焊接材料及工艺 实验教案

第一篇：焊接材料及工艺 实验教案

焊接材料及工艺 实验教案

低碳钢TIG熔焊熔宽、余高、熔深测量

实验项目学时：2 实验要求：■必修 □ 选修

一、实验目的及要求：

1.配合课堂教学，开展现场教学与实验，加强感性认识，理论结合实际，加深技术研究的必要性认识。

2.通过实验让学生掌握TIG焊的原理及特点，对TIG焊有一个感性认识，为以后工作中打下基础。

3.学习焊接接头组织性能分析方法：包括金相制样、抛光、浸蚀及金相照相的基本操作规程。

二、实验基本原理：

TIG焊：

钨极惰性气体保护焊英文简称TIG（Tungsten Inert Gas Weiding）焊。它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而可获得优质的焊缝。保护气体可采用氩气、氦气或氩氦混合气体。焊缝几何参数测量：

熔深h 容宽

余高H 容宽

熔宽B 容宽

图1焊缝形状的几何尺寸测量示意图

三、主要仪器设备及实验耗材：

主要仪器设备：

TIG焊机、金相抛光机、金相制样机等 实验耗材：

焊丝、金相砂纸、抛光剂等

四、实验内容或步骤： 内容及步骤：

备料切割：按照要求切割低碳钢板；     表面处理：包括机械打磨、酒精丙酮清洗等； TIG焊接试验：选定工艺参数进行焊接试验；

组织性能分析：进行金像试样切割、压制、打磨、抛光、腐蚀、照相；

 分析：焊接前后的组织性能变化

五、思考题 直流TIG焊适合焊接什么类型的金属？是否适合焊接铝合金？ 2 TIG焊接低碳钢后的焊缝组织为何种组织？为什么？ 对比TIG焊与激光焊接头的熔深熔宽等特征参数，有何区别？为什么？

六、主要参考书

1．《焊接冶金》，李亚江编著，化学工业出版社，2004

2.《先进连接方法》李志远、钱已余、张九海等主编，机械工业出版社，2000

************（实验课程名称）

课程编码： z5901x218 实验指导书：（自编）面向专业： 材料成型及控制工程

Q235钢表面堆焊处理

实验项目学时：2 实验要求：■必修 □ 选修

一、实验目的及要求：

1.配合课堂教学，开展现场教学与实验，加强感性认识，理论结合实际，加深技术研究的必要性认识。

2.通过实验让学生掌握TIG焊的原理及特点，对TIG焊有一个感性认识，为以后工作中打下基础。

3.学习焊接接头组织性能分析方法：包括金相制样、抛光、浸蚀及金相照相的基本操作规程。

二、实验基本原理：

TIG焊：钨极惰性气体保护焊英文简称TIG（Tungsten Inert Gas Weiding）焊。它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而可获得优质的焊缝。保护气体可采用氩气、氦气或氩氦混合气体。

TIG堆焊：利用TIG焊的方法在低碳钢的表面进行堆焊其他金属，从而使低碳钢的表面获得性能的改善。

单层单道、单层多道堆焊界面组织：

三、主要仪器设备及实验耗材：

主要仪器设备：

TIG焊机、金相抛光机、金相制样机等 实验耗材：

焊丝、金相砂纸、抛光剂等

四、实验内容或步骤： 内容及步骤：

料切割：按照要求切割低碳钢板；

面处理：包括机械打磨、酒精丙酮清洗等； TIG焊接试验：选定工艺参数进行焊接试验；

组织性能分析：进行金像试样切割、压制、打磨、抛光、腐蚀、   

照相；

 分析：焊接前后的组织性能变化

五、思考题 TIG堆焊时焊道与焊道之间的距离如何选择？为什么？ 2 TIG焊接低碳钢后的焊缝组织为何种组织？为什么？

六、主要参考书

1．《焊接冶金》，李亚江编著，化学工业出版社，2004

2.《先进连接方法》李志远、钱已余、张九海等主编，机械工业出版社，2000

第二篇：焊接工艺教案(7-10章)

项目七 其他焊接及切割方法

知识点：

1.电渣焊、等离子弧切割与焊接。2.碳弧气刨及其他焊接方法。技能点：

1.电渣焊、等离子弧切割与焊接的基本原理、特点与分类。2.碳弧气刨及其他焊接方法。

7.1电渣焊

焊接大厚度板材。1958年我国用电渣焊生产出12000t水压机，焊接大型轧钢设备机架和大型发电机转子和机轴，在造船工业中也得到了较多的应用。

7.1.1电渣焊的基本原理、特点与分类 1.电渣焊的基本原理

利用电流通过液体熔渣产生的电阻热进行焊接。只有立焊位置时才能形成足够深度渣池，并为防止液态渣池和金属流出以及得到良好的成形，采用冷却铜块。

图7-1电渣焊过程示意图

2.电渣焊的特点

（1）大厚度焊件可以一次焊成：不必开坡口。常用于厚度40mm以上的焊件，最大可达2m。对这些焊件而言，电渣焊要比电弧焊的生产率高得多。

(2)经济效果好：大厚度焊件不需坡口，只需在焊缝处保持20～40mm间隙。（3）焊缝缺陷少：熔渣保护液态金属，焊缝不易产生气孔、夹渣及裂纹。

（4）焊接接头晶粒粗大：通过焊后热处理细化晶粒。3.电渣焊的类型

（1）丝极电渣焊：根据焊件厚度不同可用一根（图7-1）或多根焊丝（图7-2）。焊丝作为填充金属。焊接厚板焊丝可作横向摆动。适于中小厚度及较长焊缝。

（2）板极电渣焊：用一条或数条金属板作为熔化电极。不需要电极横向摆动。（3）熔嘴电渣焊：用板极和丝极组成的电极。板极上端接焊接电源，侧面开槽或附钢管2，焊丝通过钢管进入渣池，补充板极的不足，板极称为熔嘴，起导电、填充金属和送丝的导向作用。可焊焊件厚度达2m，焊缝长度达10m以上。

（4）管状熔嘴电渣焊：用涂有药皮（管状焊条）的熔嘴，电源的一极接在管状熔嘴。管状熔嘴与管内焊丝（丝极）都作为填充金属熔化，凝固后形成焊缝。熔嘴外壁的药皮可自动补充熔渣和向焊缝金属中过渡合金元素。7.1.2电渣焊过程

1.电渣焊工作过程

（1）建立渣池：先使电极与引弧板之间引弧，熔化添加的焊剂，待熔渣积累到一定深度时，电弧熄灭，转入电渣过程。

（2）正常焊接过程：利用渣池的热量将焊丝焊件边缘熔化并下沉，在渣池下部形成金属熔池，随着金属熔池的上升和渣池的上浮，不断形成焊缝。

（3）焊缝收尾:将焊缝引出焊件，逐渐降低送丝速度和焊接电流，增加电压，在结束前断续几次送丝，以填满尾部缩孔，防止裂纹。

2.电渣焊的热过程

电渣焊的热源是整个渣池。焊接电流经过焊丝末端流入渣池，在焊丝末端与金属熔池间有一堆锥体状的区域电流最大电阻热最多，温度2000℃上，这一区域的熔渣称为高温锥体。电渣焊加热和冷却速度都很缓慢，重要结构焊后需经热处理。

图7-6渣池中的高温锥体 3.电渣焊的冶金过程

① 金属熔池受渣池的良好保护。② 由于渣池保护好冷却缓慢，利于熔池气体及杂质排出，不易产生气孔和夹渣。③ 电渣焊时主要是通过电极直接渗合金。

④ 焊缝中熔化的基本金属比例小，带入焊缝的有害杂质（S，P）少。

⑤ a柱状晶粒沿水平从四周向里长，中心形成偏析易热裂。b不仅向熔池中部还向上生长，弯曲柱状晶把杂质推向上面，最后推到引出板区，提高焊缝抗热裂性。

7.1.3电渣焊用焊接材料

1.电渣焊焊剂：焊剂170和360，还可选埋弧焊焊剂430和431。

2.电极材料：焊碳素及合金结构钢，为减少气孔和裂纹，依靠电极向焊缝过渡锰、硅等元素。常用焊丝H08Mn2SiA，H10Mn2，板极和熔嘴为08MnA,09Mn2等。

7.1.4电渣焊的工艺参数选择原则

电流、电压增大热量增多熔宽c增大；电流过大焊丝熔化加快，渣池上升加快熔宽减小。电压过大破坏电渣焊稳定性。间隙b增大渣池上升减慢，焊件受热增大熔宽加大。间隙过大会降低生产率，过小焊接会困难。渣池深度hz增加，熔宽减小。但渣池过浅，易产生电弧，从而破坏电渣焊过程。

丝极电渣焊工艺参数选择实例如表7-1所列。7.1.5电渣焊设备

HS—1000型电渣焊机。适用于丝极和板极电渣焊，可焊60～500mm厚的对接立焊缝。可分别使用l～3根焊丝或板极，由自动焊机头、导轨、焊丝盘、控制箱等组成，并配有焊接不同焊缝的附加零件，电源采用BPl—3×1000型焊接变压器。

7.2等离子弧切割与焊接

利用高温（15000～30000℃）的等离子弧来进行切割和焊接的工艺方法。7.2.1等离子弧的产生原理、特点及类型

1.等离子弧的产生原理：对弧柱强迫“压缩”，获得导电截面收缩得比较小、能量集中、弧柱中气体几乎可达到全部等离子体状态的电弧就是等离子弧。

（1）机械压缩效应：弧柱通过喷嘴，同时送入一定压力的工作气体使弧柱强迫通过细孔道，便受到了机械压缩。

（2）热收缩效应：电弧通过水冷却的喷嘴，同时又受到外部高速冷却气流冷却作用，弧柱外围强烈冷却，电弧电流密度急剧增加。

（3）磁收缩效应：带电粒子在弧柱内的运动，可看成是电流在一束平行的“导线”内移动，导线自身的磁场产生的电磁力相互吸引产生磁收缩效应。

图7-10等离子弧的压缩效应

等离子弧通过下图的发生装置来实现的，即先通过高频振荡器8的激发，使气体电离形成电弧，然后在上述压缩效应作用下，形成等离子弧6。

图7-11等离子弧发生装置原理图

2.等离子弧的特点（1）能量高度集中。（2）电弧的温度梯度极大。（3）电弧挺度好。（4）具有很强的机械冲刷力。（5）等离子弧呈中性。3.等离子弧的类型

根据电极不同接法，等离子弧可以分为转移弧、非转移弧、联合型弧3种。（1）非转移弧：等离子弧产生在电极和喷嘴表面之间，连续送入的工作气体穿过电弧空间之后，成为从喷嘴内喷出的等离子焰来加热熔化金属。

（2）转移弧：电弧首先在电极与喷嘴内表面间形成。当电极与焊件间加上较高电压后，电极与焊件间产生等离子弧，即电弧转移到电极与焊件间。

（3）联合型弧：转移弧和非转移弧同时存在就称为联合弄弧。主要用于微弧等离子焊接和粉末材料的喷焊。

7.2.2等离子弧电源、电极及工作气体

1.等离子电源：等离子焊接、喷焊、堆焊，电源空载电压为80V以上；等离子切割和喷焊，空载电压在180V以上；对自动切割或大厚度切割可以高达400V以上。

2.等离子弧电极材料；含少量钍（2%以内）的钨极或铈钨极，它比纯钨的电子发射力强，因此在同样直径下可使用较大的工作电流，烧损也较慢。

氩气纯度在95%以上即可满足要求。工作气体中混入氢，会明显地提高等离子弧的热功率，但氢是一种可燃气体，常单独使用，多与其他气体混合使用。

7.2.3等离子弧切割

1.等离子弧切割的原理及特点

（1）等离子弧切割的原理：用高温等离子弧将被切割的材料熔化，用压缩的高速气流的机械冲刷力将已熔化的金属或非金属吹走而形成狭窄口的过程。可以切割用氧—乙炔焰不能切割的所有材料。

（2）等离子弧切割的特点

① 可切割任何黑色或有色金属。② 可切割各种非金属材料。③ 速度快、生产率高。④ 切割质量高。

2.等离子切割工艺

（1）等离子切割用气体：有氮、氩及混合气体。

（2）等离子切割工艺参数：空载电压、切割电流、工作电压、气体流量、切割速度、喷嘴到割件的距离、钨极到喷嘴端面的距离及喷嘴的尺寸等。先根据割件厚度和材料性质选择合适的功率，根据功率选用切割电流大小，然后决定喷嘴孔径和电极直径，再选择合适的气体流量及切割速度，便可获得质量良好的割缝。

7.2.4等离子弧焊接

借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接。利用特殊构造的等离子焊枪所产生的高温等离子弧来熔化金属，采用直流陡降外特性电源，通常与非熔化极气体保护相似。等离子弧焊接有下列几种。

1.穿透型焊接法：利用小孔效应（等离子弧焊接，随着等离子弧向前移动，弧柱在熔池前缘穿透焊件形成小孔现象）实现等离子弧焊接的方法。

穿透法焊接采用焊接电流较大（约100～300A），适宜于焊接2~8mm的合金钢板材，可在不开坡口和背面不衬垫的情况下进行单面焊接双面成形。

2.熔透型焊接法：焊接中只熔透件但不产生小孔效应的等离子弧焊接法。3.微束等离子弧焊：利用小电流（通常小于30A）进行焊接的等离子弧焊。微束等离子弧焊接的焊接电流很小（约为0.2～30A）,主要用来焊接厚度在0.01～2mm的薄板及金属丝网。微束等离子弧焊接采用联合型弧。

7.3碳弧气刨及其他焊接方法简介

7.3.1碳弧气刨

使用石墨棒与刨件间产生电弧将金属熔化，压缩空气将其吹掉来加工沟槽。（1）特点：① 采用碳弧气刨比采用风铲可提高4倍生产率。② 与风铲比较，没有震耳的噪声，易实现机械化。③ 在对封底焊进行碳弧气刨挑焊根时易发现细小缺陷，并可克服风铲由于位置狭窄而无法使用的缺点。

（2）应用：可用碳弧气刨挑焊根；焊件缺陷需返修时，可用碳弧气刨清理缺陷。7.3.2电阻焊

1.电阻焊的实质：将焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。

① 热效率高② 焊缝致密。2.电阻焊的特点

（1）电阻焊的优点：① 焊接生产率高。② 焊接质量好。③ 焊接成本低。（2）电阻焊的缺点：① 由于焊接过程进行得很快，对焊接质量的稳定性有影响时。② 设备比较复杂。③ 焊件的厚度形状和接头形式受到一定程度的限制。

7.3.3钎焊

1.钎焊的原理及优缺点

（1）钎焊的原理：用比母材熔点低的金属材料作钎料，熔化的钎料依靠润湿和毛细作用吸入或保持在两焊件的间隙内，依靠液态钎料和固态金属相互扩散而成。

（2）钎焊的优缺点

优点：①钎料熔化，被焊金属不熔化，对钎焊金属的各种性能影响较小。② 钎焊时工件的变形小。③ 可以连接不同金属以及金属与非金属。④ 利用焊接能制造形状复杂的结构，可以一次完成多个零件的连接，生产率高。⑤ 钎焊接头不平整光滑，外形美观。

缺点：钎焊接头强度较底，耐高温能力差：接头形式以搭接为主，增加了结构重量；钎焊的装配要求比熔化焊高，要严格保证间隙。

2.钎焊的分类

（1）按加热温度：分为低温钎焊450℃以下、中温钎焊450~950℃、高温钎焊950℃以上。450℃以下的钎焊称软钎焊； 450℃以上的称硬钎焊。

（2）按加热方式：火焰钎焊、烙铁钎焊、电阻钎焊、感应钎焊以及浸渍钎焊等。7.3.4磨擦焊：利用焊件表面相互磨擦产生的热，使端面达到热塑性状态，然后 迅速顶锻完成焊接。

7.3.5扩散焊

1.基本原理：把两个接触的金属焊件，加热到T焊=（0.7～0.8）T熔并施加一定压力，焊件产生显微变形，经过较长时间后原子互相扩散而得到牢固的连接。

扩散焊接主要分为以下两类：

① 无中间层的扩散焊接。② 有中间层的扩散焊接。

中间层可以是粉状或片状的，用真空喷涂或电镀的方法加在焊接面上。2.扩散焊接的主要特点与应用

① 加热温度低，能连接不适于熔焊的材料如钼、钨等，金属与非金属焊接。② 焊接接头成份、性能都与母材金属相近，利用显微镜也难看出接合面。小结：电渣焊，等离子弧切割与焊接，碳弧气刨等焊接方法弥补了传统焊接的不足。作业：1、3、5、7

项目八 异种金属的焊接

知识点：

1.异种金属焊接的焊接性、异种钢的焊接。

2.钢与铝及铝合金焊接、钢与铜及铜合金焊接。技能点：

1.会异种金属焊接的焊接性、异种钢的焊接。

2.能说出钢与铝及铝合金焊接、钢与铜及铜合金焊接。

8.1异种金属焊接的焊接性

8.1.1异种金属的焊接性概述

异种金属焊接性：不同化学成分、不同组织性能的两种金属焊接的性能。两种材料的物理、化学性能及组织成分差别越大，焊接性越差。还与焊接工艺有关。主要影响因素为被焊材料、焊接方法、焊接件结构及使用要求等。

异种金属的结合性能（工艺焊接性能）：在给定工艺条件下实现致密结合的接头的能力。常用来评定异种金属焊接接头对焊接缺陷的敏感性。

异种金属的使用性能（使用焊接性）：接头满足使用性能要求的程度。常用使用性能评定异种金属焊接接头能否满足技术条件的要求。

异种金属的焊接性应从工艺焊接性和使用焊接性综合评价。8.1.2异种金属焊接性的影响因素

1.物理性能的差异：熔化温度、线膨胀系数、热导率和比电阻等的差异，将影响焊接的热循环过程、结晶条件，降低焊接接头的质量。

2.结晶化学性能的差异：晶格类型、晶格参数、原子半径、原子的外层电子结构等的差异。液态不相溶的金属不能熔焊，如铁与镁、铁与铅、铅与铜等，当两种金属晶格类型相同，晶格常数、原子半径相差不超过10%~15%，电化学性能差异不太大时，溶质能不断地固溶于溶剂，形成连续固溶体时具有良好的焊接性。

3.材料的表面状态：表面氧化层、结晶表面层、吸附的氧离子和空气分子、水、油污、杂质等的状态，都直接影响异种金属的焊接性。

8.2异种钢的焊接

8.2.1异种珠光体钢焊接 1.焊接特点

① 根据结构承载分布情况，设计时就规定了采用不同强度级别的钢种。② 在锻、铸与轧材的联合焊接结构中，各组成零件的钢号、状态化学成分不同。③ 停止用途的结构中各部位工作条件不同，各零部件采用专业与一般钢种。④ 由于钢材品种多，生产现场规格不齐，致使制造过程中要求代用材料。钢含碳量超过0.25%时，采用合理焊接顺序、预热、最佳工艺参数等。异种珠光体钢焊接，焊缝强度不能低于结构中强度较低的一种钢材。

2.焊接材料的选用

异种珠光体钢焊接时，按强度较低一侧钢材的强度要求选择焊接材料，焊接的热强性能应等于或高于母材金属，焊后一般不进行热处理。为防止焊后热处理或在使用过程中出现碳的迁移，应选用合金成分介于两种母材金属之间的焊接材料。

碳钢与低碳合金钢焊接，焊接材料要保证接头常温力学性能；热稳定钢保证接头高温力学性能。常温工作的珠光体淬火钢，如果焊前不预热，可用A焊条接，保持焊缝金属的高塑性，避免焊缝及热影响区出现裂纹。高温下工作的热稳定钢，不能用A焊条焊接，会形成脆性金属间化合物层和脱碳层或增碳层。

淬火钢焊前用塑性好，淬硬倾向低的焊条堆焊8～10mm过渡层,之后回火。

不同焊接方法，接头形式对P钢和A钢熔合比影响如表8-1。异种金属多层焊时，每层熔合比都不相同，焊缝金属化学成分和力学性能也各不相同。

焊接异种P钢时，选用低氢型焊条，以保证焊接接头的抗裂性能。3.焊接的工艺参数

在此，以Q235钢与16Mn钢的焊接为例。（1）手工电弧焊：按Q235性能和异种材料接头性能，根据等强原则，选E4303，承受重载荷的构件可采用E4315。

（2）CO2保护焊：Q235与16Mn薄板结构。加强脱氧防气孔和飞溅，选含Si，Mn，Ti，Al较多的焊丝，如H08Mn2TiA。

（3）埋弧自动焊：中厚板以上、较长直线形状焊缝的Q235钢与16Mn等低合金钢结构件，选H08A或H08E焊丝配合HJ431或HJ430焊剂。

8.2.2异种低合金高强钢的焊接

1.异种普通低合金高强钢焊接：厚板或较大拘束度或低温施焊时有冷裂倾向。熔化焊，焊接材料根据强度较低的母材选择，焊接工艺根据强度较高的母材确定。

2.异种低碳调质钢的焊接：焊接有淬硬倾向的低合金钢时冷却速度要适当小，并保证热影响区中马氏体量不超过25%～30%，就可以保证焊缝的高强度。

焊前预热可降低焊后热影响区冷却速度。预热温度不能太高防止晶粒长大。

8.3钢与铝及铝合金的焊接

8.3.1焊接特点

铝中加入铁会提高强度和硬度，降低塑性。含大量铝的钢，具有如抗氧化性，但含铝量超过5%时，具有很大的脆性，焊接性能严重下降。

8.3.2钢与铝及铝合金的熔化焊 1.钢与铝及铝合金的氩弧焊

（1）碳钢与防锈铝的氩弧焊：常用TIG焊，采用直径3mm的钨电极。填充金属采用NiZnSi系合金。

（2）镀锌低碳钢与铝及铝合金的氩弧焊

碳钢表面镀3～5μm的Zn，Sn，Ag可以获得较好的接头。（3）不锈钢与铝及铝合金的氩弧焊

采用中间金属过渡层。Cu，Ni，Sn复合镀层效果较好；Ni，Zn复合镀层效果更佳。焊前对铝及铝合金表面清洁及镀层。

2.碳钢与铝的气焊

碳钢与铝常用氩弧焊，但有时需要气焊。填充金属采用AlZnSn系合金，并配用气焊熔剂CJ401。为防止氧化，采用中性焰进行焊接。

8.4钢与铜及铜合金的焊接 8.4.1铜—钢焊接的主要特点

钢与铜及铜合金的焊接主要存在如下3个问题：

（1）焊缝易产生热裂纹：铜与钢会形成低熔点共晶，线膨胀系数相差较大，焊缝易产生热裂纹和晶界偏析，在焊接应力作用下出现裂纹。

（2）热影响区产生铜的渗透裂纹：防止渗透裂纹需选用小的焊接热输入量及合适的填充材料，控制易产生低熔点共晶的元素（S，P，Cu2O，FeS，FeP），向焊缝中加入A1，Si，Mn，Ti，V，Mo，Ni等元素。

（3）焊接接头力学性能降低：接头晶粒长大，杂质和合金元素掺入焊缝，容易形成各种脆性的低熔点共晶体或脆性相。

8.4.2钢与铜及铜合金的熔焊

1.铜与钢的CO2气体保护焊：焊前预热至600℃，焊接中保温，防止气孔。焊后保温2 h后缓冷防裂纹。电弧偏向铜侧，待铜加热到将要熔化时，再加热钢侧。

2.铜与钢的钎焊：适于钢与铜精密焊接。不会出现熔焊时易产生的裂纹、气孔、偏析，但会降低接头的抗腐蚀性能，接头强度较低。小结：异种金属的焊接性，异种钢的焊接特点。作业：1、3、5

项目九

焊接结构的破坏

知识点：

1.焊接结构。

2.焊接结构的脆性断裂、焊接结构的疲劳断裂。技能点：

1.焊接结构的特点及分类。

2.焊接结构的脆性断裂、疲劳断裂原因、特征、危害及评定方法，防止措施。

9.1焊接结构概述

9.1.1焊接结构的特点 1.焊接结构的优点

①可减轻结构重量，提高产品质量。

②与铆接相比具有很好的气密性和水密性。③与铸件相比，工序简单且节省材料。

④多用轧材制造，它的过载能力、承受冲击载荷能力较强。

⑤可在同一个零件上，采用不同的材料或分段制造来简化工艺。2.焊接结构存在的问题

①存在焊接残余应力和变形。

②有较大的性能不均匀性，对结构的力学性能特别是断裂必须重视。③焊接结构是一个整体，刚度大，在焊接结构中易产生裂纹等缺陷。④到目前为止，能百分之百检出焊缝缺陷的检测手段仍然缺乏。

9.1.2焊接结构的分类

按焊接结构工作的特征，并参照其设计和制造工艺，结构的分类如下。

1.梁、柱和桁架结构：焊接梁是由型钢焊接的实腹受弯构件，承受横向弯曲载荷。焊接柱是由型钢经焊接的受压构件。桁架由多种杆件被节点联成承担梁或柱的载荷，如输变电钢塔、电视塔等。

2.壳体结构：焊接容器。要求焊缝致密，应按国家标准规定设计和制造。3.薄板结构：车体、船体结构、集装箱、机器外罩及控制箱等。

4.复合结构及机械零部件：机床大件、压力机机身、减速器箱体等。有铸、压—焊、铸—焊和锻—焊结构等。通常是在交变载荷下工作，要求良好的动载性能和刚度，保证机械加工后的尺寸精度和使用稳定性等。

9.2焊接结构的脆性断裂

9.2.1金属断裂的分类

按断裂前塑性变形量大小，分成脆性断裂和塑性断裂（延性断裂）两大类。9.2.2脆性断裂的危害 1.脆断事故事例

（1）焊接船舶脆性断裂（2）焊接桥梁脆断（3）圆筒形和球形贮罐破坏事故 2.脆性断裂：在应力不高于结构的设计许用应力和没有显著的塑性变形的情况下发生，具有突然破坏的性质。

9.2.3焊接结构脆断的特征

通过大量焊接结构脆断事故分析发现有如下一些现象和特点： ①断裂一般都在没有显著塑性变形情况下发生，突然破坏。②多数脆断是在温度降低时发生，也称为低温脆断。

③脆断应力较低，低于材料屈服点及设计应力，又称为低应力脆性。④从焊接缺陷处或几何形状突变、应力和应变集中处开始。

⑤破坏时没有或极少有宏观塑性变形产生。断口是脆性的平断口。

⑥裂纹传播速度极高。裂纹扩展进入更低应力区或材料高韧性区时停止扩展。9.2.4焊接结构脆断的原因 脆断是材料（母材和焊材）、结构设计和制造工艺3因素作用的结果。1.影响金属材料脆断的主要因素（外因）：温度、加载速度和应力状态。（1）温度的影响很大（2）加载速度的影响（3）应力状态的影响（4）材料状态的影响（内因）2.影响结构脆断的设计因素（1）焊接连接是刚性连接。（2）焊接结构的整体性。（3）应力集中因素。（4）结构细部设计不合理。3.影响结构脆断的工艺因素（1）应变时效的影响。（2）金相组织改变的影响。（3）焊接缺陷的影响。裂纹是最危险。其他缺陷如咬边、未焊透、焊缝外表成形不良等，都会产生应力集中并引起脆性破坏，最好将焊缝布置在应力集中区以外。

（4）角变形和错边的影响。（5）残余应力和塑性变形的影响。9.2.5脆性断裂的评定方法 1.转变温度法：（1）冲击试验法。（2）落锤试验法。（3）静载试验。

2.断裂力学法。

9.2.6防止焊接结构脆性破坏的措施

材料韧性不足、结构上存在应力集中和过大的拉应力是造成结构脆坏的主因。1.正确选用材料

1)在结构工作条件下，焊缝、热影响区及熔合线等部位应有抗开裂性能，母材应具有止裂性能。

2)钢材强度和韧度要兼顾，从缺口韧性和断裂韧度两方面进行材料选定。① 按缺口韧性试验选择材料：选用、验收和评定材料韧性的试验方法。

② 按断裂韧度来选材：KⅠC、δC和JⅠC抗裂指标为选材依据。KⅠC/σS抗裂比，材料工作温度应高于断裂韧度试验温度。

2.合理的结构设计

1)了解焊接结构工作条件，最低气温和气温变化情况。2)减少结构或焊接接头部位的应力集中。

① 采用应力集中系数小的对接接头，避免搭接。把T形或角接头改成对接。②避免断面有突变。不同厚度对接采用圆滑过渡，宽度不同拼接应平缓过渡。③ 避免焊缝密集，焊缝间保持一定距离，如图12。

④ 焊缝应布置在便于施焊和检验的部位，以减少焊接缺陷。

3)尽量减小结构刚度。刚度过大会引起对应力集中的敏感性和拘束应力。4)不采用厚截面，厚截面易形成三向拉应力约束塑性变形，降低断裂韧性。5)对附件或不受力的焊缝设计给予足够重视。3.焊接结构的制造

① 任何焊缝都看成是工作焊缝，焊缝内外质量同样重要。② 在保证焊透的前提下减少焊接线能量。

③ 充分考虑应变时效引起局部脆性的不利影响，要注意加工硬化。④ 减小或消除焊接残余内应力。焊后热处理。

⑤不能随意在构件上打火引弧；减少错边、角变形、焊接接头内外缺陷。

9.3焊接结构的疲劳断裂

9.3.1疲劳破坏的基本特征和类型

材料在循环应力作用下，经较长时间形成裂纹或发生断裂的现象。1.疲劳破坏的基本特征

（1）都经历裂纹萌生、稳定扩展和失稳扩展3个阶段

（2）裂纹断口呈脆性：断口裂纹源、光滑裂纹扩展区和粗糙断裂区。（3具有突发性：疲劳裂纹的萌生和稳定扩展不易发现，断裂突然发生。2.疲劳破坏的基本类型（1）高周疲劳。（2）低周疲劳。（3）热疲劳。（4）腐蚀疲劳。（5）接触疲劳。9.3.2疲劳极限的表示法：疲劳寿命和疲劳极限两种。

1.疲劳寿命：裂纹形成前的应力循环次数称疲劳的无裂纹寿命，裂纹形成后直到疲劳断裂的应力循环次数称疲劳的裂纹扩展寿命。材料总疲劳寿命为两者之和。

① S-N曲线（疲劳曲线）。应力σ为纵，以达到疲劳破坏应力循环次数N为横。② p-S-N曲线。应力σ为纵，以一定存活率的疲劳寿命N为横，绘出存活率—应力—寿命曲线。疲劳设计时可根据所需存活率，利用与其相应的S-N曲线设计。P-S-N曲线代表了更全面应力—寿命关系，比S-N曲线有更广泛的用途。

2.疲劳极限。

1）应力循环特性。：劳强度的数值与应力循环特性有关。应力循环特性参量： σmax—应力循环内的最大应力；σmin—应力循环内的最小应力；

σm=（σmax+σmin）/2—平均应力；σa=（σmax-σmin）/2—应力振幅； r=σmin/σmax，r的变化范围在-1～1之间。2）疲劳强度常用表示方法。

对称交变载荷，σmin=-σmax而r=-1（见图16a），其疲劳强度用σ-1表示。脉动载荷，σmin=0而r=0（见16b），其疲劳强度用σ0表示。

拉伸变载荷，σmin和σmax均为拉应力，但大小不等，r在0～1之间。其疲劳强度用σr表示。图9-16具有不同循环特性的变动载荷

疲劳图：疲劳强度和循环特性关系。在各种循环特征下测得一系列疲劳极限σr，又称材料疲劳极限曲线、等寿命曲线。可以根据应力循环特征r确定出材料疲劳极限，或进行疲劳强度设计。

①ax-r曲线以r为横，以σmax为纵坐标。将σmax与r的关系表示出来，ACB曲

线上任一点的纵坐标即该点所对应循环特征r的疲劳极限。

②σm-σa曲线以平均应力σm为横，应力幅σa为纵。ACB为试验曲线，上面任一点纵、横坐标和等于相应循环特征的疲劳极限，即σr=σm+σa。A点为对称循环的疲劳极限σ-1；B点为σm接近于零的疲劳极限等于材料静载强度（σ+1=σb)；C点为脉动循环疲劳极限σ0。在曲线ACB以内的任意点，表示不发生疲劳破坏。

9.3.3影响焊接结构疲劳强度的因素

1.应力集中和表面状态。2.焊接残余应力。3.焊接缺陷。4.热影响区金属性能变化的影响。

9.3.4提高焊接结构疲劳强度的措施 1.降低应力集中 2.调整残余应力场

3.改善材料的组织和性能。

小结：焊接结构的破坏方式及防治措施。作业：1、2、4

项目十 焊接质量检验

知识点：

1.焊接质量检验的分类及检验。2.非破坏性检验、破坏性检验。技能点：

1.焊接质量检验的分类及检验方法。

2.外观、强度、致密性及无损探伤检验，力学性能试验、化学分析及腐蚀试验方法。

10.1焊接质量检验的分类及检验过程

10.1.1焊接质量检验的分类

焊接质量的检验方法分为破坏性检验、非破坏性检验和声发射3类。

1.破坏检验

① 力学性能试验：拉伸（室温、高温）试验、弯曲试验、硬度试验、冲击试验、断裂韧性试验、疲劳试验及其他试验。

② 化学分析试验：化学成分分析试验、腐蚀试验、含氢量测定试验。

③ 金相检验：宏观组织检验、微观组织检验、断口分析（成分和形貌）检验。④ 其他：如焊接性试验、事故分析等。2.非破坏性检验

（1）外观检查（2）无损检验

① 表面检查：磁粉探伤（MT）；渗透探伤（PT），包括：着色和荧光检验。② 内部检查：超声探伤（UT）；射线探伤（RT），包括，X射线、γ射线和高能射线探伤。

③ 接头的强度试验：水压试验、气压试验。④ 致密性检验：气密性试验、氨渗漏试验等。3.声发射检测

10.1.2焊接质量检验过程

把焊接检验工作扩展到整个焊接生产和产品使用过程中去，才能更充分、更有效地发挥各种检验方法的积极作用，达到预防和及时防止由缺陷所造成的废品和事故的目的。

焊接的检验过程，基本上由焊前检验、焊接过程检验、焊后检验、安装调试质量检验和产品服役质量检验等5个环节组成，其中前3个过程是构件生产过程中的焊接检验过程。

1.焊前检验

焊前检验是指焊件投产前应进行的检验工作，是焊接检验的第一阶段，其目的是预先防止和减少焊接时产生缺陷的可能性。包括的项目有以下几方面。

① 检验焊接基本金属、焊丝、焊条的型号和材质是否符合设计或规定的要求。② 检验其他焊接材料，如埋弧自动焊剂的牌号、气体保护焊保护气体的纯度和配比等是否符合工艺规程的要求。

③ 焊接工艺措施进行检验，以保证焊接能顺利进行。

④ 检验焊接坡口的加工质量和焊接接头的装配质量是否符合图样要求。⑤ 检验焊接设备及其辅助工具是否完好，接线和管道连接是否合乎要求。⑥ 检验焊接材料是否按照工艺要求进行去锈、烘干、预热等。⑦ 对焊工操作技术水平进行鉴定。

⑧ 检验焊接产品图样和焊接工艺规程等技术文件是否齐备。

2.焊接过程检验

焊接过程中的检验是焊接检验的第二阶段，由焊工在操作过程中进行，其目的是为了防止由于操作原因或其他特殊因素的影响而产生的焊接缺陷，便于及时发现问题并加以解决，包括以下几方面: ① 检验在焊接过程中焊接设备的运行情况是否正常。② 对焊接工艺规程和规范规定的执行情况进行检验。③ 检验焊接夹具在焊接过程中的夹紧情况是否牢固。

④ 检验操作过程中可能出现的未焊透、夹渣、气孔、烧穿等焊接缺陷等。⑤ 焊接接头质量的中间检验，如厚壁焊件的中间检验等。

焊前检验和焊接过程中检验，是防止产生缺陷、避免返修的重要环节。尽管多数焊接缺陷可以通过返修来消除，但返修要消耗材料、能源、工时，增加产品成本。通常返修要求采取更严格的工艺措施，造成工作的麻烦，而返修处可能产生更为复杂的应力状态，成为新的影响结构安全运行的隐患。

3.焊后检验

虽然在前两个阶段都进行了检验，但由于制造过程中的外在因素的影响，焊件仍可能出现缺陷，因此，必须进行焊后检验，需按产品的设计要求逐项检验。包括的项目主要有：检验焊缝尺寸、外观及探伤情况是否合格；产品的外观尺寸是否符合设计要求；变形是否控制在允许范围内；产品是否在规定的时间内进行了热处理等。成品检验方法有破坏性和非破坏性两大类，有多种方法和手段，具体采用哪种方法，主要根据产品标准、有关技术条件和用户的要求来确定。

4.安装调试质量检验

包括两个方面：其一，现场组装的焊接质量的检验；其二，对产品制造时的焊接质量进行现场复查。

5.产品服役质量的检验

主要包括产品运行期间的质量监控、产品检修质量的复查、服役产品质量的现场处理和焊接结构破坏事故的现场调查分析等4个方面。

10.2非破坏性检验

非破坏性检验又称无损检验，是指在不损坏被检验材料或成品的性能、完整性的条件下进行检测缺陷的方法。10.2.1外观检验

外观检验是用肉眼借助样板、焊接检验尺或用低倍（约10倍）放大镜及量具观察焊件，检查焊缝的外形尺寸是否符合要求以及有无焊缝外气孔、咬边、满溢以及焊接裂纹等表面缺陷的方法，所以也称为目视检查。10.2.2强度检验

强度试验是利用对产品进行超载试验来判断接头强度及受压元件是否合格，包括水压试验和气压试验。

1.水压试验 2.气压试验 10.2.3致密性检验

致密性检验的目的是为了检查焊缝的致密性，应在焊缝经外观检查后进行，主要用来发现贮存液体或气体容器焊缝内的贯穿性裂纹、气孔、夹渣、未焊透等不致密缺陷。

1.气密性试验2.氨渗漏试验3.吹气试验4.煤油渗漏试验5.真空试漏法 10.2.4无损探伤检验

不损坏被检查材料或成品的性能和完整性而检测其缺陷的方法称为无损（探伤）检验。

1.射线探伤 2.超声波探伤 3.磁力探伤 4.渗透探伤

10.3破坏性检验：

从焊件或试件上切取试样，或以产品（或模拟体）的整体破坏做试验，测定焊接接头、焊缝及熔敷金属的强度、塑性和冲击吸收功等力学性能及耐腐蚀性能等。包括力学试验、化学分析、腐蚀试验、金相检验、焊接性试验等。10.3.1力学性能试验

1.拉伸试验 2.弯曲试验 3.冲击试验 4.压扁试验 5.硬度试验 6.疲劳试验

10.3.2化学分析及腐蚀试验

1.焊缝化学分析 2.腐蚀试验 3.金相试验

小结：焊接质量检验在保证焊接产品质量和工程质量上发挥着愈来愈重要的作用，是焊接生产必不可少的重要工序。作业：2、3、5

第三篇：焊接工艺指导书

焊接工艺指导书 下载此文本文档

第1页/共2页 下一页>

文本预览：

湖北鄂东长江公路大桥 A、D 匝道 钢箱梁制作与安装 焊接工艺指导书

中国十五冶金建设有限公司 湖北鄂东长江大桥项目经理部 湖北鄂东长江大桥项目经理部 二 OO 九年五月

目

一、编制依据

二、焊接质保体系程序

三、焊接工艺规程 录

目前进场焊接 焊接设备技术参数及操作细

四、目前进场 焊接 设备技术参数及操作细 则 附件： 附件：

1、焊接人员证件复印件、2、焊接工艺评定报告、编制依据

本质保资料按《公路桥涵施工技术规范》 本质保资料按《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000、施工技术规范、《铁路钢桥制造规范》TB10212-98、低合金高强度结构钢》 铁路钢桥制造规范》、低合金高强度结构钢》 《 GB/T1591-94、《 金 属 材 料 室温拉伸试验方法》

GB/T228-2002、金 属 材 料 夏 比 摆 锤 冲 击 试 验 方 法 》 《 GB/T229-2006、金属材料 弯曲试验方法》、《 弯曲试验方法》 GB232-1999、承、《 压设备无损检测第二部分:射线检测》 《钢 压设备无损检测第二部分 射线检测》JB/T4763.2-2005、钢 射线检测、《 焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》 焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345-89 等 编制。编制。焊接质保体系程序

1、优化生产管理体系和质量保证体系的人员组成，建立健全责任制。建立了以项目经理为组长、项目总工程师为副组长、项目经理部各部 门负责人、各施工主任、技术负责人为主要成员的质量管理领导小组，建立健全岗位责任制，完善质量监督控制网络，实行全面质量管理，使焊接的每个环节都得到控制。

2、宣传教育，改变人们对质量的陈旧观念，提高质量意识。加强了 宣传教育力度，严格执行质量管理制度，实行科学管理，召开多种形 式的评比会、现场会、分析会、宣传会。在项目施工中做到“三工教 育”（工前教育、工中指导、工后讲评）；“三不交接”（无自检记录不 交接、无施工记录不交接、无专职质检员签字不交接）；

3、增加自检与抽检频率。对每道切割切口严格把关，保证自检频率。由项目总工组织项目经理部工程部和质检部对施工队伍的原材料、机 械设备、人员数量质量、焊接工艺方法、关键工序和焊接质量进行抽 检。

4、建立健全对各岗位人员在岗及责任落实情况的检查制度，即上级 对下级检查，监理对承包人的检查等。建立健全项目经理、项目副经理、总工程师、项目经理部各部门 及负责人、施工技术负责人、检测员的岗位责任制，加强岗位责任制 的落实工作的检查，项目经理部检查各部、各施工队的质量保证体系，施工队检查各施工组乃至各序操作人的质量保证体系。

6、加强工地检测的管理，确保仪器设备符合规定、检测操作符合标

准、检测结果数据可信。配备齐全的检测、测量仪器设备。仪器设备均经过国家计量部门 标定。操作人员熟悉检测规程、操作步骤和注意事项，并对所使用的 仪器设备性能完全了解，操作过程中检测人员应在规定范围操作，保 证检测数据真实可信，严禁伪造修改数据。

7、完善科技文件的管理制度，所有科技文件、科技材料及时归档，确保所提交的科技文件、材料（质量保证资料）全面、真实、完整。建立健全完善的资料管理体系和资料流程，按照流程和分类对质量保 证资料进行上报、收集、整理、归档，上述过程，由工程部、质检部 组织人员对质量保证资料的全面性、真实性、完整性、及时性进行检 查。焊 接 工 艺 规 程

1、基本要求： 1.1 钢箱梁结构件的所有焊缝必须严格按照焊接工艺评定报告所制定 的焊接工艺执行。1.2 焊工应经过考试并取得合格证后方能从事焊接工作。焊工停焊时 间超过六个月，应重新考核。1.3 焊缝金属表面焊波均匀，无裂纹。不允许有沿边缘或角顶的未熔 合溢流、烧穿、未填满的火口和超出允许限度的气孔、夹渣咬肉等缺 陷。焊接后应等焊缝稍冷却后再敲去熔渣。1.4、所有对接焊缝均为I级焊缝，必须焊透，咬合部分不小于0.2 mm。腹板与面板及底板之间贴角焊缝，并开坡口焊透，焊缝标准为I级，支座处横隔板与面底板及腹板为贴角焊缝，必须焊透，焊缝标准为I 级焊缝。其它横隔板与腹板必须焊透，焊缝均为II级焊缝。1.5、所有 I、II 级焊缝都应进行外观检查，内部质量检验以超声波和

射线探伤为主。

2、焊接用材料： 2.1、所有水平对接焊缝用埋弧自动焊，焊丝用 H08MnA,规格： φ4。焊剂 HJ350。《熔化焊用钢丝》GB/T14957-94。2.2、腹板与顶板、底板，隔板与顶板、底板及加劲肋与各板的焊接 均采用 C02 气保焊，焊丝为 ER50-6,焊丝直径为φ1.2。执行标准《焊 丝选用指南》 《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》。GB/T8110-1995。2.3 CO2 气体保护焊的气体纯度应大于 99.5%。

3、焊缝质量要求： 3.1 试板焊接后对焊缝进行外观检查，不得有裂纹、未熔合、夹渣、焊瘤等缺陷，外观质量符合 TB10212-98 中表 4.7.11-1 的规定。3.2 焊缝无损检验 3.3 无损检验在焊接 24 小时后进行。3.4 对接焊缝及熔透角焊缝应符合 GB11345-89Ⅰ级标准； 顶板、底板、腹板的对接焊缝应符合 GB11345-89Ⅰ级标准，腹板与顶板、底 板坡口角焊缝应符合 GB11345-89Ⅰ级标准，横隔板与腹板间坡 口角焊缝应符合 JB/T6061-92Ⅱ级标准。3.5 接头力学性能试样的制取及试验 3.5.1 接头力学性能试验项目及试样数量按 TB10212-98 的规定执行，即： 试件型式 对接接头试件 验 试验项目 接头拉伸（拉板）试 1 试样数量（个）

焊缝金属拉伸试验 接头侧弯试验① 低温冲击试验② 接头硬度试验 熔透角焊缝、坡口角焊 缝、T 型接头试件 焊缝金属拉伸试验 接头硬度试验 1 1 6 1 1 1 注：①侧弯试验弯曲角度 α=180o。板厚≤16mm°时，d=2a，板厚 ＞16mm 时，d=3a。②低温冲击试验缺口开在焊缝中心及热影响区（熔合线外 1mm）处各 3 个。3.5.2 焊接接头力学性能的试样的制取和试验按照 GB2649～2655-89 执行。3.5.3 每一组试板进行一次宏观断面酸蚀试验，试验方法应符合《钢 的低倍组织及缺陷酸蚀试验方法》（GB226）的规定。另外，通 过断面检查，还应满足以下要求： 1）等厚或不等厚板对接焊缝，必须全熔透。2）熔透角焊缝必须全熔透。3）坡口角焊缝的熔深达到设计要求。

4、工艺要求 4.1、钢箱梁零部件制作的切割、焊接设备其使用性能必须满足要求。4.2、焊接时，不得使用生锈的焊丝和受潮结块的焊剂及熔烧过的渣 壳。4.3、焊丝在使用前应清除油污、铁锈，焊剂的粒度埋弧自动焊宜用 1.0～3.0mm，埋弧半自动焊宜用 0.5～1.5mm。4.4、为防止气孔和裂纹的产生，焊条使用前应按产品说明书规定的 烘焙时间和温度进行烘焙，低氢型焊条经烘焙后应放入保温桶内，随 用随取。4.5、施焊前，焊工应复查焊件接头质量和焊区处理情况，当不符合 要求时应经修整合格后方可施焊。4.6 施焊前应对焊缝边缘 30～50mm 范围内的铁锈、油污、水分等杂 质进行清除和烘烤。4.7、对接接头、T 型接头、角接接头及对接焊缝及对接和角接配合焊 缝，应在焊缝两端设置引弧板和引出板，其材质和坡口形式应与焊件 相同，引弧和引出的焊缝长度：埋弧焊应为 80mm 以上，手工焊和气 保焊为 50mm 以上，焊接完毕应采用气割切除引弧和引出板，并应磨平整，不得用锤击落。4.8、为防止起弧坑缺陷出现在应力集中的端部，角焊缝转角处宜连 续绕角施焊，起落弧点距焊缝端全部宜大于 10 mm。4.9、每层焊接宜连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理检查清除 缺陷后再焊。施焊时母材的非焊接部位严禁引弧。4.10、总体组装时，则先将各小构件焊接校正后再与底板和腹板焊接，对于底板、腹板之间焊接则需采用分段退焊法和合理的焊接顺序等措 施，防止焊接变形。有顶紧要求的肋板，应从顶紧端开始向另一端施 焊。4.11、定位焊缝所采用的焊接材料型号应与焊件材质相匹配，焊脚尺 寸不得大于设计焊脚尺寸的 1/

2、焊缝长度为 50～100 mm 并应在距 端部 30 mm 以上。4.12、焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查清原因，定出修补 工艺并经批准后方可处理。

4.13、焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查 焊缝外观质量，检查合格后应在两端明显部位打上焊工钢印。其内部 质量的检查应在焊后 24 小时进行。4.14、埋弧自动焊焊接中不应断弧，如有断弧则必须将停弧处刨成 1： 5 斜坡后在继续搭接 50 mm 施焊。4.15、埋弧自动焊焊剂覆盖厚度不应小于 20mm，埋弧半自动焊不应 小于 10 mm，焊接后应稍冷却再敲去熔渣。

5、工艺要点： 5.1 本工程的接头形式 5.1.1 对接焊缝 a．板单元制造中对接焊缝 1）底板对接； 2）顶板对接； b．工地连接对接焊缝 1）节段间顶、底板横向对接焊缝； 2）边腹板、中腹板对接焊缝。3）边纵腹板肋板嵌补段对接焊缝； 4）底板及顶板 T 型肋嵌补段对接焊缝。5.1.2 熔透角焊缝 a．节段整体焊接中熔透角焊缝 1）顶板与腹板间熔透角焊缝； 2）底板与腹板间熔透角焊缝； 3）横隔板与腹板间熔透角焊缝； b 工地连接融透角焊缝 1)腹板与顶板及底板熔透角焊缝； 5.1.3 坡口角焊缝 a．节段整体焊接中坡口角焊缝 1）横隔板与顶板间坡口角焊缝。2）横隔板与底板间坡口角焊缝。3）挑梁与顶板、腹板及堵板角焊缝。5.1.4T 型角焊缝 a．板单元制造中 T 型角焊缝 1）T 型加劲肋角焊缝 b ．梁段整体焊接和梁段间焊接 T 型角焊缝 1）横隔板与底板间角焊缝； 2）T 型肋与底板间角焊缝； 3）T 型肋与底板角间焊缝； 4）腹板与纵向加劲板间角焊缝： 5）顶板与加劲板间间角焊缝： 6)支点处加劲板与底板间角焊缝： 7）支点处加劲板与腹板间角焊缝： 8）支点处加劲板与隔板间角焊缝 C 工地连接 T 型角焊缝 1）T 型肋嵌补段与顶板、底板角焊缝 2)腹板加劲肋嵌补段角焊缝 5.2 本工程拟采用的焊接方法 焊接方法 手工电弧焊 CO2 气体保 护焊（底）板的组合焊 埋弧自动焊平顶板、底板、适用位置平、横、立、仰 施焊部位 附属设施焊接 顶板、底板、对接缝组合焊的打底、平、横、立、仰 腹板对接、横隔板对接焊，腹板与顶 对接缝组合焊等

6、熔化焊缝缺陷返修： 6.1、焊缝表面缺陷超过相应的质量验收标准时，对气孔、夹渣、焊 瘤、余高过大等缺陷应用砂轮打磨、铲凿、钻等方法去除，必要时应 进行焊补；对焊缝尺寸不足、咬边、弧坑未填满等缺陷应进行焊补。6.2、经无损检测确定焊缝内部存在超标缺陷时，应进行返修，返修 应符合下列规定：

1、返修前应由施工企业编写返修方案；

2、应根据无损检测确定的缺陷位置、深度，用砂轮打磨或碳弧 气刨清除缺陷。

3、清除缺陷时应将刨槽加工成四侧边斜面角大于 10°的坡口，并应修整表面、磨除气刨渗碳层。

4、焊补时应在坡口内引弧，熄弧时应填满弧坑；多层焊的焊层 之间接头应错开，焊缝长度不小于 100mm。

5、返修部位应连续焊成。如中断焊接时，应采取后热、保温措 施，防止产生裂纹。再次焊接前宜用磁粉或渗透探伤方法检查，确认 无裂纹后方可继续补焊；

6、焊缝 正、反面各作为一个部位，同一部位返修不宜超过两次；

7、对两次返修后仍不合格的部位应重新制订返修方案，经工程 技负责人审批并报监理工程师认可后方可执行；

8、返修焊接应填报返修施工记录及返修前后的无损检测报告，作为工程验收及存档资料。6.3、碳弧气刨应符合下列规定：

1、碳弧气刨工必须经过培训合格后方可上岗操作；

2、如发现“夹碳”，应在夹碳边缘 5～10mm 处重新起刨，所刨 深度应比夹碳处深 2～3mm；发生“粘渣”时可用砂轮打磨。

7、钢箱梁焊接顺序： 7.1、焊缝标准和位置及焊角高度按设计焊接图纸进行焊接 7.2、根据以上质量要求，总体装配的焊接顺序为： 腹板与底板 板、顶板

8、焊接工艺 8.1、对接接头埋弧自动焊工艺参数见下表: 腹板与顶板 支点处加劲板 横隔板与腹板 装饰板 挑梁与腹 板厚

第四篇：焊接工艺规程

焊接工艺规程

一、材料介绍

1.Q345化学成分如下表（%）：

元素

C≤

Mn

Si≤

P≤

S≤

Al≥

V

Nb

Ti

含量

0.2

1.0-1.6

0.55

0.035

0.035

0.015

0.02-0.15

0.015-0.06

0.02-0.2

Q345C力学性能如下表（%）：

机械性能指标

伸长率（%）

试验温度0℃

抗拉强度MPa

屈服点MPa≥

数值

δ5≥22

J≥34

σb（470-650）

σs（324-259）

其中壁厚介于16-35mm时，σs≥325Mpa；壁厚介于

35-50mm时，σs≥295Mpa

2.Q345钢的焊接特点

2.1

碳当量(Ceq)的计算

Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5

计算Ceq=0.49%，大于0.45%，可见Q345钢焊接性能不是很好，需要在焊接时制定严格的工艺措施。

2.2

Q345钢在焊接时易出现的问题

2.2.1

热影响区的淬硬倾向

Q345钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织-马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。

2.2.2

冷裂纹敏感性

Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。

二、焊接施工流程

坡口准备→点固焊→预热→里口施焊→背部清根（碳弧气刨）→外口施焊

→里口施焊→自检/专检→焊后热处理→无损检验（焊缝质量一级合格）

三、焊接工艺参数的选择

通过对Q345钢的焊接性分析，制定措施如下：

1.焊接材料的选用

由于Q345钢的冷裂纹倾向较大，应选用低氢型的焊接材料，同时考虑到焊接接头应与母材等强的原则，选用E5015

（J507）型电焊条。

化学成分见下表（%）：

元素

C

Mn

Si

S

P

Cr

Mo

V

Ti

含量

0.071

1.11

0.53

0.009

0.016

0.02

0.01

0.01

0.01

力学性能见下表：

机械性能指标

σb（Mpa）

σs（Mpa）

δ5（%）

Ψ（%）

AkvJ-30℃

数值

440

540

164

114

2.坡口形式：（根据图纸和设备供货）

3.焊接方法：采用手工电弧焊（D）。

4.焊接电流：为了避免焊缝组织粗大，造成冲击韧性下降，必须采用小规范焊接。具体措施为：选用小直径焊条、窄焊道、薄焊层、多层多道的焊接工艺（焊接顺序如图一所示）。焊道的宽度不大于焊条的3倍，焊层厚度不大于5mm。第一层至第三层采用Ф3.2电焊条，焊接电流100-130A；第四层至第六层采用Ф4.0的电焊条，焊接电流120-180A。

5.预热温度：由于Q345钢的Ceq＞0.45%，在焊接前应进行预热，预热温度T0=100-150℃，层间温度Ti≤400℃。

6.焊后热处理参数：为了降低焊接残余应力，减小焊缝中的氢含量，改善焊缝的金属组织和性能，在焊后应对焊缝进行热处理。热处理温度为：600-640℃，恒温时间为2小时（板厚40mm时），升降温速度为125℃/h。

四、现场焊接顺序：

1.焊前预热

在翼缘板焊接前，首先对翼缘板进行预热，恒温30分钟后开始焊接。

焊接的预热、层间温度、热处理由热处理控温柜自动控制，采用远红外履带式加热炉片，微电脑自动设定曲线和记录曲线，热电偶测量温度。预热时热电偶的测点距离坡口边缘15mm-20mm。

2.焊接

2.1

为了防止焊接变形，每个柱接头采用二人对称施焊，焊接方向由中间向两边施焊。在焊接里口时（里口为靠近腹板的坡口），第一层至第三层必须使用小规范操作，因为它的焊接是影响焊接变形的主要原因。在焊接一至三层结束后，背面进行清根。在使用碳弧气刨清根结束后，必须对焊缝进行机械打磨，清理焊缝表面渗碳，露出金属光泽，防止表层碳化严重造成裂纹。外口焊接应一次焊完，最后再焊接

里口的剩余部分。

2.2

当焊接第二层时，焊接方向应与第一层方向相反，以此类推。每层焊接接头应错开15-20mm。

2.3

两名焊工在焊接时的焊接电流、焊接速度和焊接层数应保持一致。

2.4

在焊接中应从引弧板开始施焊，收弧板上结束。焊接完成后割掉并打磨干净。

3.焊后热处理：焊口焊接完成后应在12小时内进行热处理。如不能及时进行热处理应采取保温、缓冷措施。在进行热处理时，应采用两根热电偶测温，热电偶点焊在焊口的里外侧。

Q345钢的焊接温度曲线如下图

4.焊接检验

根据《钢结构工程施工及验收规范》的要求，焊口采用超声波探伤法进行检验，检验比例为100%。

五、现场技术管理

1.编制详细的焊接施工作业指导书。

2.全过程控制焊接工艺是确保质量的核心。

每个柱接头的焊接时，应有专人监控焊接工艺，如焊工不按作业指导书施工应立即终止焊接。在焊接过程中，热处理人员应全程监控层间温度，如超标应立即通知焊工暂停。

3.提高施工人员质量意识是贯彻焊接工艺的关键

在施工前，进行全员交底，并且开取施工工艺卡。交底中详细讲解焊接工艺特点及严格控制现场焊接工艺的必要性和控制要点。

六、结论

按此焊接工艺措施施工，经过实际施工的验证，此焊接工艺措施不仅能在现场指导对Q345钢的焊接，而且能够保证焊接质量。

对Q345钢，是一种可焊性很好的钢材，采用埋弧焊丝H08MnA没有问题。只是焊剂，所用的SJ301属烧结焊剂，建议用熔炼焊剂HJ431完全满足质量要求，并且对焊剂的烘干要求也不是太高。q345钢板也就是热轧钢16Mn，这种钢的焊接性比较好，对焊接线能量的敏感性比正火钢以及调质钢等小，在选择焊接材料的时候除了要考虑强度匹配的问题，还要考虑熔合比和冷却速度以及热处理等方面因素。

q345钢板埋弧焊是采用H08MNA和H08A，要具体情况而定。当不开坡口对接焊时，由于母材溶入量较多，用普通的低碳钢焊丝H08A配合高硅高锰焊剂即能达到要求。如是大坡口对接焊时，由于母材熔入量减少，如再用H08A就使焊缝的强度偏低，因此要采用含Mn高的焊丝H08MNA或H10Mn2来补充焊缝中的含Mn量。另外不开坡口的角焊缝时，虽然母材的溶入量也不多，但是由于冷却速度比对接焊接时大，因此在焊接的时候还是采用低碳钢焊丝效果好些，如采用H08MNA或H10Mn2可能会引起焊缝强度偏高、塑性偏低的后果

焊接Q345R对应的焊丝为H10Mn2

+SJ101或者H10MnSi+HJ431

表7

低合金高强钢焊接材料的选用

钢 号

强度级别

（MPa）

手弧焊

埋 弧 焊

电 渣 焊

CO2焊焊丝

焊条

焊剂

焊丝

焊剂

焊丝

09Mn2

09Mn2Si

09MnV

294

E43

HJ430

HJ431

SJ301

H08A

H08MnA

H10MnSi

H08Mn2Si

H08Mn2SiA

16Mn

16MnCu

14MnNb

343

E50

SJ501

薄板：H08A

H08MnA

HJ431

HJ360

H08MnMoA

H08Mn2Si

H08Mn2SiA

YJ502-1

YJ502-3

YJ506-4

HJ431

HJ430

中板开坡口对接

开I形坡口对接

SJ301

H08MnA

H10Mn2

HJ350

厚板深坡口

H10Mn2

H08MnMoA

15MnV

15MnVCu

16MnNb

392

E50

E55

HJ430

HJ431

开I形坡口对接

H08MnA

中板开坡口对接

H10Mn2

H10MnSi

HJ431

HJ360

H10MnMo

H08Mn2MoVA

H08Mn2Si

H08Mn2SiA

HJ250

厚板深坡口

HJ350

SJ101

H08MnMoA

15MnVN

15MnVNCu

15MnVTiRe

441

E55

E60

SJ431

H10Mn2

HJ431

HJ360

H10MnMo

H08Mn2MoVA

H08Mn2Si

H08Mn2SiA

HJ350

HJ250

SJ101

H08MnMoA

H08Mn2MoA

18MnMoNb

14MnMoV

14MnMoVCu

490

E60

E70

HJ250

HJ350

SJ101

H08Mn2MoA

H08Mn2MoVA

H08Mn2NiMo

HJ431

HJ360

H10Mn2MoA

H10Mn2MoVA

H10Mn2NiMoA

H08Mn2SiMoA

16Mn钢的焊接工艺。

16Mn钢属于碳锰钢，碳当量为0.345%～0.491%，屈服点等于343MPa（强度级别属于343MPa级）。16Mn钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。但由于16Mn钢的淬硬倾向比低碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。不同板厚及不同环境温度下16Mn钢的预热温度，见表8。

16Mn钢手弧焊时应选用

E50型焊条，如碱性焊条E5015、E5016，对于不重要的结构，也可选用酸性焊条E5003、E5001。对厚度小、坡口窄的焊件，可选用E4315、E4316焊条。

表8

焊接16Mn钢的预热温度

焊件厚度（mm）

不同气温下的预热温度计（℃）

16以上

16～24

25～40

40以上

不低于－10℃不预热，－10℃以下预热100～150℃

不低于－5℃不预热，－5℃以下预热100～150℃

不低于0℃不预热，0℃以下预热100～150℃

均预热100～150℃

16Mn钢埋弧焊时H08MnA焊丝配合焊剂HJ431（开I形坡口对接）或H10Mn2焊丝配合焊剂HJ431（中板开坡口对接），当需焊接厚板深坡口焊缝时，应选用H08MnMoA焊丝配合焊剂HJ431。

16Mn钢是目前我国应用最广的低合金钢，用于制造焊接结构的16Mn钢均为16MnR和16Mng钢。

低温用钢的焊接工艺。

工作温度等于或低于－20℃的低碳素结构钢和低合金钢称为低温用钢，其牌号及成分，见表9。对低温用钢的主要要求是应保证在使用温度下具有足够的塑性及抵抗脆性破坏的能力。

表9

低温容器用钢的牌号及成分

钢

号

化学成分（质量分数）（%）

C

Mn

Si

V

Ti

16MnDR

09MnTiCuREDR

09Mn2VDR

06MnNbDR

≤0.20

≤0.12

≤0.12

1.20～1.60

1.40～1.70

1.40～

0.20～0.60

≤0.40

0.20～0.05

0.04～0.10

0.03～0.08

≤0.07

1.70

1.20～1.60

0.17～0.37

钢

号

化学成分（质量分数）（%）

Cu

Nb

RE

S

P

≤

16MnDR

09MnTiCuREDR

09Mn2VDR

06MnNbDR

0.20～0.40

0.02～0.05

0.15(加入量)

0.035

0.035

0.035

0.030

0.035

0.035

0.035

0.030

低温用钢由于含碳量低,淬硬倾向和冷裂倾向小，所以焊接性良好。焊接时，为避免焊缝金属及热影响区形成粗晶组织而降低低温韧性，要求采用小的焊接线能量，焊接电流不宜过大，宜用快速多道焊以减轻焊道过热，并通过多层焊的重热作用细化晶粒，多道焊时要控制层间温度不得过高，如焊接06MnNbDR低温用钢时，层间温度不得大于300℃。

焊接低温用钢的焊条，见表10。

表10

焊接低温用钢焊条

焊

条

牌

号

焊条型号

主

要

用

途

J506G

J507GR

W707

W707Ni

W907Ni

W107Ni

E5016G

E5015G

TW70-7Cu

E5515C1

E5515C2

TW10-7Cu

焊接－40℃工作的16MnDR

钢

焊接－70℃工作的09Mn2V及09MnTiCuRe钢

焊接－70℃工作的低温钢及2.5%Ni钢

焊接－90℃工作的3.5%Ni钢

焊接－100℃工作的06MnNb、06AINbCuN及3.5%Ni钢

低温用钢焊后可进行消除应力热处理，以降低焊接结构的脆断倾向。

3）埋弧焊焊接材料的选配：

钢材

焊剂型号，焊丝牌号

牌号

等级

Q235

A、B、C

F4A0——H08A

D

F4A2——H08A

Q345

A

F5004——H08A,F5004——H08MnA,F5004——H10Mn2

B

F5014——H08A,F5014——H08MnA,F5014——H10Mn2

F5011——H08A,F5011——H08MnA,F5011——H10Mn2

C

F5024——H08A,F5024——H08MnA,F5024——H10MnA

F5021——H08A,F5021——H08MnA,F5021——H10MnA

D

F5034——H08A,F5034——H08MnA,F5034——H10MnA

F5031——H08A,F5031——H08MnA,F5031——H10MnA

E

F5041

第五篇：焊接工艺纪律

关于在项目部严格执行焊接施工工艺纪律的通知

山东振远建设工程有限公司：

签发：

根据现场焊接管理需要和实际施工情况，为控制低温再热器及省煤器的焊接质量，严格按照公司作业指导书制定焊接工艺进行施工，依据公司焊接过程管理程序的相关规定，特制定此焊接施工工艺纪律，以严肃现场焊接施工工艺和现场管理，确保本工程各项焊接施工质量。

1．管理范围：此焊接施工工艺纪律，针对民权项目部内所有现场焊接施工项目及焊接相关人员。

2．项目施工前由公司技术人员负责编制焊接或热处理作业指导书，并进行技术交底和交底签证后，方可从事相应项目的焊接及热处理作业；焊口预热或热处理作业前，由公司焊接（热处理）技术人员编制热处理工艺卡由技术负责人批准后，热处理人员依据《焊接热处理工艺卡》进行热处理作业。

3．焊接作业人员须严格按照经审批的焊接作业文件以及有关标准、规范、规章、制度、交底要求等进行焊接作业，如有违反，一经发现将给予200元/次的罚款。4．持证上岗管理：所有进入现场焊接人员（从事锅炉受热面作业）必须经现场考核合格后，持证上岗，且不得超越其考核合格项目（允许施焊范围）进行焊接。5．焊接时，焊缝内严禁填塞异物；焊接引弧须在焊缝坡口内进行，坡口必须打磨干净，露出金属光泽；严禁在管道、支架或设备上随意引弧或试验电流；气割件须打磨、清理干净氧化物后方可进行焊接；焊后，及时清理熔渣，并对所焊焊缝进行自检。

6.用于集箱的焊口的焊接材料，应按要求烘烤，带保温筒领取焊接材料，保温筒到现场后立即接通电源，焊条随用随取。焊工在使用前应先确认焊接材料是否正确，避免导致错用焊材情况，错用材料将给与当事人500元的罚款。

7.现场疏水管道恢复，应先进行光谱分析后，再进行焊接，防止焊材错用。8.焊工在焊接时及焊后未对焊缝认真自检，致使焊缝存有：脱节、超标咬边、超标错口或弯折、坡口未熔合、严重未焊透、砂眼、焊瘤、药皮未清理、低于母材、尺寸不够等表面缺陷。对于现场出现的上述问题，将视情况而定，给与返工、整改，拒不整改者将给与200～500元罚款，并清除出民权项目部。

9.焊接作业人员须服从焊接管理人员（包括业主等相关管理人员）的质量、技术管理、监督，对于拒绝接受管理者，将给与500元/次的罚款，并清除出民权项目部。

10.水压试验焊口要求无泄漏，对于水压焊口的泄露处罚，将根据业主对公司的考核及影响，公司将加倍处罚，并从工程款中扣除。

11.本焊接施工工艺纪律自签发之日起生效，并根据现场施工情况及时补充修改。

民权检修维护项目部

2012年04月29日

抄送：山东振远建设工程有限公司 抄报：项目部领导