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核桃峪煤矿焊接工艺改造技术论文机电科123二〇一四年十一月焊接工艺改造技术摘要|Abstract通过对CO2气保焊、焊条电弧焊焊接方法进行焊接接头试验和对比分析，以及在工程中的应用，证明了CO2气保焊具有成本低、效率高、焊接质量好等优点。介绍了CO2气体焊焊接操作技术及需注意的一些问题，对CO2气保焊焊接工艺设计及其应用具有一定的指导作用。引言|Introduction我矿为煤炭企业，大部分部件均为焊接件，焊接工作量大，焊接质量要求较高，技术难度较大。原采用焊条电弧焊，焊接变形大且难以控制，生产率低。通过对CO2气保焊、焊条电弧焊进行对比工艺试验及评定，决定除对个别有特殊要求的焊缝采用手工电弧焊外，其余均采用CO2气保焊。生产实践证明，这样既保证了焊接质量，又提高了劳动生产率，降低了成本，取得了较好的经济效益。此技术在我矿副井立架焊接中得到了应用。目录|Contents焊接接头情况及焊缝技术要求焊接试验焊接试验结果分析焊接缺陷分析焊接工艺123452.1对接接头力学性能试验2.2T形接头角焊缝试验2.3T形接头角焊缝成形4.1焊前准备4.2焊接操作工艺5.1常见焊接缺陷产生原因5.2常见焊接缺陷危害5.3常见焊接缺陷防治措施焊接工艺中需注意的问题结语参考文献678一、焊接接头情况及焊缝技术要求1.焊接接头形式有对接接头、角接接头、T形接头及搭接接头，其中绝大部分是T形接头。2.焊缝形式有对接焊缝及角焊缝，大部分为角焊缝，由于板厚不同，焊脚分别为6mm、8mm、10mm、12mm、15mm不等。3.母材主要为碳素结构钢板Q235-A6mm、8mm、10mm、12mm、20mm、25mm等几种。4.焊缝外观要求，焊缝及热影响区表面不得有裂纹、气孔、夹渣、未熔合等缺陷。焊缝形状尺寸符合图样要求，焊缝与母材平滑过渡。部分焊缝要求超声波探伤合格。二、焊接试验参照JB4708-2000《压力容器焊接工艺评定》，进行CO2气保焊、焊条电弧焊对接接头力学性能试验，T形接头角焊缝试验及CO2气保焊飞溅成形工艺性能，进行对比分析。2.1对接接头力学性能试验1.试验材料Q235-A，300mm*125mm*10mm，2块；焊条电弧焊开60V形坡口，CO2气保焊开45V形坡口，单面焊双面成形。2.焊接方法及焊接材料焊条电弧焊，J5015，Φ3.2mm，Φ4mm；CO2气保焊焊丝SQJ501，Φ1.2mm3.检验内容外观检查，RT检验，力学性能试验（拉力试验、弯曲试验）2.2T形接头角焊缝试验1.材料Q235-A，300mm*125mm*10mm，2块，不开坡口，单道焊2.焊接方法及焊接材料，焊条电弧焊，焊条J5015，Φ3.2mm；CO2气保焊，焊丝SQJ501，Φ1.2mm3.检验内容外观检验，切取5个截面进行金相宏观检查。要求断面无裂纹，无未焊透，无未熔合缺2.3T形接头角焊缝成形、飞溅试验试验条件同2.2，通过对比试验对CO2气保焊和手工电弧焊进行外观成形及飞溅大小进行评定。三、焊接试验结果分析从对接接头焊缝力学性能试验可知，两种焊接方法的焊接接头外观检查符合要求，RT检验均高于E级合格，焊接接头的抗拉强度CO2气保焊比焊条电弧焊要高，这是因为CO2气保焊氧化性较少，合金元素烧损较少所致，但它们均高于母材规定的最小值。按规定的弯曲角，每个试件面弯、背弯各2个，弯曲试验合格。这说明两种焊接方法及焊接工艺的焊接接头力学性能试验合格。但CO2气保焊坡口角度较少，钝边较大，比焊条电弧焊产生率高，节省材料，成本低，焊接变形少。这是因为气体保护焊焊丝较细，电流密度大熔深大，电弧穿透力强，易焊透所致。12从T形接头角焊缝试验可知，CO2气保焊的熔深大于焊条电弧焊，每个试件的5个断面根部均未出现裂纹、未熔合、未焊透缺陷，宏观金相检验合格。从T形接头角焊缝飞溅、成形试验可知，CO2气保焊的飞溅较小，最大飞溅颗粒直径大小为Φ3mm—Φ4mm；CO2气保焊焊缝表面较手工焊波纹细密，成形美观。3焊接试验结果分析综上所述：两种焊接方法及焊接工艺均能满足力学性能要求及宏观金相要求。但CO2气保焊焊丝较细，电流密度大，热量集中，电弧穿透力强，熔深大，可以减少坡口角度，增加钝边厚度，节省材料，提高劳动生产率，降低焊接应力与变形。CO2气保焊成形美观，飞溅小，故均采用CO2气保焊。四、焊接工艺4.1焊前准备：1.清除待焊部位及两侧10-20mm范围内的油污、锈迹等污物，并在焊件表面涂上一层飞溅防粘剂，在喷嘴上涂一层喷嘴防堵剂。2.根据焊接工艺试验编制焊接工艺。焊丝Φ1.2mm，焊机KW5003.采用左焊法四、焊接工艺4.1焊前准备：1.清除待焊部位及两侧10-20mm范围内的油污、锈迹等污物，并在焊件表面涂上一层飞溅防粘剂，在喷嘴上涂一层喷嘴防堵剂。2.根据焊接工艺试验编制焊接工艺。焊丝Φ1.2mm，焊机KW5003.采用左焊法4.2焊接操作工艺4.2—1对接焊缝操作工艺1.由于CO2气保焊熔深大，在板厚小于12mm时均可用工形坡口（不开坡口）双面单道焊接。对于开坡口的对接接头，若坡口较窄，可多层单道焊；若坡口较宽，可采用多层多道焊。2.焊接过程中，焊枪横向摆动时，要保证两侧坡口有一定熔深，使焊道平整，有一定下凹，避免中间凸起，这样防此焊缝两侧与坡口面之间形成夹角，产生未焊透、夹渣等缺陷。3.要控制每层焊道厚度，使盖面焊道的前一层焊道低于母材1.5—2.5mm，并一定不能熔化坡口两侧棱边，这样盖面时可看清坡口，为盖面创造良好条件。4.盖面焊焊接时，焊前应将前一层凸起不平的地方磨平，焊枪摆动的幅度比填充层要大一些，摆动时幅度应一致，速度要均匀，要特别注意坡口两侧熔化情况，保证熔池边缘超过坡口两侧棱边，并不大于2mm，以避免咬边。5.若每层用多道焊时，焊丝应指向焊道与坡口、焊道与焊道的角平分线位置，并且焊道彼此重叠不小于焊道宽度的1/3。四、焊接工艺4.1焊前准备：1.清除待焊部位及两侧10-20mm范围内的油污、锈迹等污物，并在焊件表面涂上一层飞溅防粘剂，在喷嘴上涂一层喷嘴防堵剂。2.根据焊接工艺试验编制焊接工艺。焊丝Φ1.2mm，焊机KW5003.采用左焊法4.2焊接操作工艺4.2—2角焊缝操作工艺1.角焊缝焊接时，易产生咬边、未焊透、焊缝下垂等缺陷，所以应控制焊丝的角度。等厚板焊接时，焊丝与水平板的夹角为40度—50度，不等厚板时，焊丝的倾角应使电弧偏向厚板，板厚越厚，焊丝与其夹角越大。2.对于焊脚为6—8mm的角焊缝，采用单层单道焊，焊枪指向（焊丝）距根部1—2mm处，对于焊脚为8mm的焊缝，采用直线移动法焊接，对于焊脚为8mm的焊缝，焊枪应作横向摆动，可采用斜圆圈形形运丝法焊接。3.对于焊脚为10—12mm的角焊缝，由于焊脚较大，应采用多层焊，焊两层。焊接时第一层操作与单层焊相同，焊枪与垂直板夹角减少并指向距根部2—3mm处，这时，电流比平常时稍大，目的是为了获得不等焊脚的焊道；焊接第二层时，电流比第一层稍少，焊枪应指向第一层焊道的凹陷处，直至达到所需的焊脚。4.对于焊脚为15mm的角焊缝应采用多层多道焊，即焊接三层，需要注意的是：操作时，每道的焊脚大小应控制在6—7mm左右，否则，焊脚过大，易使熔敷金属下垂，在水平板上产生焊瘤，在立板上产生咬边。焊枪角度及指向应保证最后得到等脚和光滑均匀的焊缝。五、焊接缺陷分析5.1常见缺陷产生原因：(一)未焊透1.由于坡口角度小，钝边过大，装配间隙小或错口；所选用的焊条直径过大，使熔敷金属送不到根部。2.焊接电源小，远条角度不当或焊接电弧偏向坡口一侧；气焊时，火焰能率过小或焊速过快。3.由于操作不当，使熔敷金属未能送到预定位置，号者未能击穿形成尺寸一定的熔孔。4.用碱性低氢型焊条作打底焊时，在平焊接头部位也容易产生未焊透。主要是由于接头时熔池溢度低，或采用一点法以及操作不当引起的。五、焊接缺陷分析5.1常见缺陷产生原因：(二)未熔合1.手工电弧焊时，由于运条角度不当或产生偏弧，电弧不能良好地加热坡口两侧金属，导致坡口面金属未能充分熔化。2.在焊接时由于上侧坡口金属熔化后产生下坠，影响下侧坡口面金属的加热熔化，造成“冷接”。3.横接操作时，在上、下坡口面击穿顺序不对，未能先击穿下坡口后击穿上坡口，或者在上、下坡口面上击穿熔孔位置未能错开一定的距离，使上坡口熔化金属下坠产生粘接，造成未熔合。4.气悍时火焰能率小，氩弧焊时电弧两侧坡口的加热不均，或者坡口面存在污物等。五、焊接缺陷分析5.1常见缺陷产生原因：(三)焊瘤1.由于钝边薄，间隙大，击穿熔孔尺寸大。2.由于焊接电流过大击穿焊接时电弧燃烧，加热时间过长，造成熔池温度增高，溶池体积增大，液态金属因自身重力作用下坠而形成烛瘤，焊瘤大多存在于平焊、立焊速度过慢等。五、焊接缺陷分析5.1常见缺陷产生原因：（四）气孔1.因熔池温度低，熔池存在时间短，气体未能在有效时间内逸出，这种情况主要与焊接规范等因素有关。2.打底击穿焊时，熔敷金属给送的过多，使熔池液态金原较厚，灭弧停歇时间长，造成气体难以全部逸出。3.由于运条角度不适当，影响了电弧气氛的保护用用，或操作不熟练，不稳以及沿熔池前六坡口间隙方向灭弧都会导致产生气孔。4.碱性低氢型焊条的药皮比酸性的薄干燥温度又高，因此药皮较脆。采用撞击法引弧很容易将焊条引弧端药皮撞掉，使熔滴失去或减电弧气氛以及熔溢的保护作用，引起焊缝产生气孔，此外，在焊条引弧端的粘接处，也会产生密集的气孔。5.气焊或氢弧焊时，由于焊口清理不干净，有锈、油污质等，同时操作时，焊接速度过快，焊丝和焊炬的角度，以及摆动不适当等也会产生气孔。五、焊接缺陷分析5.1常见缺陷产生原因：（五）夹渣1.手工电弧焊时，由于运条角度，或操作不当，使熔渣和熔池金属不能良好地分离。2.由于焊条药皮受潮；药皮开裂或变质，药皮或坡脱落进入熔池又未能充分熔化或反应不完全，使熔？不能浮出熔池表面，而造成夹渣。3.在中间焊层作填充焊时，由于前层焊道过渡不平调、高低、凹凸不均或焊道清渣不彻底，焊接时熔渣未能熔化浮出而形成层间夹渣。4.气焊时火焰能率太小或氩弧焊时规范不适当；以及焊丝焊炬角度不适当，焊丝摆动、搅拌熔池操作不当等。五、焊接缺陷分析5.1常见缺陷产生原因：（六）咬边1.主要是焊接电流过大，电弧过长，远条角度不适当等。2.运条时，电弧在焊缝两侧停顿时间短，液态金属未能填满熔池，横焊时电弧在上坡口面停顿的时间过长，以及运条、操作不正确也会造成咬边。3.气焊时火焰能率过大，焊嘴倾斜角度不当，焊炬和焊丝摆动不适当等。五、焊接缺陷分析5.1常见缺陷产生原因：（七）背面凹陷产生背面凹陷，一般在板状试件的仰、横焊位置和管状试件的仰焊、仰立焊位置焊接时产生，其主要原因有：（1）间隙过大，钝边偏小，熔池体积较大，液态金属因自重而产生下坠。（2）条直径或焊接电流偏大，灭弧慢或连弧焊接，使熔池温度增高，冷却慢，导致熔池金属重力增加而使表面张力减小。（3）焊条角度不当，减弱了电弧对熔池金属的压力，或焊条未运送至坡口根部。五、焊接缺陷分析5.1常见缺陷产生原因：（八）焊道背面成形不良,焊道背面除了可能产生凹陷外，还可能出现宽窄不匀、凹凸不平，甚至形成焊瘤或呈竹节形状等。（1）击穿两侧坡口面所形成的熔孔尺寸大小不均，或者击穿焊接速度不均匀。（2）击穿焊接时的电弧加热时间，电弧穿透过背面的多少控制不均匀等。五、焊接缺陷分析5.1常见缺陷产生原因：（九）其它除以上缺陷外，气焊时由于火焰能率过大，焊接速度慢或炬在某处停留时间长，以及火焰性质不适当等，都会引起焊缝金属过热或过烧。过热的特征是金属表面变黑，并起氧化皮，金属晶粒粗大，性能变脆，赤烧时，金属晶粒粗大，晶粒表面被氧化而破坏了晶粒之间的连接，使金属变脆，产生过烧缺陷时，必须将其铲除重新焊接。为防止过热和过烧，应选用适宜的火焰能率，注意火焰性质，掌握好焊接速度，适时拍起火焰不使熔池温度过高。手工钨极氩弧焊时，由于焊接电流过大，氩气纯度低对钨极保护不良等造成钨极烧损；操作中钨极碰触焊丝或熔池等，都会使钨过渡到焊缝金属内引起夹钨缺陷，夹钨会使焊缝性能变坏，焊接时也应防