焊接技术与工艺作业指导书

焊接技术与工艺作业指导书TOC\o"1-2"\h\u19740第1章焊接基础理论 4152021.1焊接原理及分类 449531.1.1焊接原理 4211971.1.2焊接分类 4285071.2焊接材料及选用 4138591.2.1焊接材料 4176331.2.2焊接材料选用 415581.3焊接缺陷及防止措施 4302361.3.1焊接缺陷 4223471.3.2防止措施 531598第2章焊接方法及设备 5260222.1气焊工艺及设备 5230502.1.1气焊工艺 5324872.1.2气焊设备 5308842.2电弧焊工艺及设备 5182042.2.1电弧焊工艺 527102.2.2电弧焊设备 5198952.3气保护焊工艺及设备 5197382.3.1气保护焊工艺 5246512.3.2气保护焊设备 6285692.4激光焊与电子束焊工艺及设备 6123492.4.1激光焊工艺 618152.4.2激光焊设备 6191792.4.3电子束焊工艺 6118352.4.4电子束焊设备 68212第3章焊接接头设计 6160253.1焊接接头类型及特点 6288133.1.1对接接头 6135893.1.2角接接头 639713.1.3搭接接头 788603.1.4T型接头 7293973.1.5其他接头 7213943.2焊接接头设计原则 7131383.2.1符合工件使用要求 7275443.2.2焊接工艺性 7255713.2.3减小应力集中 7247313.2.4结构简单、便于施工 779003.2.5耐腐蚀性 7223483.3焊接接头强度计算 7253623.3.1焊缝截面积计算 7134273.3.2焊接接头强度 8262143.3.3焊接接头疲劳强度 845383.3.4焊接接头稳定性 829157第4章焊接工艺参数选择 8311994.1焊接电流、电压与焊接速度 8152794.1.1焊接电流选择 8121474.1.2焊接电压选择 854384.1.3焊接速度选择 867954.2焊接热输入与热影响区控制 8145364.2.1焊接热输入 874444.2.2热影响区控制 958414.3焊接工艺参数优化 9191134.3.1焊接工艺参数匹配 9197504.3.2焊接工艺参数调整 9102574.3.3焊接工艺参数记录与分析 931449第5章焊接准备与操作技巧 9306835.1焊接前的准备工作 92465.1.1材料检查 912015.1.2设备检查 9322655.1.3焊接工艺准备 980195.1.4焊接环境要求 106885.2焊接操作技巧 10300425.2.1焊接姿势与手法 10122305.2.2焊接参数控制 10202805.2.3焊接过程中的操作要点 10130395.3焊接过程中的监控与调整 10304795.3.1焊接过程中的监控 10318915.3.2焊接缺陷的预防与处理 1088325.3.3焊接工艺的调整 105943第6章常用金属材料的焊接 10155656.1钢铁材料的焊接 10278536.1.1碳钢的焊接 10140096.1.2低合金钢的焊接 11221766.1.3高合金钢的焊接 1170646.2铸铁材料的焊接 11178176.2.1灰铸铁的焊接 11266366.2.2球墨铸铁的焊接 11158116.2.3可锻铸铁的焊接 11271616.3铝、钛等有色金属的焊接 11283096.3.1铝合金的焊接 11201886.3.2钛合金的焊接 1116106.3.3铜及铜合金的焊接 11130306.3.4锌、铅、锡等有色金属的焊接 1224910第7章焊接质量控制与检验 12293267.1焊接质量控制措施 12322077.1.1焊前准备 1286347.1.2焊接过程控制 1273937.1.3焊后处理 1238127.2焊接检验方法及标准 1215117.2.1外观检验 1249747.2.2无损检验 12179457.2.3力学功能检验 13172867.3焊接缺陷的修补及返修 13218557.3.1修补 13251247.3.2返修 134824第8章焊接安全与环境保护 13250588.1焊接安全操作规程 13242618.1.1一般规定 13168388.1.2设备检查 1312088.1.3作业环境 13197668.1.4个体防护 13428.1.5操作规范 13165598.2焊接职业健康与防护 14140658.2.1焊接职业病危害因素 1484278.2.2健康防护措施 14246158.2.3应急处理 14165518.3焊接环境保护与节能 14172788.3.1环境保护措施 1443898.3.2节能措施 147198第9章焊接技术在工程中的应用 14317659.1焊接结构设计及应用 148919.1.1焊接结构设计原则 14147449.1.2焊接结构应用领域 15112029.2焊接工艺在制造业中的应用 15275049.2.1焊接工艺的选择 15119869.2.2焊接工艺在制造业的应用实例 15201259.3焊接修复与再制造技术 1576429.3.1焊接修复技术 1579279.3.2焊接再制造技术 1679589.3.3焊接修复与再制造应用实例 1625733第10章焊接新技术与发展趋势 16467410.1焊接自动化与智能化 162473810.1.1自动化焊接技术 161476710.1.2智能化焊接技术 161668510.2焊接新材料的研发与应用 16542610.2.1新型焊接材料 161288810.2.2特种焊接材料 171772010.3焊接工艺的可持续发展与绿色制造 172760210.3.1节能减排焊接工艺 171632210.3.2环保型焊接工艺 173184210.3.3废旧焊接材料的再利用 17第1章焊接基础理论1.1焊接原理及分类1.1.1焊接原理焊接是一种金属连接技术，通过加热或加压的方式使金属材料局部熔化，并在冷却后形成永久性连接。焊接过程中，涉及物理、化学及冶金等多个方面的变化。1.1.2焊接分类根据焊接方法的不同，焊接可分为以下几类：（1）熔化焊接：如气焊、电弧焊、激光焊等；（2）压力焊接：如摩擦焊、电阻焊、扩散焊等；（3）钎焊接：如硬钎焊、软钎焊等。1.2焊接材料及选用1.2.1焊接材料焊接材料主要包括焊条、焊丝、焊剂和保护气体等。不同类型的焊接方法及材料对焊接材料的要求有所不同。1.2.2焊接材料选用选用焊接材料时，应考虑以下因素：（1）母材的化学成分、力学功能和焊接性；（2）焊接工艺及焊接方法；（3）焊接接头的设计和使用功能要求；（4）施工条件和经济性。1.3焊接缺陷及防止措施1.3.1焊接缺陷焊接过程中，可能出现的缺陷主要包括：（1）气孔：由于气体在熔池中未及时逸出而形成；（2）夹渣：熔池中的夹杂物未完全浮出而形成；（3）裂纹：焊接应力超过材料的抗裂功能而形成；（4）未焊透、未熔合：焊接过程中熔池未完全填满焊缝而形成；（5）焊缝形状不良：如焊缝超高、咬边等。1.3.2防止措施为防止焊接缺陷的产生，可采取以下措施：（1）选择合适的焊接工艺和焊接参数；（2）选用合适的焊接材料；（3）提高操作技能，严格焊接过程控制；（4）加强焊前、焊后的检验及处理；（5）对焊接接头进行合理的焊后热处理。第2章焊接方法及设备2.1气焊工艺及设备2.1.1气焊工艺气焊是利用燃烧气体产生的热量进行金属熔化，实现焊接的方法。该工艺操作简便，设备投资低，适用于多种金属材料的焊接。主要包括氧乙炔焊、氧丙烷焊等。2.1.2气焊设备气焊设备主要包括焊枪、气瓶、减压器、焊丝和氧气瓶等。焊枪分为射吸式和射流式两种，根据焊接工件材质和焊接要求选择合适的焊枪。2.2电弧焊工艺及设备2.2.1电弧焊工艺电弧焊是利用电弧产生的热量进行金属熔化，实现焊接的方法。主要包括手工电弧焊、气体保护电弧焊、埋弧焊等。2.2.2电弧焊设备电弧焊设备主要包括电源、焊机、焊枪、焊接电缆和辅助设备。电源分为交流电源和直流电源，根据焊接工艺和材料选择合适的电源。2.3气保护焊工艺及设备2.3.1气保护焊工艺气保护焊是在电弧焊接过程中，采用保护气体对熔池和熔渣进行保护，防止氧化和污染。主要包括二氧化碳保护焊、氩弧焊、混合气体保护焊等。2.3.2气保护焊设备气保护焊设备包括焊机、焊枪、保护气体装置、送丝机和控制系统。焊机分为直流和交流两种，根据焊接工艺要求选择合适的设备。2.4激光焊与电子束焊工艺及设备2.4.1激光焊工艺激光焊是利用高能量密度的激光束对工件进行局部加热，实现焊接的方法。具有焊接速度快、热影响区小、焊接变形小等优点。2.4.2激光焊设备激光焊设备主要包括激光发生器、光学系统、焊接头、控制系统和辅助设备。根据激光类型和功率，选择合适的设备。2.4.3电子束焊工艺电子束焊是利用高速运动的电子束对工件进行局部加热，实现焊接的方法。具有能量密度高、焊接速度快、热影响区小等特点。2.4.4电子束焊设备电子束焊设备主要包括电子枪、加速器、偏转系统、真空系统、控制系统和辅助设备。根据焊接要求和工件特点，选择合适的设备。本章详细介绍了气焊、电弧焊、气保护焊、激光焊和电子束焊等焊接方法及其设备，为实际焊接作业提供了理论指导和设备选型参考。第3章焊接接头设计3.1焊接接头类型及特点3.1.1对接接头对接接头是将两个工件端面相互对接焊接而成的接头，具有较高的强度和良好的密封功能。根据端面形状可分为平面对接接头和圆筒对接接头。该接头适用于承受拉伸、压缩和剪切载荷的构件。3.1.2角接接头角接接头是两个工件在相互垂直或近似垂直的位置焊接的接头，具有较高的强度和刚度。根据焊缝形式可分为单面角接接头和双面角接接头。该接头适用于承受弯曲和扭转载荷的构件。3.1.3搭接接头搭接接头是一个工件的部分覆盖在另一个工件上的接头，搭接部分通过焊缝连接。该接头具有施工简便、应力集中小的特点，但强度相对较低。适用于承受较小载荷的构件。3.1.4T型接头T型接头是一个工件端面与另一个工件侧面相接的接头，可分为单面T型接头和双面T型接头。该接头具有较好的强度和刚度，适用于承受拉伸、压缩和剪切载荷的构件。3.1.5其他接头除上述常见接头类型外，还有环形接头、槽型接头等。这些接头类型根据实际工程需求设计，具有特定的应用场景和特点。3.2焊接接头设计原则3.2.1符合工件使用要求焊接接头设计应充分考虑工件的使用环境、载荷条件和应力分布，保证接头具有足够的强度、刚度和稳定性。3.2.2焊接工艺性接头设计应考虑焊接工艺的可行性，如焊接方法、焊接顺序和焊接参数等，以保证焊接质量。3.2.3减小应力集中接头设计应尽量减少应力集中，避免在焊缝及其附近区域产生过大的应力，以提高接头的疲劳寿命。3.2.4结构简单、便于施工接头设计应尽量简化结构，降低制造成本，同时便于施工和检验。3.2.5耐腐蚀性对于在腐蚀环境下使用的构件，接头设计应考虑采取相应的防腐措施，以提高接头的耐腐蚀功能。3.3焊接接头强度计算3.3.1焊缝截面积计算根据焊缝类型、尺寸和焊接材料，计算焊缝截面积，作为接头强度计算的依据。3.3.2焊接接头强度根据焊缝截面积和焊缝材料的力学功能，计算焊接接头的拉伸、压缩和剪切强度。3.3.3焊接接头疲劳强度结合焊缝的应力集中系数、疲劳寿命要求等因素，计算焊接接头的疲劳强度。3.3.4焊接接头稳定性分析焊接接头的稳定性，如焊缝的撕裂、弯曲和失稳等，保证接头在服役过程中具有良好的稳定性。第4章焊接工艺参数选择4.1焊接电流、电压与焊接速度4.1.1焊接电流选择焊接电流是焊接过程中最关键的参数之一，它直接影响焊缝成形、熔深及焊接速度。合适的焊接电流应根据焊接材料、板厚、焊接位置及焊接方法来确定。电流过大，易造成焊缝过宽、咬边及焊穿等缺陷；电流过小，则会导致焊缝成形差、熔深不足等问题。4.1.2焊接电压选择焊接电压与焊接电流配合使用，对焊缝成形和熔池稳定性具有重要作用。焊接电压的选择应考虑焊接材料、板厚、焊接位置等因素。电压过高，会使电弧燃烧不稳定，造成焊缝成形差；电压过低，则可能导致熔池过小，影响焊接质量。4.1.3焊接速度选择焊接速度直接影响焊接热输入和焊缝成形。合理的焊接速度应保证焊缝成形良好、熔池稳定，同时避免产生焊接缺陷。焊接速度过快，会导致焊接热输入不足，焊缝成形差；焊接速度过慢，则会使焊接热输入过大，影响焊缝功能。4.2焊接热输入与热影响区控制4.2.1焊接热输入焊接热输入是指焊接过程中单位长度焊缝所吸收的热量。合理控制焊接热输入对焊缝成形、熔深及焊接质量具有重要意义。焊接热输入过大，易使焊缝产生过热组织，降低焊接接头的力学功能；焊接热输入过小，则可能导致焊缝成形差、熔深不足。4.2.2热影响区控制热影响区（HAZ）是指焊接过程中，母材金属在热循环作用下产生不同组织形态的区域。控制热影响区的宽度和组织功能对提高焊接接头整体功能。通过选择合适的焊接参数和工艺方法，可以有效地控制热影响区的组织形态和功能。4.3焊接工艺参数优化4.3.1焊接工艺参数匹配为获得良好的焊接质量，应合理匹配焊接电流、电压和焊接速度等参数。在实际焊接过程中，应根据焊接材料、板厚、焊接位置等条件，进行多组参数试验，以确定最佳焊接工艺参数。4.3.2焊接工艺参数调整在焊接过程中，如遇到特殊情况（如焊接速度变化、焊接环境变化等），应适当调整焊接工艺参数，保证焊缝成形良好、焊接质量稳定。4.3.3焊接工艺参数记录与分析对焊接过程中的工艺参数进行详细记录，并进行分析，有助于发觉焊接过程中存在的问题，为优化焊接工艺参数提供依据。同时对焊接工艺参数的优化可以提高焊接质量，降低生产成本。第5章焊接准备与操作技巧5.1焊接前的准备工作5.1.1材料检查核查焊接母材及填充材料的种类、牌号、规格和质量证明书，保证材料符合国家标准及设计要求。检查材料表面是否有油污、氧化物、水分等杂质，必要时进行清洁处理。5.1.2设备检查确认焊接设备、辅助设备（如焊机、焊接小车、变位机等）状态良好，功能稳定。检查焊接设备的安全防护装置是否齐全、有效。5.1.3焊接工艺准备根据焊接材料和母材的功能，制定合理的焊接工艺参数。确定焊接顺序和路径，编制焊接工艺流程。5.1.4焊接环境要求保证焊接作业区域内的通风、照明、安全防护等条件符合要求。对于特殊环境（如有限空间、高温、高湿等），应采取相应的防护措施。5.2焊接操作技巧5.2.1焊接姿势与手法保持正确的焊接姿势，保证操作稳定、舒适。掌握合理的焊接手法，使焊接过程均匀、稳定。5.2.2焊接参数控制根据焊接工艺要求，严格控制焊接电流、电压、焊接速度等参数。焊接过程中，根据实际情况调整焊接参数，保证焊接质量。5.2.3焊接过程中的操作要点焊接始末两端应进行预热，避免产生焊接缺陷。控制焊接熔池大小，避免熔池过大或过小。保持焊接熔池的稳定，防止熔池波动过大。5.3焊接过程中的监控与调整5.3.1焊接过程中的监控观察焊接熔池和焊缝成型情况，及时发觉问题。监控焊接设备运行状态，保证设备功能稳定。5.3.2焊接缺陷的预防与处理针对不同类型的焊接缺陷（如裂纹、气孔、夹渣等），采取相应的预防措施。一旦发觉焊接缺陷，及时进行修复或处理。5.3.3焊接工艺的调整根据焊接过程中出现的问题，及时调整焊接工艺参数。分析焊接质量影响因素，不断优化焊接工艺。第6章常用金属材料的焊接6.1钢铁材料的焊接6.1.1碳钢的焊接碳钢焊接时应根据其碳含量和焊接工艺要求选择合适的焊接方法、焊接材料及焊接参数。低碳钢焊接时，可采用碱性焊条或药芯焊丝；中、高碳钢焊接时，宜选用预热和后热处理措施，以降低焊接接头的硬度和残余应力。6.1.2低合金钢的焊接低合金钢焊接时应注意选择合适的焊接材料，以避免产生焊接裂纹和气孔等缺陷。焊接工艺参数应保证焊缝金属具有良好的力学功能和耐腐蚀功能。6.1.3高合金钢的焊接高合金钢焊接时，应采用适当的预热和层间温度控制，以降低焊接接头的残余应力，防止产生焊接裂纹。同时选用合适的焊接材料，保证焊缝金属具有优良的力学功能和耐腐蚀功能。6.2铸铁材料的焊接6.2.1灰铸铁的焊接灰铸铁焊接时，应选择低氢焊条，并采用小电流、慢焊接速度的焊接工艺，以减少焊接应力和焊接缺陷。焊前预热和焊后保温处理有助于降低焊接裂纹倾向。6.2.2球墨铸铁的焊接球墨铸铁焊接时，应选用具有良好抗裂功能的焊材，并采用适当的焊接工艺，如预热、后热和缓冷等。同时控制焊接过程中的热输入，以减小焊接变形和应力。6.2.3可锻铸铁的焊接可锻铸铁焊接时，可选用镍基或钴基焊材，采用适宜的焊接工艺参数，保证焊缝金属具有良好的韧性和塑性。6.3铝、钛等有色金属的焊接6.3.1铝合金的焊接铝合金焊接时，应选用对铝合金具有良好焊接功能的焊丝和合适的焊接方法。采用氩弧焊、激光焊等高能量密度焊接方法，有利于减少热影响区和焊接变形。焊前预热和焊后热处理可提高焊接接头的力学功能。6.3.2钛合金的焊接钛合金焊接时，应选用具有优良抗裂功能的焊材，并采用氩弧焊、激光焊等焊接方法。控制焊接过程中的氢含量，以防止产生氢致裂纹。适当的热处理工艺有助于提高焊接接头的综合功能。6.3.3铜及铜合金的焊接铜及铜合金焊接时，选用适合铜合金的焊材和焊接方法。采用氩弧焊、电弧焊等焊接工艺，注意控制焊接热输入，避免产生焊接裂纹和气孔等缺陷。6.3.4锌、铅、锡等有色金属的焊接锌、铅、锡等有色金属焊接时，应根据其特性选择相应的焊接方法和焊接材料。焊接过程中应控制焊接速度和热输入，以减小焊接变形和应力，保证焊接质量。第7章焊接质量控制与检验7.1焊接质量控制措施7.1.1焊前准备在焊接作业前，应对焊接材料、设备、环境等进行严格检查，保证符合焊接工艺要求。同时对焊接人员进行专业培训，使其熟练掌握焊接技能及质量控制措施。7.1.2焊接过程控制（1）严格执行焊接工艺规程，保证焊接参数、焊接顺序和焊接方法正确无误。（2）对焊接过程中的关键环节进行实时监控，如电流、电压、焊接速度等，保证焊接质量稳定。（3）定期检查焊接设备，保证设备功能良好，减少焊接缺陷的产生。7.1.3焊后处理（1）焊后及时对焊接部位进行清理，去除焊渣、飞溅等杂物。（2）对焊接部位进行热处理，消除焊接应力，改善焊接功能。（3）按照设计要求，对焊接部位进行打磨、抛光等表面处理。7.2焊接检验方法及标准7.2.1外观检验（1）目视检查焊接部位，保证无明显的焊接缺陷，如裂纹、气孔、夹渣等。（2）使用量具测量焊接部位的尺寸，保证满足设计要求。7.2.2无损检验（1）采用射线检验（RT）、超声波检验（UT）、磁粉检验（MT）等方法，对焊接内部缺陷进行检测。（2）按照相关标准，对无损检验结果进行评定，保证焊接质量符合要求。7.2.3力学功能检验（1）对焊接部位进行拉伸、弯曲、冲击等力学功能试验。（2）检验结果应符合相关标准和设计要求。7.3焊接缺陷的修补及返修7.3.1修补（1）对发觉的焊接缺陷，应根据缺陷类型和程度进行修补。（2）修补前应彻底清除缺陷部位，并采用合适的焊接方法进行修补。（3）修补后，对修补部位进行检验，保证焊接质量满足要求。7.3.2返修（1）对修补不合格或严重焊接缺陷，应进行返修。（2）返修前，应对缺陷原因进行分析，制定合理的返修方案。（3）返修过程中，严格执行返修方案，保证返修质量。（4）返修后，重新进行相关检验，直至满足质量要求。第8章焊接安全与环境保护8.1焊接安全操作规程8.1.1一般规定在进行焊接作业前，操作人员应充分了解并掌握焊接设备的安全操作规程。同时需持有相关专业技能培训合格证书。8.1.2设备检查操作前应对焊接设备进行检查，保证设备功能良好、绝缘可靠、防护装置完好，避免发生意外。8.1.3作业环境焊接作业应在通风良好、无易燃易爆物品的环境中进行。现场应配备必要的消防设施和警示标识。8.1.4个体防护焊接作业人员应穿戴合适的防护服、防护手套、防护眼镜、防护口罩等防护用品，保证自身安全。8.1.5操作规范（1）严格遵守焊接设备操作规程，不得违规操作。（2）焊接过程中应集中注意力，禁止交谈、打电话等分散注意力的行为。（3）焊接作业时，不得擅自离开作业现场，防止发生意外。8.2焊接职业健康与防护8.2.1焊接职业病危害因素焊接作业过程中会产生电弧辐射、高温、有害气体、粉尘、噪声等职业病危害因素。8.2.2健康防护措施（1）加强通风换气，降低有害气体和粉尘浓度。（2）选用低毒、低尘的焊接材料，减少职业病危害。（3）对焊接作业人员进行定期体检，关注其健康状况。8.2.3应急处理（1）发生职业病时，应立即启动应急预案，进行救治。（2）对职业病危害进行分析，总结经验教训，防止类似的再次发生。8.3焊接环境保护与节能8.3.1环境保护措施（1）合理设计焊接工艺，减少焊接过程中的能源消耗。（2）选用环保型焊接材料，降低有害气体排放。（3）对焊接废渣、废液进行分类收集、处理，防止对环境造成污染。8.3.2节能措施（1）选用高效节能的焊接设备，提高能源利用率。（2）优化焊接工艺参数，降低能源消耗。（3）加强设备维护保养，保证设备运行在最佳状态，降低能耗。第9章焊接技术在工程中的应用9.1焊接结构设计及应用9.1.1焊接结构设计原则焊接结构设计是保证焊接部件安全、可靠和经济的关键环节。设计过程中应遵循以下原则：（1）根据焊接材料的功能和工艺特点进行设计；（2）充分考虑焊接应力与变形的影响；（3）保证焊接结构的可操作性、可检验性和可维护性；（4）合理选择焊接接头形式和尺寸；（5）遵循相关标准和规范。9.1.2焊接结构应用领域焊接结构在各个领域均有广泛应用，主要包括：（1）建筑结构：如桥梁、高层建筑、体育场馆等；（2）船舶与海洋工程：如船舶、海上平台、海底管道等；（3）航空航天：如飞机、火箭、卫星等；（4）交通运输：如汽车、火车、地铁等；（5）能源工程：如核电站、风力发电、石油化工等。9.2焊接工艺在制造业中的应用9.2.1焊接工艺的选择根据焊接材料的种类、功能和结构特点，选择合适的焊接工艺是保证焊接质量的关键。常见的焊接工艺包括：（1）熔焊：如氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、激光焊等；（2）压焊：如电阻焊、摩擦焊、扩散焊等；（3）钎焊：如钎焊、真空钎焊、电子束钎焊等。9.2.2焊接工艺在制造业的应用实例（1）汽车制造：采用激光焊、电阻焊等工艺生产汽车车身、底盘等部件；（2）航空航天：采用电子束焊、真空钎焊等工艺制造发动机、机翼等关键部件；（3）船舶制造：采用熔焊、摩擦焊等工艺制造船体、螺旋桨等部件；（4）电力设备：采用氩弧焊、二氧化碳气体保护焊等工艺制造变压器、发电机等设备。9.3焊接修复与再制造技术9.3.1焊接修复技术焊接修