的同窗丁宇磊同学，和他在一起讨论、研究使我受益非浅。

最后，我非常庆幸在三年的学习、生活中认识了很多可敬的老师和可亲的同学，并感激师友的教诲和帮助！

参考文献

（1）孙爱芳、吴金杰主编.焊接结构制造.北京理工大学出版社，2007，8

（2）孙玉厚主编.焊工实习技术手册.江苏科学技术出版社，1999，5

（3）丁仁亮、周而康、赵忠主编.金属材料及热处理第三版.机械工业出版社,2007,6

（4）英若采机主编.熔焊原理及金属材料焊接,械工业出版社

（5）雷世明主编.焊接方法与设备.机械工业出版社,2007，2

（6）戴建树主编.焊接生产管理与检测.机械工业出版社,2007,2

（7）吴金杰、公永健、周慧琳、李兴霞主编.焊接标准汇编

附录资料：不需要的可以自行删除

安全生产总则

1、“安全生产，人人有责”。所有员工必须加强法制观念，认真执行党和国家有关安全生产、劳动保护政策、法令、规定。严格遵守安全技术操作规程和各项安全生产规章制度。

2、凡不符合安全生产要求，有严重危险的厂房、生产线和设备，员工有权向上级报告。遇有严重危及生命安全的情况，员工有权停止操作并及时报告领导处理。

3、新入公司的员工实习、代培、临时参加劳动及变换工种的人员，未经三级教育或考试不合格者，不准参加生产或单独操作。电气、起重、压力容器、厂内机动车司机、电汽焊等特种作业人员均应经专业培训和考试合格，持证上岗。外来参观人员，接待部门应组织必要的安全教育和交待我公司有关安全规定。

4、工作前，必须按规定穿戴好防护用品，女工要把发辫放入帽内，旋转机床严禁戴手套操作。检查设备和工作场地，排除故障和隐患；保证安全防护、信号保险装置齐全、灵敏、可靠；保持设备润滑及通风良好。不准让小孩进入工作岗位，不准穿拖鞋、赤脚、赤膊、敞衣、戴头巾、围巾工作；上班前不准饮酒。

5、工作中，应集中精力，坚守岗位，不准擅自把自己的工作交给他人；不准打闹、睡觉和做与本职工作无关的事；凡运转设备，不准跨越、传递物件和触动危险部位；不准用手拉、嘴吹铁屑；不准站在砂轮的正前方进行磨削；不准超限使用设备；中途停电，应关闭电源开关。

6、搞好文明生产，保持车间、库房通道的清洁卫生，保障安全道畅通无阻。

7、严格执行交接班制度，末班人员下班前必须切断电源、汽源、熄灭火种，清理现场。

8、二人以上工作时，必须有主有从，统一指挥。

9、公司内行人要走指定通道，注意各种警标，严禁跨越危险区；严禁从行驶中的机动车辆爬上、跳下、抛卸物品；车间内不准骑自行车。公司路面施工，要设安全遮栏和标记，夜间应设红色警告灯。

10、严禁任何人攀登吊运中的物件及在吊钩下通过和停留。

11、操作工必须熟悉其设备性能、工艺要求和设备操作规程。设备要定人操作，使用本工种以外的设备时，须经有关领导批准。

12、检查修理机构电气设备时，必须挂停电警告牌，设人监护。停电牌必须谁挂谁取，非工作人员禁止合闸。

13、各种安全防护装置、照明、信号、监测仪表、警戒标记等不得随意拆除。

14、一切电气、机械设备的金属外壳或行车轨道必须有可靠的接地措施。非电气人员不准装修电气设备和线路。使用手持电动工具必须绝缘可靠，有良好的接地或接零措施，并戴好绝缘手套操作。机床、钳台、行灯等局部照明灯不得超过36V电压。

15、高空作业必须扎好安全带，戴好安全帽，不得穿硬底鞋。严禁投掷工具、材料等物件。

16、对易燃、易爆、剧毒、放射、腐蚀等物品要分类存放，并设专人管理。易燃、易爆等危险场所，严禁吸烟和明火作业。

17、防毒、防尘措施，噪声治理点，三废处理装置，冲床安全装置等必须经常维护、保养，并保持一贯良好有效。

18、油库、化工库、毒品库、各试验检查站等危险、要害部门，非岗位人员未经批准严禁入内。

19、各消防器材、工具应按要求设置齐全不准随便动用，安放地点周围，不得堆放其他物品。

20、发生事故或重大未遂事故时，要及时抢救，保护现场，并立即报告有关领导。

车工安全操作规程

1、禁止戴围巾、手套和扎围裙，高速切削时要穿好工作服，戴好工作帽和护目镜，女工发辫应挽在帽子内。开机前，首先检查油路和转动部件是否灵活正常。

2、装卸卡盘及大的工卡具时，床面要垫木板，不准开车装卸卡盘。装卸工件后应立即取下扳手。禁止用手刹车。

3、床头、小刀架，床面不放置工、量、刀或其他东西。

4、装卸工件要牢固，夹紧时可用接长套筒，禁止用榔头打，滑丝的卡盘不准使用。

5、加工细长工件要用顶尖，跟刀架、车头前面伸出部分不得超过工件直径的20－25倍，车头后伸超过300毫米时必须装托架。必要时安装防护栏。

6、用锉刀光工件时，应右手在后，身体离开卡盘，禁止用砂布裹在工件上砂光，应比照用锉刀的方法成直条状压在工件上。

7、车内孔时，不准用锉刀倒角，用砂布光内孔时，不准将手指手臂伸进去打磨。

8、加工偏心，导型工件时，必须加平衡铁，并要坚固牢靠，刹车不要过猛。

9、攻丝或套丝必须用专用工具。不准一手扶攻丝架（或扳牙架），一手开车。

10、切大料时，应留有足够余量，卸下砸断，以免切断时掉下伤人。小料切断时不准用手接。

11、主轴箱挂轮时，必须停车变换速度，以免损坏机件。

12、卡盘的放松块，必须装好把牢，以防突然反车时卡盘甩出伤人。

13、发现机床在运转时有异常，应立即停车检查。

14、不准用手直接清除铁屑，应使用专用工具清扫。

15、不准在机床运转时离开工作岗位。因故离开时，必须停车，并切断电源。

16、机床运转需停车时，严禁使用反车刹车以免损坏电机和设备其他部件。

17、工作场地应保持整齐、清洁、工件存放要稳妥，不能堆放过高，铁屑应及时处理，电器发生故障应马上断开总电源，及时叫电工检修，不能擅自乱动。

机床工安全操作规程

1、加工工件时，必须扎紧袖口，束紧衣襟。严禁戴手套、围巾或敞开衣服操作旋转机床。

2、检查设备上的防护装置是否完好和关闭。保险、联锁、信号装置必须灵敏、可靠，否则不准开动。

3、工件、夹具、工具、刀具必须装卡牢固。

4、开车前要观察周围动态，有妨碍运转、传动的物件要先清除，加工点附近不准有人站立。机床开动后，操作者要站在安全位置上，以避开机床运动部位和切屑飞溅。

5、机床停止前，不准接触运动工件、刀具和传动部件。严禁隔着机床遗转、传动部分传递或拿取工具等物品。

6、调整机床行程、限位，装夹拆卸工件、刀具，测量工件，擦拭机床都必须停车进行。

7、机床导轨面伤、工作台上不得放工具或其它物品。

8、不准用手直接清除切屑，应采用专门工具清理。

9、两人或两人以上在同一机台工作时，必须有一人负责统一指挥。

10、发现设备出现异常情况，应立即停车检查。

11、不准在机床运转时离开工作岗位。因故要离去必须停车，并切断电源。

12、正确使用工具，要使用符合规格的扳手，不准加垫块和任意用套管。

13、使用起吊工具时，必须遵守挂钩工安全操作规程。工件堆放不得超高。

14、工作完毕，应将各类手柄扳回到非工作位置，并切断电源和及时清理工作场地的切屑、油污，保持通道畅通。

电钻安全操作规程

一、台钻

1、使用台钻要带好防护眼睛和规定的防护用品，禁止带手套。

2、钻孔时，工件必须用钳子、夹具或压铁夹紧压牢。禁止用手拿着钻孔。钻薄片工件时，下面要垫木板。

3、不准在钻孔时用砂布清除铁屑，亦不允许用嘴吹或者用手擦试。

4、在钻孔开始或工件要钻穿时，要轻轻用力，以防工件转动或甩出。

5、工作中，要把工件放正，用力要均匀，以防钻头折断。

二、钻工

1、工作前对所用钻床和工卡量进行全面检查，确认无误时方可工作。

2、工件夹紧时必须牢固可靠，钻小件时应用工具夹持，不准用手拿着钻，工作中严禁带手套，女工发辫应挽在帽子内。

3、使用自动走刀时，要选好进给速度，调整好行程限位块。手动进刀时按照逐渐增压和逐渐减压原则进行，一面用力过猛造成事故。

4、钻头上绕有铁屑时，要停车清除。禁止用风吹，用手拉，要用刷子或铁钩清除。

5、钻孔直径不得超过机床允许范围。

6、精绞深孔时，拨取园器和稍棒，不可用力过猛，以免将手撞在刀具上。

7、不准在旋转的刀具下，翻转、卡压或测量工件，手不准触摸旋转刀具。

8、使用摇臂钻时，横臂回转范围内不准有障碍物，工作前横臂必须卡紧。

9、横臂和工作台上不准存放物件，被加工件必须按规定卡紧，以防工件移位造成重大人身伤害事故和设备事故。

10、工作结束时，将横臂降到最低位置，主轴箱靠近立柱。并且都要卡紧。

磨工的一般操作规程

磨时或修正砂轮要戴好防护眼镜和口罩。

查砂轮是否松动、裂纹，防护罩是否牢固可靠，发现问题时不准开动。

砂轮的正面不准站人，操作者要站在砂轮的侧面。

砂轮的转速不准超限，进给要选择合理进刀量，严防砂轮破裂飞出上人，严禁为工时加大进给量。

卸装工件时，砂轮一定要退到安全位置，防止磨手。

砂轮未离开工件时，不得停止砂轮转动。

用金刚石修正砂轮时，一定要将金刚石固定牢，禁止用手拿着修砂轮。

吸尘器必须保持完好状态，并充分利用。

干磨工件不准途中加冷却液，湿式磨床冷却停止时，应立即停止磨削，工作完毕应将砂轮空转五分钟，将砂轮上的冷却液甩掉。

电焊工安全操作规程

1、必须遵守焊、割设备一般安全规定及电焊机安全操作规程。

2、电焊机外壳，必须接地良好，其电源的装拆应由电工进行。

3、电焊机要设单独的开关，开关应放在防雨的闸箱内，拉合时应戴手套侧向操作。

4、焊钳与把线必须绝缘良好，连接牢固，更换焊条应戴手套，在潮湿地点工作，应站在绝缘胶板或木板上。

5、严禁在带电和带压力的容器上或管道上施焊，焊接带电的设备必须先切断电源。

6、焊接贮存过易燃、易爆、有毒物品的容器或管道，必须清除干净，并将所有孔口打开。

7、在密闭金属容器内施焊时，容器必须可靠接地，通风良好，并应有人监护，严禁向容器内输入氧气。

8、焊接预热工件时，应有石棉布或档板等隔热措施。

9、把线、地线禁止与钢丝绳接触，更不得用钢丝绳索或机电设备代替零线，所有地线接头，必须连接牢固。

10、更换场地移动把线时，应切断电源并不得手持把线爬梯登高。

11、清除焊渣或采用电弧气刨清根时，应戴好防护眼镜或面罩，防止铁渣飞溅伤人。

12、多台焊机在一起集中施焊时，焊接平台或焊件必须接地，并应有隔光板。

13、钍钨板要放置在密闭铅盒内，磨削钍钨板时，必须戴手套，口罩，并将粉尘及时排除。

14、二氧化碳气体预热器的外壳应绝缘，端电压不应大于36V。

15、雷雨时，应停止露天焊接作业。

16、施焊场地周围应清除易燃易爆物品，或进行覆盖、隔离。

17、必须在易燃易爆气体或液体扩散区施焊时，应经有关部门检试许可后，方可施焊。

18、工作结束应切断焊机电源，并检查工作地点，确认无起火危险后，方可离开。

气焊工安全操作规程

1、必须遵守焊、割设备一般安全规定及气焊设备安全操作规程。

2、施焊场地周围应清除易燃易爆物品，或进行覆盖、隔离，必须在易燃易爆气体或液体扩散区施焊时，应经有关部门检试许可后，方可进行。

3、乙炔发生器必须设有回火防止安全装置。氧气瓶、乙炔瓶、氧气、乙炔表及焊割工具上，严禁沾染油脂。

4、乙炔发生器的零件和管路接头，不得采用紫铜制作。

5、高、中压乙炔发生器应可靠接地，压力表、安全阀应定期校验。

6、乙炔发生器不得放在民线的正下方，与氧气瓶不得放一处，距易燃易爆物品和明火的距离，不得少于10米。检验是否漏气，要用肥皂水，严禁用明火。

7、氧气瓶、乙炔瓶应有防震胶圈，旋紧安全帽，避免碰撞和剧烈震动，并防止曝晒。

8、乙炔气管用后需清除管内积水，胶管防止回火的安全装置冻结时，应用热水加热解冻，不准用火烤。

9、点火时，焊枪口不准对人，正在燃烧的焊枪不得放在工件或地面上。带有乙炔和氧气时，不准放在金属容器内，以防气体逸出，发生燃烧事故。

10、不得手持连接胶管的焊枪爬梯、登高。

11、严禁在带压的容器或管道上焊、割，带电设备应先切断电源。

12、在贮存过易燃易爆及有毒物品的容器或管道上焊、割时，应先清除干净，并将所有孔、口打开。

13、铅焊时，场地应通风良好，皮肤外露部分应涂护肤油脂。工作完毕应洗漱。

14、工作完毕，应将氧气瓶、乙炔气瓶阀关好，拧上安全罩。检查操作场地，确认无着火危险，方准离开。

15、氧气瓶、乙炔气瓶分开，贮放在通风良好的库房内。吊运时应用吊篮，工地搬运时，严禁在地面上滚，应轻抬轻放。

16、焊、割作业人员从事高处、水上等作业，必须遵守相应的安全规定。

17、严禁无证人员从事焊、割作业。

气焊设备安全操作规程

严格遵守焊、割设备一般安全规定

一、焊、割前准备

1、检查橡胶软管接头、氧气表、减压阀等应紧固牢靠，无泄漏。严禁油脂、泥垢沾染气焊工具、氧气瓶。

2、严禁将氧气瓶、乙炔发生器靠近热源和电闸箱；并不得放在高压线及一切电线的下面；切勿在强阳光下爆晒；应放在操作工点的上风处，以免引起爆炸。四周应设围栏，悬挂“严禁烟火”标志，氧气瓶、乙炔气瓶与焊、割炬（也称焊、割枪）的间距应在10m以上，特殊情况也应采取隔离防护措施，其间距也不准少于5m,同一地点有两个以上乙炔发生器，其间距不得小于10m。

3、氧气瓶应集中存放，不准吸烟和明火作业，禁止使用无减压阀的氧气瓶。

4、氧气瓶应配瓶嘴安全帽和两个防震胶圈。移动时，应旋上安全帽，禁止拖拉、滚动或吊运氧气瓶；禁止带油脂的手套搬运氧气瓶；转运时应用专用小车，固定牢靠，避免碰撞。

5、氧气瓶应直立放置，设支架稳固，防止倾倒；横放时，瓶嘴应垫高。

6、乙炔气瓶使用前，应检查防爆和防回火安全装置。

7、按工件厚度选择适当的焊炬和焊嘴，并拧紧焊嘴应无漏气。

8、焊、割炬装接胶管应有区别，不准互换使用，氧气管用红色软管，乙炔管用绿或黑色软管。使用新软管时，应先排除管内杂质、灰尘，使管内畅通。

9、不得将橡胶软管放在高温管道和电线上，或将重物或热的物件压在软管上，更不得将软管与电焊用的导线敷设在一起。

10、安装减压器时，应先检查氧气瓶阀门接头不得有油脂，并略开氧气瓶阀门出气口，关闭氧气瓶阀门时，须先松开减压器的活门螺丝（不可紧闭）。

11、检查焊（割）炬射吸性能时，先接上氧气软管，将乙炔软管和焊、割炬脱开后，即可打开乙炔阀和氧气阀，再用手指轻按焊炬上乙炔进气管接口，如手感有射吸能力，气流正常后，再接上乙炔管路。如发现氧气从乙炔接头中倒流出来，应立即修复，否则禁止使用。

12、检查设备、焊炬、管路及接头是否漏气时，应涂抹肥皂水，观察有无气泡产生，禁止用明火试漏。

13、焊、割嘴堵塞，可用通针将嘴通一下，禁止用铁丝通嘴。

二、焊、割中注意事项

1、开启氧气瓶阀门时，禁止用铁器敲击，应用专用工具，动作要缓慢，不要面对减压器。

2、点火前，急速开启焊、割炬阀门，用氧气吹风，检查喷嘴出口。无风时不准使用，试风时切忌对准脸部。

3、点火时，可先把氧气调节阀稍为打开后，再打开乙炔调节阀，点火后即可调整火焰大小和形状。点燃后的焊炬不能离开手，应先关乙炔阀，再关氧气阀，使火焰熄灭后才准放下焊炬，不准放在地上，严禁用烟头点火。

4、进入容器内焊接时，点火和熄火均应在容器外进行。

5、在焊、割储存过油类的容器时，应将容器上的孔盖完全打开，先将容器内壁用碱水清洗干净，后再用压缩空气吹干，充分作好安全防护工作。

6、氧气瓶压力指针应灵敏正常，瓶中氧气不许用尽，必须预留余压，至少要留0.1-0.2Mpa的氧气，拧紧阀门，瓶阀处严禁沾染油脂，瓶壳处应注上“空瓶”标记。乙炔瓶比照规定执行。

7、焊、割作业时，不准将橡胶软管背在背上操作，禁止用焊、割炬的火焰作照明。氧气、乙炔软管需横跨道路和轨道时，应在轨道下面穿过或吊挂过去，以免被车轮辗压破坏。

8、焊、割嘴外套应密封性好，如发生过热时，应先关乙炔阀，再关氧气阀，浸水冷却。

9、发生回火时，应迅速关闭焊、割炬上的乙炔调节阀，再关闭氧气调节阀，可使回火很快熄灭。如紧急时（仍不熄火），可拔掉乙炔软管，再关闭一级氧气阀和乙炔阀门，并采取灭火措施。稍等后再打开氧气调节阀，吹出焊、割炬内的残留余焰和碳质微粒，才能再作焊、割作业。

10、如发现焊炬出现爆炸