管道焊接技术

目录前言.............................................................................................................错误!未定义书签。第一章材料的性能及要求....................................................................................................11.116MnR的化学成分和力学性能..................................................................................11.216MnR的焊接性..........................................................................................................21.316MnR焊接时存在的主要问题..................................................................................2第二章管道焊接技术发展概况及现状..................................................................................42.1管道工程的发展..........................................................................................................42.2管道的焊接技术.........................................................................................................52.3承压管道的焊接.........................................................................................................62.4焊接工艺.....................................................................................................................72.5结语..............................................................................................................................9第三章工艺措施......................................................................................................................93.1坡口的制备.................................................................................................................93.2TIG打底焊................................................................................................................123.3手弧焊盖面焊...........................................................................................................17第四章焊接试验..................................................................................................................174.1试件的制备................................................................................................................174.2焊前准备....................................................................................................................184.3焊接规范....................................................................................................................184.4焊接操作....................................................................................................................184.5试验分析....................................................................................................................18总结..........................................................................................................................................27前言焊接技术是现代化工业高质量,高效率制造技术中一种不可少的加工工艺.大多数发达国家利用焊接加工的钢材量已超过钢材产量的一半.同时,焊接也是管道工程中最主要,而且是应用最广的连接施工工艺.目前，我国焊接技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在焊接基础理论及焊接工艺设计、焊接标准化、焊接制造技术及设备等方面与工业发达的国家尚河南机电高等专科学校毕业设计说明书1有相当大的差距，导致我国焊接件在寿命、使用性能、生产周期等方面与工业发达国家的焊接件相比差距相当大。国外如欧美、日本等发达国家早在20世纪80年代便在石油、化工、造船、建筑、电力、汽车、机械等行业采用数字控制的小车式自动气保焊机，代替人工进行焊接生产。近年来，国内几家企业开发了几种类似的自动焊接小车，但在结构和功能上均属低端产品，在数字控制、焊接参数预置和专家系统自动调用等方面均为空白。现代焊接技术自诞生以来一直受到诸学科最新发展的直接影响与引导，众所周知受材料，信息学科新技术的影响，不仅导致了数十种焊接新工艺的问世，而且也使得焊接工艺操作正经历着手工焊到自动焊，自动化，智能化的过渡，这已成为公认的发展趋势。在今天焊接作为一种传统技术又面临着21世纪的挑战。一方面，材料作为21世纪的支柱已显示出几个方面的变化趋势，即从黑色金属向有色金属变化；从金属材料向非金属材料变化，从结构材料向功能材料变化，从多维材料向低维材料变化；从单一材料向复合材料变化，新材料连接必然要对焊接技术提出更高的要求。另一方面，先进制造技术的蓬勃发展，正从住处化，集成化，等几个方面对焊接技术的发展提出了越来越高的要求。突出“高”“新”以此来迎接21世纪新技术的挑战。我国管道工程焊接技术发展是很快的，但是存在的问题也不容易忽视，特别是由于多种条件的限制，信息泻后、人才缺乏是困扰焊接技术提高和发展的重要因素。另一方面,工业的发展也对焊接发展提出了高要求..但是随着科学技术的发展,焊接技术也会有更好的发展,并能用之于我国的现.代化建设。第一章材料的性能及要求1.116MnR的化学成分和力学性能表1-116MnR的化学成分（％）钢号品种CMnSiSP河南机电高等专科学校毕业设计说明书216MnR钢板0.12~0.201.20~1.600.20~0.65S≤0.045P≤0.045表1-216MnR的力学性能钢号力学性能屈服强度抗拉强度伸长率MPakg/mm²MPakg/mm²min16MnR34535510-60051.60221.216MnR的焊接性16MnR钢的焊接16Mn钢具有良好的综合加工工艺性能，经气割或碳弧气刨的坡口边缘1mm内出现淬硬，但淬硬层在焊接时可以完全溶掉。16Mn钢的碳当量一般为0.35%~0.41%，其淬硬倾向和裂纹倾向比一般低碳钢梢大。在低温环境或厚度大刚性结构焊接时，应采用梢强的焊接工艺及较小焊接速度、注意满弧坑，并适当预热。16MnR属于Q345MPa级高强钢。板厚30mm以下，可不必预热，焊后不作热处理。但大于30~50mm时，采用手工电弧焊焊接时应适当预热，预热100~150℃以上，埋弧焊板厚超过50mm，焊接区应预热100℃以上。1.316MnR焊接时存在的主要问题1.热裂纹钢的热裂纹与杂质元素S直接有关，而C、Si、Ni元素能促进S的有害作用。CSI可降低S在固溶体中的溶解度，促使S产生偏析。NI的有害作用主要是与S形成熔点更低的硫化物及其共晶体。正常情况下，热轧及正火钢的含碳量都较低，含MN量较高，焊缝中不会出现热烈纹。当材料含碳超过0.12%，含S、P量较高或因偏析使局部C、S含量较高时，就可能出现热烈纹。此时应采用低碳、低硫或高锰焊接材料，以将焊缝金属含碳量限制在0.12%以内，S、P含量限制在0.025%以下。热影响区液化裂纹液化裂纹是在靠近熔合线处，沿着过热奥氏体晶界形成的一种晶间微裂纹。裂纹小到只在一个或几个晶粒范围内，因此只在金相磨片后显微观察时才河南机电高等专科学校毕业设计说明书3能发现。液化裂纹与沿着奥氏体晶粒边界的硫化物熔化有关。所以液化裂纹敏感性也取于Mn/S比和含C量。此外工艺因素也影响液化裂纹的形成。线能量愈大，晶粒愈粗大，晶界熔化也愈严重，液态间层的存在时间也愈长，液化裂纹产生的倾向也愈大。因此液化裂纹易在高线能量焊接时发生。2.再热裂纹某些含有较多碳化物形成元素（如CrMoV），并可以产生沉淀硬化的低合金高强钢焊接接头，往往会在焊后，消除应力处理过程中沿热影响区产生再热裂纹；一些在高温高压下长期运行的压力容器等设备，也会在接头中出现再热裂纹。为防止再热裂纹，应首先选择化学成分适当的钢种，选择强度低于母材的焊缝金属并拟定正确的焊接工艺、控制焊接热输入量，防止粗晶脆化及采取预热措施等。对于再热裂纹敏感性较高的钢种，可在坡口侧壁预先堆焊低强度焊缝，以松弛应力。3.延迟裂纹延迟裂纹是高强钢焊接的突出问题之一，随着钢铁碳当量的增加，延迟裂纹的倾向也增加。延迟裂纹主要产生于热影响区的粗晶区，有时也出现于焊缝。焊接接头中的淬硬组织，一定的含氢量及拘束应力是产生延迟裂纹的必要条件。焊接碳当量较高的钢种，粗晶区金属晶粒由于过热显著长大，热影响区的马氏体或下贝氏体组织增多，尤其当形成粗大的孪晶马氏体时缺口敏感性增强，脆化严重，金属变形能力降低。由于高焊接应力的作用及氢的富集在脆化区形成裂源，萌生显微裂纹。裂纹尖端形成三向应力区，并再行诱导氢扩散富集，使裂纹扩展，最后成为宏观裂纹。此外，高强钢T形接头或角接接头中，还会沿钢材轧制方向产生层状撕裂。因此16Mn焊接，应根据母材碳及合金元素含量、板厚、接头形式、结构特点等，合理选择线能量，采用低氢焊接材料。根据环境温度、拘