船舶焊接基础理论.

焊接基础理论焊接常用相关知识一、安全电压的定义及应用（1）安全电压的定义由特定电源（如隔离变压器）供电，且对地电压在36伏及以下的电压，称为安全电压。（2）安全电压等级常说的安全电压等级有36伏、24伏、12伏、6伏。（3）特定作业环境下安全电压的规定A对于比较干燥而触电危险较大的环境，规定安全电压为36伏。B对于潮湿而触电危险又较大的环境，规定安全电压为12伏。C对于水下或其他由于触电导致严重二次事故的环境，规定安全电压为3伏。（4）人体触电在50HZ交流电中，人体能承受的电流很小，一般认为安全电流小于30毫安，且触电时间不超过1秒。（5）发生电气火灾的处理发生电气火灾时，首先应设法关断着火部分的电源，如果由于生产需要或其他原因，不允许断电时，则带电灭火时应注意：A正确选用灭火器材：带电灭火不能用水或一般酸性泡沫灭火器，而只能用CCl4灭火器、CO2灭火器等；B防止中毒或冻伤；C要防止触电，如有带电导线断落在地上时，防止发生跨步电压触电事故。二、焊接常用方法的英文缩写电弧焊AW药芯焊丝电弧焊FCAW药芯焊丝气电立焊FCAW-EG钨极气体保护焊GTAW埋弧焊SAW双丝串联埋弧焊SAW-S手弧焊SMAW熔化极气体保护电弧焊GMAW熔化极气电立焊GMAW-EG钨极惰性气体保护电弧焊TIG熔化极活性气体保护电弧焊MAG熔化极惰性气体保护电弧焊MIG三、焊缝无损检测方法英文缩写无损检测NDT超声探伤UT涡流探伤ET磁粉探伤MT渗透探伤PT射线探伤RT目视检查VT四、正确使用和维护保养焊接设备（1）焊接的接线和安装应由电工负责，焊工不得自行操作。焊机的安装场地，应是通风干燥、无振动、无腐蚀性气味。（2）焊接设备机壳必须接地。（3）使用时在需合、拉电源闸刀开关的场合，头部不得正对电闸。（4）在焊钳与工件短接的情况下，不得启动焊机设备。（5）焊机应按额定焊接电流和负载持续率来使用，不得过载。（6）经常保持焊接接线柱的接触良好，固定螺母要压紧。（7）移动焊机时，应避免剧烈振动。（8）工作完毕或临时离开工作场地时，必须切断焊机电源。焊接基本理论焊接是船体制造中一种重要工艺，焊接工时约占整个船体建造工时的20-30%，焊接质量的好坏直接影响到船舶中的建造质量。因此，焊接工艺在船舶中处于一个很重要的地位。一、焊接及其分类1焊接的概念焊接是通过加热或加压，或两者兼用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。焊接不仅可以连接金属，还可以连接塑料、玻璃、陶瓷等非金属。在工业生产中，焊接主要用于连接金属材料。2焊接接头组成电弧焊接头包括4部分：焊缝、熔合区、热影响区、焊缝附近的母材熔化焊焊接接头的组成a)对接接头b)搭接接头1－焊缝金属2－熔和线3－热影响区4－母材3焊接分类（1）熔焊——焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压的焊接方法。熔焊是目前应用最广泛的焊接方法。最常用的有手工电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊及手工钨极氩弧焊、气焊等。（2）压焊——焊接过程中，必须对焊件施加压力，加热或不加热的焊接方法。常用的有电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊等等。（3）钎焊——采用熔点比母材低的金属材料做钎料，将焊接和钎料加热到高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用毛细作用使液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，连接焊件的方法。分为软钎焊和硬钎焊。二、焊接的优点及缺点焊接与螺钉联接、铆接、铸件和锻件相比，具有下列优点：1、节省金属材料，减轻结构重量，经济效益好；2、简化加工和装配工序，生产周期短，生产效率高；3、结构强度高（接头能达到与母材等强度），接头密封性好；4、为结构设计提供较大的灵活性。例如按结构的受力情况可优化配置材料，按工况需要，在不同部位选用不同强度、不同耐磨、耐腐蚀及耐高温等性能的材料；5、焊接工艺过程容易实现机械化和自动化。焊接也有以下缺点：1、焊接结构容易引起较大的残余变形和焊接内应力。由于绝大多数的焊接方法都采用局部加热，经焊接后的焊件，不可避免地在结构中会产生一定的焊接应力和变形，从而影响结构的承载能力、加工精度和尺寸的稳定性。同时，在焊缝与焊件的交接处会引起应力集中，对结构的脆性断裂有较大影响。2、焊接接头中存在一定数量的缺陷，如裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等。缺陷会降低强度、引起应力集中、损坏焊缝致密性，是造成焊接结构破坏的主要原因之一。3、焊接接头有较大的性能不均匀性。由于焊缝的成分及金相组织与母材不同，接头各部位经历的热循环不同，使接头不同区域的性能不同。4、焊接过程中产生高温、强光及有害气体，因此要加强防护。三、焊接接头、坡口及焊接位置1、焊接接头的形式用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称接头），它包括焊缝、熔合区和热影响区三部分。（1）卷边接头待焊件端部预先卷边，焊后卷边只部分熔化的接头，应用于1-2mm的薄板，不需填充金属，装配方便，生产效率高，但承载能力低。（2）对接接头在同一平面上两板件相对端面焊接而形成的接头。优质的对接接头是比较理想的接头形式，它的受力状况较好，应力集中较小，能承受较大的静载荷或动载荷，接头效率高，是焊接结构和锅炉压力容器受压元件应用最多的接头形式。（3）T形接头和十字接头焊件的端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头称为T形接头。三个焊件装配成“十”字形接头称为十字接头。这种接头有多种类型（焊透或不焊透、开坡口或不开坡口），可承受各种方向的力或力矩。a、开坡口的T形（十字）接头是否能焊透要看坡口的形状和尺寸，这类接头适合承受载荷的结构。b、不开坡口的T形（十字）接头通常是焊不透的。（4）搭接接头两板件部分重叠在一起进行焊接所形成的接头。这类接头的应力集中比对接接头严重，强度较低，尤其抗疲劳极限低，不是理想的接头类型，但焊接准备和装配简单，在不重要的结构中仍然得到广泛应用。（5）角接接头两焊件端面间构成大于30°、小于135°夹角的接头称为角接接头，这类接头多用于箱形构件。（6）焊接接头两焊件重叠放置或两焊件表面之间夹角不大于30°构成端接接头，这类接头多用于构件密封。2、焊缝的基本形式焊缝：焊件经焊接后所形成的结合部分。分类：①按空间位置可分为：平焊缝、横焊缝、立焊缝、仰焊缝；②按结合方式可分为：对接焊缝、角焊缝、塞焊缝；③按焊缝断续情况可分为：连续焊缝、断续焊缝；④按承载方式可分为：工作焊缝、联系焊缝。焊缝是构成焊接接头的主体部分，对接接头焊缝、角接接头焊缝是焊缝的基本形式。（1）对接焊缝对接焊缝是沿着两个焊件之间形成的，有不开坡口（或开I形坡口）和开坡口的两种。焊缝表面形状有上凸的和与表面平齐的。（2）角焊缝a-焊喉K-焊脚尺寸角焊缝截面形状（3）工作焊缝和联系焊缝工作焊缝(又称承载焊缝)：焊缝与焊件串联成整体主要承担载荷的作用。焊缝一旦断裂，钢结构就立即受到严重破坏。联系焊缝(又称非承载焊缝)：焊缝与两个或两个以上的焊件并联成整体(即连接作用)，焊缝不直接承担载荷，工作中受力很小，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效。（4）接头的基本形式焊接接头(简称接头)：用焊接方法连接的接头。常用的焊接接头：对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头、锁底对接接头等。焊接接头的基本类型①对接接头它是各冲焊接结构中采用最多、也是最完善的一种接头形式，具有受力好、强度大和节省金属材料的特点。但是，由于是两焊件对接连接，被连接件边缘加工及装配要求则较高。在焊接生产中，通常使对接接头的焊缝略高于母材板面。由于余高的存在造成构件表面的不光滑，在焊缝与母材的过渡处会引起应力集中。对接接头的几种形式②T形接头将相互垂直的被连接件用角焊缝连接起来的接头称为T形(十字)接头。T形(十字)接头能承受各种方向的力和力矩。T形接头是各种箱型结构中最常见的接头形式，在压力容器制造中，插入式管子与筒体的连接、人孔加强圈与筒体的连接等也都属于这一类。由于T形(十字)接头焊缝向母材过渡较急剧，接头在外力作用下力线扭曲很大，造成应力分布极不均匀、且比较复杂，在角焊缝根部和趾部都有很大的应力集中。保证焊透是降低T形接头应力集中的重要措施之一。T形接头③搭接接头两块板料相叠，而在端部或侧面进行角焊，或加上塞焊缝、槽焊缝连接的接头称为搭接接头。由于搭接接头中两钢板中心线不一致，受力时产生附加弯矩，会影响焊缝强度，因此，一般锅炉、压力容器的主要受压元件的焊缝都不用搭接形式。由于搭接接头使构件形状发生较大的变化，所以应力集中要比对接接头的情况复杂得多，而且接头的应力分布极不均匀。在搭接接头中，根据搭接角焊缝受力方向的不同，可以将搭接角焊缝分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜向角焊缝。④角接接头角接头多用于箱形构件，骑座式管接头和筒体的连接，小型锅炉中火筒和封头连接也属于这种形式。与T形接头类似，单面焊的角接接头承受反向弯矩的能力极低，除了钢板很薄或不重要的结构外，一般都应开坡口两面焊，否则不能保证质量。选择接头形式时，主要根据产品的结构，并综合考虑受力条件、加工成本等因素。例如：对接接头具有受力均匀、节省金属等优点，故应用最多。但是，对接接头对下料尺寸和组装的要求比较严格。T形接头焊缝大多数情况下只承受较小的切应力或仅作为联系焊缝。搭接接头对装配要求不高，也易于装配，但接头承载能力低，一般用在不重要的结构中。3、坡口的基本形式坡口：根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工成一定几何形状并经装配后构成的沟槽。开坡口：用机械、火焰或电弧等加工坡口的过程。开坡口的目的：（1）是为保证电弧能深入到焊缝根部使其焊透，并获得良好的焊缝成形以及便于清渣。（2）对于合金钢来说，坡口还能起到调节母材金属和填充金属比例(即熔合比)的作用。1）坡口类型（1）根据板厚不同，对接焊缝的焊接边缘可分为卷边、平对或加工成为V形、X形、K形和U形等坡口。对接焊缝坡口型式（2）根据焊件厚度、结构形式及承载情况不同，角接接头和T形接头的坡口形式可分为I形、带钝边的单边V形坡口和K形坡口等。角接和T形接头的坡口a)I形b)单边V形（带钝边）c)K形（带钝边）一般情况下，焊条电弧焊焊接6mm厚度的焊件和自动焊焊接14mm以下厚度的焊件时，可以不开坡口就可以得到合格的焊缝，但板间要留有一定的间隙，以保证熔敷金属填满熔池，确保焊透。钢板超过上述厚度时，电弧不能熔透钢板，应考虑开坡口。4、焊缝坡口的选择开坡口主要是为了保证接头质量和方便焊接。坡口形式主要取决于焊接方法、焊接位置、板材的厚度、焊透要求及经济合理因素。选择坡口形式的原则是：（1）有利于提高焊接生产率和节省焊接材料；（2）保证焊件焊透并便于焊接操作；（3）适合调整焊缝金属的化学成分；（4）坡口加工容易；（5）焊后变形小。同厚度的工件，采用双面V形或Y形坡口比单面V形或Y形坡口可节省较多的焊接材料、电能和工时。选择适当的坡口形式，配合合理的工艺，还可以有效地减少焊接变形。3、焊接位置旋转固定固定固定1G平对接2G横对接3G立对接1F船形焊2F横角焊3F立角焊4G仰对接1G管子水平旋转焊5G管子水平固定焊2G管子垂直固定焊6G管子倾斜固定焊4F仰角焊4、焊接方法常用的焊接方法有：电焊条SMAW、埋弧自动焊SAW、CO2气体保护电弧焊FCAW、钨极氩弧焊GTAW、熔化极气体保护焊GMAW、等离子焊等等。①电焊条设备简单；可焊金属多；装配要求低；劳动条件差；各种位置都能焊；可达性好；焊条烘干，碱性350-400°，保温1-2小时；酸性70-150°，保温1-1.5小时直流有磁偏吹；碱性焊条CaF2影响气体电离，电弧不稳，直流反接，要加稳弧剂才能进行交流焊接。②埋弧自动焊生产效率高；质量好（焊剂、熔渣防空气，冷却，力学性能好）；对焊工要求不高；劳动条件好；只用于平焊（横焊）；用于长焊缝；辅助装置多；③钨极氩弧焊电弧长度容易控制；几乎可焊所有金属；焊枪要求：良好的导电绝缘和隔热能喷气体提前送气滞后断气通水防夹钨陡降特性；采用正接；明弧，便于看到熔池、电弧成本高。常见的焊接方法埋弧焊SAW摩擦焊常见的焊接方法钨极气体保护焊GTAW（TIG）熔化极气