浅析单面焊双面成型焊接工艺

南通航运职业技术学院船舶与海洋工程系毕业论文浅析单面焊双面成型在船舶工艺的应用年级：2013年秋季学号：0403131054学生：刘宇晖专业：船舶工程技术指导教师：刘建明完成日期：2016年6月20日浅析单面焊双面成型焊接工艺I浅析单面焊双面成型在船舶工艺的应用刘宇晖（南通航运职业技术学院船舶与海洋工程系船体3132）摘要：单面焊双面成型的焊接质量受到了焊接设备、焊材工艺流程、操作技术水平的限制。本文详细的介绍焊接电源、焊接电流、焊接速度、电弧电压、焊接层数、焊条类形、焊条直径等工艺因素对单面焊双面成型技术焊接质量的影响和造成的相关缺陷。详细的分析单面焊双面成型技术焊接质量差所引起的一系列问题及造成质量差的原因，提出了相应的防止措施，解决单面焊双面成型技术的缺陷，使单面焊双面成型技术进一步完善，加以推广，并对单面焊双面成型作业具有一定的指导作用。焊接单面焊双面成型质量差引起的问题开始逐渐深入到增加消耗，降低结构的质量和使用寿命、焊接缺陷会给结构的安全生产带来威胁，引起安全事故。单面焊双面成型焊接质量差的原因分析，焊接电源自身因素引起的焊接质量差及工艺因素对单面焊双面成型焊接质量的影响(焊接电流、电弧电压、焊速、焊丝类型及焊丝直径的影响、焊接层数选择不当)。焊接生产中,优质的焊接质量可以满足设计要求，保证结构的正常使用寿命。而一旦出现严重的焊接缺陷，就会增加板材、焊材、电力及人力的消耗等。否则,这些缺陷在使用过程中会引起严重的应力集中，降低结构的使用寿命。焊接电流应根据板件厚度、焊接位置、焊丝直径和焊接经验进行选择，保证所选择的电流不易造成焊缝咬边、烧穿、夹渣、未焊透等缺陷。焊接过程中应选择短弧焊，以避免咬肉、未焊透、气孔等缺陷的产生。焊速应合适，不宜过慢，以每层厚度不大于4mm为宜，以避免高温停留增长，影响焊缝的机械性能，但焊速也不宜过快，以免造成未溶合、未焊透等缺陷。对重要构件要采取焊前先预热、焊后缓冷等措施，以避免冷裂纹的产生。关键词：单面焊双面成型；打底层；焊接缺陷……浅析单面焊双面成型焊接工艺1引言世界钢材及其它金属产量、品种的不断增长及其对制品质量、性能要求的日益提高，特别是随着我国的入世及世界制造加工基地向我国不断转移，不难预测，今后几年之内它们将会继续保持持续高速发展。为适应国内外市场急速发展和激烈竞争的需求制造业将以市场为目标，进行传统、通用产品的改造、产品结构的调整、质量认证和规范管理，组织化规模化、专业化、自动化的批量生产；同时加强对现代焊接技术的研究开发，特别是发展高效、节能、高性能、优质和多丝高速焊接设备、重大装备及其数字化控制技术和新焊接材料，取代进口，争取出口。焊接技术是一门重要的金属加工技术，尽管焊接技术发展很快，自动化程度也越来越高，但手工电弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在小直径容器和管道的焊接方面，单面焊双面成型焊接技术的作用更显突出。优质的单面焊双面成型焊接的焊缝表面应圆滑过渡至母材，表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤、咬边等缺陷。焊缝内部同样不允许有缺陷，但焊接过程中由于设备、材料、工艺及操作等原因，使得形成的焊缝达不到质量要求，从而对结构的工作质量和使用寿命产生严重的影响。不论怎样的发展，焊接技术事一门不可取代的技术行业。焊接不仅能解决各种钢材的连接，而且还能解决有色金属和钛、锆等特种金属材料的连接。焊接既能连接异种金属，又能连接厚薄相差悬殊的金属。随着现代工业生产的需要和科学技术的蓬勃发展，焊接技术进步很快。到现在焊接方法已发展到数十种之多。目前许多新的焊接工艺正逐步用于焊接生产，极大地提高了焊接生产率和焊接质量。从焊接生产工艺装备水平来看，我国近年来，生产了成套的焊接工艺装备和焊接生产线，也有的厂家从国外引进了自动化水平较高的焊接辅助装置，焊接质量和生产效率有了很大提高。计算机控制系统在焊接生产工艺的应用，在国外已经比较普遍，除用于焊接工艺参数的控制之外，还可用于整条生产线、焊机的群控。它还可以根据材料厚度自动选择并预置焊接工艺参数，对焊接过程实现自适应控制、最佳控制以及智能控制等。从焊接装备上讲，具有智能的焊接机器人，特别是具有自动路径规划，自动校正轨迹，自动控制熔深的机器人以及特殊用途的焊接专用装备是近期重点发展方向。从焊接工艺上讲，优质、高效、低成本以及绿色、节能的焊接工艺，如复合热源焊接，是未来发展的重方向。船舶工业高效焊接技术指导组以来，以统一规划、分类指导、整体推进的方浅析单面焊双面成型焊接工艺2针指导下进行了20多年的卓越的推广与应用工作，成效比较显著的有在船舶行业中大力推广应用铁粉焊条、重力焊条、下行焊条、CO2气保护焊、药芯焊丝、单面焊技术、多丝埋弧焊技术、气电垂直自动焊、气电横向自动焊、多丝高速自动角焊、双丝MAG焊、双丝气电垂直自动焊、管子法兰自动机器人焊等项高效焊接工艺、材料与设备等方面的推广与应用，焊接生产效率大幅度地提高，从而促进了船舶产量的大幅度的增长，基本满足了主力船型（油船、散货船、集装箱船）LPG船、LNG船、FPSO船、VLCC船的建造和质量要求，从中可见船舶焊接技术是船舶建造中的关键技术之一，是对推进先进船舶建造技术，缩短造船周期起着关键作用。现代化造船对焊接技术水平和焊接质量的控制提出了很高的要求。船体建造所用到的焊接方法很多，如手工电弧焊,气体保护焊,氩弧焊、埋弧焊等等。根据不同的焊接材料、焊接位置而选择不同的焊接方法，每一种焊接方法的工艺和焊接过程中的控制都必须严格遵守相关的焊接程序，才能保证产品质量。在众多的焊接方法中。气体保护焊效率高,成本低、焊缝成型美观,应用广泛。它的新工艺成功地解决了板材对接焊接。以往的板材对接焊接常用CO2气体保护焊，在装配工艺上没有留间隙，正面焊反面用碳弧气棒清根，工艺复杂，焊后经探伤合格率低，容易出现气孔、咬边等缺陷。加大了工人的劳动强度，延长了工序的周期。通过大量的试验运用，CO2气体保护焊单面焊双面成型成功解决了上述问题。CO2气体保护焊单面焊双面成型焊接工艺是在接缝间隙处依靠控制熔池金属的操作技术来实现单面焊接正、反双面成型。把握CO2气体保护焊单面焊双面成型技术，是我们为了以后能更好的在这一领域发展的前提和基础。焊接技术是一门重要的金属加工技术尽管焊接技术发展很快自动化程度也越来越高但手工电弧焊仍占有不可替代的地位。浅析单面焊双面成型焊接工艺31单面焊双面成型1.1单面焊双面成型基本概念：单面焊双面成型技术是采用普通焊条，在不需要任何辅助措施条件下，只是坡口根部在进行组装定位焊时，应按焊接的不同操作手法留出不同的间隙，在坡口的正面进行焊接，就会在破口的正、背两面都能得到均匀整齐、成型良好，符合质量要求的焊缝。在接缝间隙处依靠控制熔池金属的操作技术来实现单面焊接，正、反双面成型。焊接时随着电弧热源的稳定，液态金属熔池沿前线熔化，沿后端线结晶，高温液态熔池处于悬空状态，从而达到焊接技术的要求的方法。这种方法主要适用于板材对接接头、管状对接接头和骑座式管板接头。是锅炉、压力容器焊工应熟练掌握的操作技能。把握单面焊双面成型技术，是我们以后能更好的在这一领域发展的前提和基础。焊接技术是一门重要的金属加工技术,尽管焊接技术发展很快，自动化程度也越来越高，但手工电弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在小直径容器和管道的焊接方面，单面焊双面成型焊接技术的作用更显突出。1.2关于单面焊双面成型的现代设备：焊接中单面焊双面成型焊接工艺是在接缝间隙处依靠控制熔池金属的操作技术来实现单面焊接正、反双面成型。单面焊双面成型焊接技术的作用非常突出，尤其是在管道的焊接方面和小直径容器,。单面焊双面成型的设备是co2气体保护焊机，关于机器焊Co2气体焊机，品牌有许多，早先是日本的松下和OTC，价格在一万多到二万。现在都是国产的大约在6000/7000元左右。逆变式Co2气体保护焊机气体保护焊使用热输入量小,背面成型易得到控制且易实现反面成型,主要设计出合理的坡口形式及装配间隙,消除根部未焊透缺陷,采用合理的焊接气体配比,达到合理的焊缝成型要求,以保证两侧融合情况良好,设计合理的焊接工艺。只需要操作焊枪即可取消了手弧焊短时间内更换焊条的麻烦，还适用于大电流的焊接，大幅度地提高了作业效率。焊丝分实蕊和药蕊两种，直径1.0和1.2两种。实蕊焊丝优点：价格低，缺点：对气体保护要求高，要做好防风措施，飞溅多；成型一船；药蕊焊丝优点，对气体保护要求不高，成型好，飞溅少，缺点价格高。药蕊焊丝比实蕊焊丝多4000元/吨。浅析单面焊双面成型焊接工艺4在船舶建造过程中，船舶船体生产以焊接为主，质量要求甚高，这里我们介绍一种高效实用的焊接方法——二氧化碳气体电弧焊。二氧化碳气体电弧焊是在二十世纪50年代初出现的一种熔化焊方法，现已被迅速的推广使用，已经成为一种重要的熔化焊方法。我国从1964年开始批量生产co2焊机，自推广应用以来，在汽车制造、特别是在船舶制造等方面应用越来越广泛。起初，co2气体保护焊并不能在船舶中得到广泛的应用和推广，主要有以下几个方面的原因:1).由于co2气体的氧化性问题，难以保证焊接质量。2).在船舶生产实践过程中，在对船体焊缝施焊时容易产生气孔，易造成焊缝的渗漏。3).由于当时经验不多，在用co2气体保护焊施焊时，飞溅较大，焊缝表面粗糙，造成焊缝成形不好，影响焊缝质量，以至船舶业发展的缓慢。随着二氧化碳气体电弧焊技术的进步，工艺的不断完善，焊接质量逐渐提高，现在已能很好地应用于船舶生产中，满足对船舶生产质量的要求，保证船舶航行的安全性。主要运用在板材对接焊缝上，如小组立的拼板缝，中组立的外板对接缝，双层底、上下边舱大组立的搭载对接缝。以及船台搭载同样的焊接形式均采用这种焊接，也就是说板缝均采用，此外甲板缝（从主甲板到舷顶甲板）、外板缝（外底板、边舱外旁板也称为舷侧外板、艏艉舷侧外板）、底板缝（双层底的内底、外底）、纵横舱壁板缝（波形、平面）；在船舶建造过程中，如小组立预制、中组立建造、大组立组装、船台搭载，这四个工序。焊接部位有平焊、横焊、立焊、仰焊，就是可以满足全位置焊；如果要想焊好单面焊双面成型，一定要让两块板之间留有一定的间隙，然后在接缝的下面贴凹形陶瓷垫。而焊接所适用的材质为所有船用钢，船级社认可的钢材均适用，如普通碳素钢、高碳钢、铸钢、高强钢等。此外，高强钢、铸钢在进行焊缝操作时，需加热施焊。根据材质不同加热温度要求也不一样。浅析单面焊双面成型焊接工艺52关于单面焊双面成型手工焊2.1手工焊单面焊双面成型：焊接技术是一门重要的金属加工技术，其中手工焊接是非借助器械来完成一系列的焊接，尤其是在小直径容器和管道的焊接方面，单面焊双面成型焊接技术的作用更显突出。优质的单面焊双面成型焊接的焊缝表面应圆滑过渡至母材，表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤、咬边等缺陷，焊缝内部同样不允许有缺陷，但焊接过程中因为各种缺陷或是由于设备、材料、工艺及操作等原因，使得形成的焊缝达不到质量要求，从而对结构的工作质量和使用寿命产生影响。2.1.1尺寸上的缺陷：包括焊接结构的尺寸误差和焊缝形状不佳等。焊缝外表高低不平和波纹粗劣，焊缝宽度不均匀、过窄或太宽，焊缝余高太低或过高，角焊缝焊脚尺寸不等，等等都属于焊缝尺寸及形状不符合要求。。2.1.2结构上的缺陷：包括气孔、夹渣、非金属夹杂物、熔合不良、未焊透、咬边、裂纹、表面缺陷等。这些缺陷是焊接过程中最容易出现的缺陷。这些缺陷减弱了焊缝的有效面积，降低了焊接接头的力学性能，而且易造成应力集中，引起裂纹，导致结构破坏，使焊接结构无法承受正常工作载荷。①气孔：气孔通常出现在表面和内部。气孔首先影响的是焊缝的气密性和水密性，减少焊缝的有效面积，造成应力集中，降低焊缝强度和韧性（常见的气孔有氢气孔，氮气孔，一氧化碳气孔等）。②夹杂：焊缝中的夹杂物指焊接冶金反应产生的、焊后残留在焊缝金属中的微观非金属杂质（如氧化物，碳化物），它会导致焊接结构塑性和韧性降低，增加热裂纹和层状撕裂的敏感性。③焊接裂纹：焊接裂纹在生产中经常会造成废品，而且可能造成灾难性事故。因此，裂纹在生产中一般是绝不允许