专业知识培训讲义(焊接)

专业知识培训讲义焊接与无损检测李会英金属焊接是指通过适当的手段，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连接成一体的连接方法。在焊接过程中，焊接工艺和焊工技能占有举足轻重的地位。一、焊接基本方法有：熔焊、压焊、钎焊。熔焊包括：焊条电弧焊、气焊、钨极气体保护焊、氩弧焊、埋弧焊、电炸焊等；压焊包括：爆炸焊、气压焊等；钎焊包括：烙铁钎焊、电弧钎焊等。1、焊条电弧焊（SMAW）在焊条末端和工件之间燃烧的电弧所产生的高温，使药皮、焊芯及工件熔化，药皮熔化过程中产生的气体和熔渣，不仅使熔池和电弧周围的空气隔绝，而且和熔化了的焊芯、母材发生一系列冶金反应，使熔池金属冷却结晶后形成符合要求的焊缝。优点：设备简单维护方便；操作灵活；应用范围广；（如我们各个专业都涉及到）缺点：对焊工操作技术要求高，培训费用大（靠操作技术、经验保证）；劳动条件差（靠焊工的手、眼、处于高温烘烤、有毒烟尘环境）；生产效率低；2、钨极气体保护焊（GTAW）是利用惰性气体氩气保护的一种电弧焊焊接方法。即从喷嘴中喷出的氩气在焊接区造成一个厚而密的气体保护层隔绝空气，在氩气层流的包围之中，电弧在钨极和工件之间燃烧利用电弧产生的热量熔化被焊处，并填充焊丝把两块分离的金属连接在一起，从而获得牢固的焊接接头。优点：氩气是惰性气体，高温下不分解，与焊缝金属不发生化学反应，不溶解于液态金属，故保护效果最佳，能有效地保护熔池金属是一种高质量的焊接方法；喷嘴总喷出的氩气有冷却作用，焊缝热影响区窄，焊件的变形小；用氩气保护无熔渣，提高了工作效率且焊缝成形美观，质量好，适合各种位置的焊接，容易实现机械化；缺点：成本高；氩气电离势高，引弧困难；安全防护问题，产生紫外线的强度是手工焊的5-30倍。3、熔化极气体保护焊（GMAW），CO2气体保护焊是利用从喷嘴中喷出的CO2气体隔绝空气，保护熔池的一种先进的熔焊方法。优点：生产效率高，电流大、焊丝的熔敷速度快、母材的熔深大、对10mm以下的钢板可以开I性坡口一次焊透，厚板可加大钝边、减小坡口以减少填充金属提高效率，焊接过程中产生的熔渣极少，多层多道焊时层间不必清渣，用整盘焊丝不必更换焊丝，节省时间和填充金属，减少引弧次数降低缺陷产生的几率；对油锈不敏感即焊接过程中CO2气体分解，氧化性强，对油、锈脏物敏感性小故对焊前清理的要求不高；焊接变形小即CO2气体保护焊电流大、电弧热量集中、CO2气体有冷却作用，受热面积小，所以焊后工件变形小省去矫正变形的工作量；冷裂纹倾向小即CO2气体保护焊焊缝中由于扩散氢含量少，在焊接低合金高强钢时，出现冷裂纹的倾向较小；操作简单即自动送丝焊工易掌握；成本低，为手工电弧焊的40-50%。缺点：飞溅较大即焊后清理飞溅较麻烦；弧光强；抗风力弱。4、埋弧焊（SAW）是高效机械化焊接方法。焊剂由漏斗流出后，均匀地堆撒在装配好的焊件上，焊丝由送丝机构经送丝滚轮和导电嘴送入焊接电弧区。焊接电源的输出端分别接在导电嘴和焊件上。送丝机构、焊剂漏斗和控制盘通常装在一台小车上，使焊接电弧匀速移动。通过操作控制盘上的开关，自动控制焊接过程。埋弧焊的电弧被掩埋在颗粒状焊剂下面，当焊丝与焊件间引燃电弧时，电弧热使焊件、焊丝和焊剂熔化并部分被蒸发，金属和焊剂的蒸气将熔融的焊剂吹开、形成一个气泡，电弧在这个气泡内燃烧，气泡的上部被熔化了的焊剂及渣壳构成的外膜包围着。不仅能很好的将熔池与空气隔开，而且可隔绝弧光的辐射，因此焊缝质量高，劳动条件好。优点：生产效率高即焊丝的熔化系数大、母材熔化快、提高了焊接速度；焊缝质量好即埋弧焊时焊接区受到焊剂和渣壳的可靠保护，大大减少了有害气体侵入的机会，焊接工艺参数自动调节焊接过程比较稳定，焊缝的化学成分、性能及尺寸比较均匀，焊波光滑平整；节省焊接材料和电能，即熔深大减少焊缝中焊丝的填充量，飞溅极少，又没有焊条头的损失，故节省焊接材料。埋弧焊的热量集中且利用率高，在单位长度焊缝上耗电较少；劳动条件好即焊接过程机械化、操作简单、没有弧光的有害影响、减轻焊工的劳动强度；缺点：只能在水平或斜度不大的位置施焊，焊接设备较复杂、机动灵活性差、仅适用于长焊缝的焊接；焊接电流大，熔池较深易产生气孔。二、焊接缺陷：焊接过程中在焊接接头中产生的不符合设计或工艺文件要求的缺陷。它分为：焊缝尺寸不符要求、飞溅、烧穿、焊瘤、弧坑、咬边、气孔、未焊透、未熔合、夹渣、裂纹等。序号缺陷现象产生原因防止措施治理方法1焊缝尺寸不符合要求1）焊缝高低不平，宽窄不齐，尺寸过大或过小；2）角焊缝焊脚尺寸不对称。1)焊件坡口角度开得不当或间隙不均匀；2)焊接工艺参数选择不当等；3)运条角度不当；焊缝尺寸过小，使焊接接头强度降低；焊缝尺寸过大，不仅浪费焊接材料，还会增加焊件的应力和变形；塌陷量过大的焊缝，使接头强度降低；余高过大的焊缝，造成应力集中，减弱结构的工作性能。1)选择适当的坡口角度和组对间隙；2)提高组对质量；3)正确选择焊接工艺参数;4)提高焊工的操作技术水平等；1)焊缝高度过高修磨处理，过低补焊；2)错边量超过规定应割口重焊；2飞溅在焊缝及其附近产生（金属颗粒物）。1)焊接环境潮湿；2)焊条潮湿未烘干；3)焊接电流和线能量太大；4)焊接电弧太长；1)注意改善焊接环境；2)焊条应按保管要求妥善保管，按烘干的规定烘干和使用；3)制定可行的焊接工艺；用锉刀、砂轮磨掉但不能伤母材；3烧穿焊接过程中熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷。1)焊接电流过大，焊接速度太慢；2)间隙过大或钝边太薄等1)选择合适的焊接电流和焊接速度；2)严格控制间隙；将烧穿处处理后补焊；4焊瘤焊接过程中溶化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤。1)焊工操作不熟练和运条不当；2)焊接电流大，电弧过长；1)提高焊工操作技能的熟练程度；2)正确选用焊接工艺参数；1)碳素结构钢应清除重焊；2)低合金钢或脆裂敏感的母材按其焊接工艺处理补焊；5弧坑焊缝收尾处产生的下陷部分叫做弧坑，不仅使该处焊缝的强度严重削弱，而且还会由于产生弧坑裂纹，而引起整条焊缝被破坏(裂纹在受力时扩展)。1)熄弧时间过短，没填满弧坑；2)板薄焊接时使用电流过大；1)手工电弧焊时必须注意在收弧过程,焊条需在熔池处作短时停留，或作几次环形运动，使足够的焊条金属填满熔池;2)需正确选择焊接电流;用砂轮打磨后，按其焊接工艺补焊；6咬边沿焊根的局部母材上被电弧熔化，而未被填充金属覆盖所形成的、呈连续或断续状态的沟槽或凹陷。1)焊接参数选择不当；焊接电流过大，电弧过长，焊速过慢；2)焊工操作失误；3)焊条角度偏离焊道及焊工运条不当。咬边视为面状缺陷，与表面裂纹等同，其危害性较大。它不仅减少母材的有效厚度，引发各种裂纹。咬边的周围是熔合区具有粗大晶粒和淬硬组织，对低合金钢易引发冷裂纹、应力腐蚀或缝隙腐蚀。1)选择正确的焊接电流和焊接速度，电弧不能拉得太长，保持运条均匀；2)在角焊时，焊条要采用合适的角度和保持一定的电弧长度；超过标准规定的用砂轮打磨后，按其焊接工艺补焊；7气孔焊接时熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留在焊缝金属中形成空穴，即气孔。是一种常见的焊接缺陷。根据其产生部位，可分为内部气孔和外部气孔；而根据气孔的分布特点，又可分为分散气孔和密集气孔。1）焊接坡口及两侧母材上的油、锈、污物清理不彻底；2）焊接材料含水量较高；焊丝表面有油污或氧化物；低氢焊材烘烤不够（温度、时间）或烘干后又吸湿；3）焊接工艺参数不当，如电流过小、熔池冷却太快、气体来不及浮出；电流过大、焊条药皮发红且提前脱落，起不到保护熔池的作用；电弧电压太高或施焊环境风力大造成空气入侵；1）选择好焊条、焊剂，必须根据需要正确的选择焊接材料。例如低氢焊条，药皮中含有大量萤石，能有效地消除氢气孔；2）加强焊前清理，清理焊件表面的铁锈、油污、水分；按规定烘干焊条、焊剂，尽量减少氢的来源；3）正确的选择焊接工艺参数，在允许的条件下，尽可能采用较大的线能量进行焊接，保证熔池缓慢冷却，使溶解在熔池中的气体能够逸出；4）选择好电源种类和极性，焊接低碳钢和低合金结构钢时，用交流容易产生气孔，直流正接气孔倾向减小，直流反接气孔倾向最小。（注：正接-工件接电源正极，焊条接电源负极；反接-工件接电源负极，焊条接电源正极。）用砂轮或气刨清除后，按其焊接工艺补焊；8夹渣焊接过程中焊层间或焊道间的熔渣或熔敷金属中的夹杂物未能浮出熔池，焊后残留在焊缝金属之中称夹渣或夹杂。1)选用的焊接电流较小、速度较快,焊缝冷却结晶时,熔渣未能浮出；2)焊条药皮或焊剂的熔点较高，脱渣性较差；3)焊工操作技术不当，运条时未促使铁水分离；4)焊接坡口设计的角度过小，坡口或焊道间清理不彻底；夹渣尺寸较大，且不规则，减弱焊缝的有效截面积，降低焊接接头的塑性和韧性。在夹渣的尖角处会造成应力集中,因而对淬硬倾向较大的焊缝金属,易在夹渣尖角处扩展为裂纹；1)选用脱渣性、脱氧和脱硫性能好的焊条、焊剂；2)选用合适的坡口角度和合理的焊接工艺参数,使熔池存在的时间不要太短；3)运条要平稳，焊条摆动的方式要有利于熔渣上浮；4)仔细清理坡口边缘及焊丝表面油污。多层焊时要注意将前道焊缝的熔渣清理干净后，再焊下一道(层)焊缝；双面焊时一定要清除焊根后再焊反面；5)施焊时要保护好熔池，防止空气侵入。用砂轮或气刨清除后，按其焊接工艺补焊；9未焊透焊接时焊接接头的根部填充金属和母材之间未熔透或部分未完全熔透，而留有间隙的现象。1)焊接工艺参数选择不当；2)坡口设计不合理,坡口角度过小间隙过小或钝边过大；3)焊工操作技术欠佳,焊接电流太小,焊接速度过快,电弧电压偏低,清根不彻底。未焊透处会造成应力集中,并容易引起裂纹，重要的焊接接头不允许有未焊透存在。1)正确选用和加工坡口尺寸，保证间隙；2)正确选用焊接电流和焊接速度，认真操作，仔细地清理层间或母材边缘的氧化物和熔渣等；用砂轮或气刨清除后，按其焊接工艺补焊；10未熔合熔焊时焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合的部分。1)焊接工艺参数选择不当；2)坡口设计不合理,坡口侧壁有锈垢及污物；3)焊工操作技术欠佳,电弧指向偏斜,层间清渣不彻底等；未熔合主要产生在焊缝侧面及焊层间，故又可分为边缘未熔合及层间未熔合。1)正确地选用焊接线能量；2)焊工认真操作,加强层间清理等；3)坡口侧壁按要求清理干净；用砂轮或气刨清除后，按其焊接工艺补焊；10、裂纹：施焊接结构中最危险的缺陷；分为冷裂纹、热裂纹、再热裂纹、层状撕裂、应力腐蚀开裂。冷裂纹：焊后焊接接头冷却到较低温度是产生的裂纹。它是因母材的淬硬组织、焊缝金属中的氢含量以及拘束应力等因素的综合作用产生的。冷裂纹可在焊后立即出现，也可能需经过一段时间(几小时，几天，甚至更长的时间)才出现，这些不是在焊后立即出现的裂纹叫做冷裂纹，也称延迟裂纹，它是冷裂纹中比较普遍的一种形态，具有更大的危险性。钢材的淬硬倾向越大，焊件越厚、冷却速度越大，刚性拘束越大，扩散氢含量越高，产生冷裂纹的倾向越大。有延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹。预防冷裂纹的主要措施：彻底清除待焊件坡口及两侧的油、锈、污物、水分等，以减少氢和杂质的来源；采取预热和后热以降低焊接接头的冷却速度，减缓淬硬倾向，同时有利于焊缝金属氢的逸出；采用低氢或超低氢的焊材，对重要的、特别是高强钢或合金元素较多的钢材，已采用碱性低氢或超低氢的焊材，并严格烘干；采取焊后热处理可有效地消除残余应力，改善焊接接头的韧性。热裂纹：在焊接过程中焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹叫做热裂纹。它是一种不允许存在的危险焊接缺陷。分为：结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹。结晶裂纹又称凝固裂纹，是焊缝凝固后期形成的焊接裂纹。这种裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢焊缝中，尤其是硫、磷、硅、碳较多的钢材中。产生原因：聚集在晶粒边界或焊缝中心的液态低熔点共晶，在焊缝冷却过程中产生的拉应力作用下开裂。预防措施：限制钢材及焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量，特别应当尽量减少硫、磷等杂质含量及降低含碳量。调节焊缝金属的化学成分，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，控制焊接工艺参数