焊接工艺规程设计

西安交通大学能源与动力工程学院第1篇第4章焊接工艺规程设计4.1焊接工艺规程设计概念4.2焊接符号与标注4.3焊接接头及坡口型式4.4金属焊接性与焊接工艺评定4.5焊接工艺要素和规范4.6焊接应力与变形4.7焊接缺陷与检验4.8锅炉与压力容器用钢焊接工艺特点西安交通大学能源与动力工程学院4.1焊接工艺规程设计概念1.基本概念(1)生产过程利用相应制造工艺将原材料转变为成品全过程。(2)制造工艺生产过程中制造方法和制造工艺过程的总称。(3)工艺过程改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为成品或半成品过程。(4)工艺规程规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程。西安交通大学能源与动力工程学院4.1焊接工艺规程设计概念2.工艺规程作用工艺规程还是连接设计和制造的桥梁。工艺规程是指导生产、组织生产、管理生产的主要工艺文件，是加工、检验、验收、生产调度与安排的主要依据。3.焊接工艺过程焊接工艺过程是利用焊接方法使原材料毛坯改变结构形状和尺寸使其成为合格零部件的过程。焊接工艺过程对焊接产品质量有决定性影响。4.焊接工艺规程规定焊接结构件焊接工艺过程和焊接操作方法等的工艺文件。西安交通大学能源与动力工程学院4.1焊接工艺规程设计概念5.焊接生产过程焊接生产过程是指从投料开始，经过一系列的工序，最后加工成焊接产品的过程。焊接生产过程西安交通大学能源与动力工程学院4.2焊缝符号及标注(1)焊接图是供焊接加工时所用的图样。除了将焊接件结构表达清楚以外，还必须把与焊接有关内容表示清楚，如焊接接头型式、焊缝型式、焊缝尺寸、焊接方法等。(2)要看懂焊接机械设备图纸，就必须了解焊缝的符号及其标注方法。焊缝代号是工程语言的一种，它可以统一焊接结构图纸上的符号。我国的焊缝符号是由国家标准GB324规定的。焊缝符号由以下内容组成：(3)焊缝符号由焊接方法代号、基本符号、辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号等组成。西安交通大学能源与动力工程学院1.4.2焊缝符号及标注1.常用焊接方法的代号(1)GB324-1964用字母表示,1988标准已取消。(2)GB5185-1985用数字代号。(3)图样上焊接方法代号标注在指引线尾部。焊接方法GB5185-85GB324-64手工电弧焊(SMAW)丝极埋弧自动焊(SAW)熔化极气保焊(MIG)非熔化极气保焊(TIG)气焊/摩擦焊(OFA/FRW)冷压焊/电渣焊(ESW)电阻对焊/硬钎焊(BSW)111121131141311/4248/7225/91SZCAQ/ML/DJ/H西安交通大学能源与动力工程学院2.基本符号:基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，近似于焊缝横截面形状，见表。西安交通大学能源与动力工程学院2.基本符号见续表。西安交通大学能源与动力工程学院3.辅助符号辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，不需要确切地说明焊缝的表面形状时，可不用。西安交通大学能源与动力工程学院4.补充符号补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征面用的符号，见下表。西安交通大学能源与动力工程学院5.焊缝的尺寸符号焊缝尺寸符号见下表。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.2焊缝符号及标注6.指引线(1)箭头线和两条基准线(细实线，虚线)组成。(2)箭头线用细实线绘制，箭头指向有关焊缝处。(3)需要时，焊接方法可标在尾部。西安交通大学能源与动力工程学院4.2焊缝符号及标注/6.指引线(4)焊缝、符号和指引线位置①若焊缝在箭头侧，则将基本符号标在基准线的细实线一侧，图a。②若焊缝不在箭头侧，则将基本符号标在基准线的虚线一侧，图b。③标注对称及双面焊缝时，可不画虚线，图c。西安交通大学能源与动力工程学院4.2焊缝符号及标注7.常用焊缝尺寸标注法(1)焊缝横截面上的尺寸，标在基本符号左侧。(2)焊缝长度方向的尺寸，标在基本符号的右侧(3)坡口角度α、坡口面角度β、根部间隙b标在基本符号的上侧或下侧。(4)相同焊缝数量及焊接方法代号标在尾部。(5)当数据较多时，可在数据前增加尺寸符号。西安交通大学能源与动力工程学院4.2焊缝符号及标注8.焊缝尺寸标注示例西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.2焊缝符号及标注9.焊缝的规定画法工件经焊接后所形成的接缝称为焊缝。如需在图样中简易地绘制焊缝时，可用视图、剖视图或断面图表示，也可用轴测图示意地表示。焊缝的规定画法，如图所示。西安交通大学能源与动力工程学院4.3焊接接头及坡口型式1.接头型式常见焊接接头有对接接头、T形接头、角接接头和搭接接头等四种，如图所示。焊接接头的选择：主要根据焊接结构形式、焊件厚度、焊缝强度要求及施工条件等来选择。对接接头T形接头角接接头搭接接头西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.3焊接接头及坡口型式2.对接接头(1)对接接头特点①对接接头容易保证焊透,接头质量高;②应力分布均匀受力情况好;③静载和动载都具有很高连接强度但是:①对焊前准备和接头装配要求较高。②焊缝余高焊缝与母材过渡处易引起应力集中。锅筒和重要压力容器上的对接焊缝一般要求将焊缝余高打磨平整或喷丸后出厂。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.3焊接接头及坡口型式2.对接接头(2)坡口形式①一般情况，手工电弧焊焊接6mm以下焊件和自动焊焊接14mm以下焊件时，可不开坡口；②钢板超过上述厚度时，电弧不能熔透钢板，应考虑开坡口，开坡口可使热源伸入根部，保证焊透，且可降低热规范，减小热影响区和减少焊件的变形。③按照焊件厚度及坡口准备的不同，对接接头可分为不开坡口、单边V形、V形坡口、U形坡口、单边U形、K形坡口、X形坡口、U形V形混合坡口和双U形坡口等(见图)。西安交通大学能源与动力工程学院2.对接接头/(2)坡口形式④坡口、钝边和间隙尺寸配合好，可保证焊透，也可避免烧穿、未焊透等缺陷。⑤坡口型式选择，主要根据被焊工件厚度、焊后应力变形大小、坡口加工的难易程度、焊条消耗量以及焊接工艺等各方面因素来考虑。西安交通大学能源与动力工程学院2.对接接头(2)坡口形式⑥在不同厚度钢板对接时，由于接头处断面有突然变化，会造成应力集中，如焊缝两边钢板中心线不一致，受力时将产生附加弯矩，这些都将影响接头强度。双面或者单面削薄(图)。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院3.T形接头(1)根据工件厚度不同，将两块钢板互成直角连接在一起的焊缝接头称为T形接头。(2)锅炉、压力容器插入式管接头、管板和锅壳、人孔圈和筒体焊接属于此类。(3)适于空间类焊件，具有较高强度，如船体结构中约70％的焊缝采用了T形接头。(4)可分不开坡口、单边V形、双边V形及K形坡口，可用单面或双面焊。西安交通大学能源与动力工程学院未开坡口T形接头开坡口T形接头西安交通大学能源与动力工程学院4.3焊接接头及坡口型式3.T形接头对不开坡口的T形接头，应尽量避免采用单面角焊缝，因为，该种接头的根部有很深的未焊透缺口，且此种焊缝不能承受反方向的力矩。西安交通大学能源与动力工程学院4.3焊接接头及坡口型式4.角接接头(1)根据工件厚度不同，将两块钢板互成直角沿边沿连接在一起的焊缝接头称为角接接头。(2)通常只起连接作用，只用来传递工作载荷。西安交通大学能源与动力工程学院4.3焊接接头及坡口型式4.角接接头图示为不允许的角接焊缝结构。这些角焊缝应力分布不均，在焊缝根部有较大应力集中，在压力容器的受压件上是禁止采用的。西安交通大学能源与动力工程学院4.3焊接接头及坡口型式5.搭接接头焊前准备简便，但受力时产生附加弯曲应力，降低了接头强度。西安交通大学能源与动力工程学院4.4金属焊接性与焊接工艺评定焊接是一种复杂的加工工艺，焊接之前需要进行一系列准备工作，其中最重要的技术准备。(1)人员准备焊接工人及操作技能(2)物质准备原材料焊接材料焊接设备(3)技术准备——主要介绍焊接前技术准备制定焊接工艺——金属焊接性试验验证焊接工艺——焊接工艺评定试验西安交通大学能源与动力工程学院4.4金属焊接性与焊接工艺评定4.4.1金属焊接性1.焊接性概念采用一定焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属对焊接加工的适应性。两个方面：(1)工艺焊接性——接合性能，主要指在给定的焊接工艺条件下，形成完好焊接接头的能力，特别是焊接接头对产生裂纹的敏感性；(2)使用焊接性——使用性能，在给定的焊接工艺条件下，焊接接头在使用条件下安全运行的能力，包括焊接接头的力学性能和其它特殊性能（如耐高温、耐腐蚀、抗疲劳性能等）。西安交通大学能源与动力工程学院4.4金属焊接性与焊接工艺评定4.4.1金属焊接性2.金属焊接性的意义(1)原则上，各种金属都能进行焊接，但金属本身固有的基本性能，还不能直接表明它在焊接时会出现什么问题以及焊接以后焊接接头的性能是否能满足使用要求，所以，金属材料对焊接加工的适应性用焊接性来衡量。(2)金属材料焊接性是金属的工艺性能在焊接过程中的反映，了解及评价金属材料的焊接性，是焊接结构设计、确定焊接方法、焊接工艺评定、制定焊接工艺的重要依据。西安交通大学能源与动力工程学院4.4金属焊接性与焊接工艺评定4.4.1金属焊接性3.焊接性试验方法(1)按试验者与研究对象的关系分类①间接试验：以推理或模拟为主要特征；②直接试验：以焊接试件为主要特征。(2)按照金属焊接性的内涵分类①工艺焊接性试验：评定结合性能；②使用焊接性试验：评定使用性能。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.4金属焊接性与焊接工艺评定4.4.2焊接工艺评定——验证焊接工艺1.概念:焊接工艺评定是按采用焊接工艺在接近实际生产条件下焊制模拟产品试板，并从焊成试板中按产品技术条件截取拉力、弯曲和冲击韧性试样，并将焊接条件变化是否影响接头力学性能作为是否需要重新评定焊接工艺的判断准则，如果所有试样的检验结果全部符合技术要求，则证明所编制的焊接工艺是可行的，可根据工艺评定报告拟定正式的焊接工艺细则卡。锅炉压力容器焊接工艺内容广泛，任何一种焊接工艺要素改变都会对接头性能产生影响，对将用于生产的每项焊接工艺应作相应评定。西安交通大学能源与动力工程学院4.4.2焊接工艺评定2.焊接工艺评定的目的焊接工艺评定用以评定施焊单位是否有能力焊出符合规程和产品技术条件所要求的焊接接头，验证施焊单位的焊接工艺指导书是否合适。3.焊接工艺评定特点和程序焊接工艺评定是在焊接性试验基础上进行的生产前工艺验证试验。应在制定焊接工艺指导书以后，焊接产品以前进行。焊接产品焊接前，焊接单位应按规定对焊接接头进行焊接工艺评定。可按以下三个程序进行：西安交通大学能源与动力工程学院4.4.2焊接工艺评定3.焊接工艺评定特点和程序(1)由具有专业知识和实践经验焊接工艺人员，根据钢材焊接性能试验，结合产品特点、工艺条件来拟定，内容包括焊接工艺重要因素、补加因素和次要因素，拟定焊接工艺指导书。(2)按照焊接工艺指导书和标准规定来施焊试件，检验及测定试样性能，填写焊接工艺评定报告。如果评定不合格，应修改焊接工艺指导书继续评定，直到评定合格。(3)经评定合格的焊接工艺指导书可直接用于生产，也可以根据焊接工艺指导书、焊接工艺评定报告结合实际生产条件，编制焊接工艺卡，用于产品施焊。西安交通大学能源与动力工程学院焊接性试验焊接工艺指导书焊接试板焊接工艺评定焊接工艺细则卡焊接产品制定验证应用西安交通大学能源与动力工程学院4.4.2焊接工艺评定4.焊接工艺评定试验(1)由施焊单位的熟练焊工进行试件焊接；(2)焊接工艺评定试板应具有足够的尺寸;SMAW和气保焊，至少为300mm×500mm；埋弧焊，400×600，电渣焊500×800。(3)试板焊完后，应按焊接工艺指导书规定焊接工艺试件，然后对工艺试件进行外观、无损探伤、力学性能和金相等检验。(4)试件检验合格后，加工拉力、弯曲和冲击试样(图)，试样尺寸按相应国家标准规定制作。(5)试验结果应符合产品技术条件要求。西安交通大学能源与动力工