焊接论文

第一篇：焊接论文

【关键词】 奥氏体不锈钢；焊接性；防止措施

大部分的机械设备和工程结构都要受到大气和雨水的腐蚀，特别是在工业区还会受到各种工业废气的浸蚀；船舶、海洋结构和码头设施会受到海水和海洋气体的腐蚀。据统计，全世界所有的金属制品中，每年由于腐蚀而报废的重量，约为金属年产量的1/3。奥氏体不锈钢有更优良的耐腐蚀性；强度较低，而塑性、韧性极好；焊接性能良。目前奥氏体不锈钢在石油、化工、海洋开发、国防工业和一些尖端科学技术及日常生活中都有广泛应用，是应用最广的不锈钢。研究奥氏体不锈钢的焊接性，对发展耐蚀钢的焊接结构具有非常重大的经济意义。

奥氏体不锈钢具有面心立方晶体结构，通常具有良好的塑性和韧性，因此这类钢具有良好的弯折、卷曲和冲压成形性；冷加工时不会产生任何的淬火硬化，焊接过程中极少出现冷裂纹。奥氏体不锈钢焊接时存在的主要问题接头产生碳化铬沉淀析出，耐蚀性下降；焊缝及热影响区热裂纹敏感性大；接头中铁素体含量高时，可能出现475℃脆化或者σ相脆化。

1、焊接接头的抗腐蚀性

（1）晶间腐蚀

焊接时，奥氏体不锈钢母材类型和所用的焊接材料与工艺不同，可能产生焊缝的晶间腐蚀、熔合区和过热区的“刀蚀”和热影响区中的敏化温度区的晶间腐蚀。

①焊缝的晶间腐蚀

多层多道焊接时，前面已焊焊缝处于敏化温度区时，会产生晶间贫铬；使用时接触腐蚀介质，就会发生晶间腐蚀。防止焊缝焊缝晶间腐蚀，可选用含钛或铌稳定剂的奥氏体不锈钢焊接材料，也可选用超低碳焊接材料。还可以选用焊缝有少量铁素体组织的焊接材料和熔合比。

②热影响区的敏化温度区的晶间腐蚀

由于焊接热循环的加热速度和冷却速度都非常快，因此焊接热影响区的敏化温度区略高于热处理敏化温度区，在600～1000℃范围。防止热影响区晶间腐蚀的措施：选用含钛或铌的奥氏体不锈钢母材，或选用超低碳的奥氏体不锈钢母材；在焊接工艺上选用小线能量焊接、快速冷却的焊接工艺等，以减少在敏化温度区范围的停留时间，减少晶界Cr23C6的产生。③熔合线和过热区的“刀蚀”

含钛或铌的奥氏体不锈钢焊接热影响区紧邻熔合线的过热区。温度超过1200℃，TiC或NbC全部溶解于奥氏体中，冷却时部分固溶的碳原子扩散并偏聚在奥氏体晶界上。在随后的多层焊处于600～1000℃的敏化区，晶界上碳原子浓度增大，与铬结合成Cr23C6，造成晶间贫铬。使用时，在一定的腐蚀介质作用下，将从表面开始产生晶间腐蚀，直至形成刀状腐蚀的的破坏，简称“刀蚀”。防止“刀蚀”的措施：选用超低碳奥氏体不锈钢母材（超低碳奥氏体不锈钢焊接接头不会产生刀蚀），在焊接顺序上安排接触腐蚀介质表面上的焊缝最后焊接。

（2）应力腐蚀

根据不锈钢设备与制件的应力腐蚀断裂事例和试验研究，可以认为：在一定静拉伸应力和在一定温度条件下的特定电化学介质共同作用下，现有的不锈钢均有产生应力腐蚀的可能。应力腐蚀最大特点之一是腐蚀介质与材料的组合上有选择性。容易引起奥氏体不锈钢应力腐蚀主要是盐酸和氯化物含有氯离子的介质，还有硫酸、硝酸、氢氧化物等介质。应力主要是焊接残余应力。因此，防止应力腐蚀主要是消除焊接残余应力的焊后热处理；以及焊接工艺采取措施减小残余应力。例如，结构设计时要尽量采用对接接头，避免十字交叉焊缝，Y形坡口改为X形坡口；适当减小坡口角度；采用短焊道焊；采用小线能量；适当的焊后锤击、表面抛光、表面喷丸等。

2、热裂纹

奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生热裂纹。奥氏体不锈钢焊接时产生热裂纹的原因：一是单相奥氏体焊缝易形成方向性强的柱状晶组织，硫、磷、镍、碳等元素形成的低熔点共晶杂志偏析比较严重；二是不锈钢导热系数小、线膨胀系数大，导致焊接应力比较大（一般是焊缝和热影响区受拉应力）。

防止奥氏体不锈钢产生热裂纹的主要措施：

（1）冶金措施

①严格限制焊缝中有害杂质元素的含量。钢中镍含量越高，越应该严格控制硫、磷等杂质元素的质量分数，以减少低熔点共晶杂质。

②调整焊缝化学成分。选用双相组织的焊条，使焊缝形成奥氏体的少量铁素体的双相组织，以细化晶粒，打乱柱状晶方向，减小偏析严重程度。铁素体的质量分数控制在3%～8%（5%左右）。过多的铁素体会使焊缝变脆。对于镍的质量分数大于15%的奥氏体不锈钢不能采用奥氏体和铁素体双相组织来防止热裂纹。因为铁素体在高温（>650℃）下长期使用，会析出σ相，使焊缝脆化。可采用奥氏体和碳化物的双相组织焊缝，亦有较高的抗热裂能力。③选用碱性焊条和焊剂，以降低焊缝中的杂质含量，改善偏析程度。

（2）工艺措施

①控制焊接电流和电弧电压大小，适当提高焊缝形状系数；采用多层多道焊，避免中心线偏析，可防止中心线裂纹。

②采用小线能量，小电流快速不摆动焊，可减小焊接应力。

③填满弧坑，可防止弧坑裂纹。

3、焊接接头的脆化

奥氏体不锈钢的焊缝在高温加热一段时间后，常会出现冲击韧度下降的现象，称为脆化。

（1）475℃脆化

含有较多铁素体相（超过15%～20%）的双相焊缝组织，经过350～500℃加热后，塑性和韧性会显著下降，由于475℃时脆化速度最快，故称475℃脆化。铁素体相越多，这种脆化越严重。因此，在保证焊缝金属抗裂性能和抗腐蚀性能的前提下，应将铁素体相控制在较低的水平，约5%左右。已产生475℃脆化的焊缝，可经900℃淬火消除。

（2）σ相脆化

奥氏体不锈钢焊接接头在375～875℃温度范围内长期使用，会产生一种FeCr金属间化合物，称为σ相。σ相硬而脆，由于σ相析出的结果，使焊缝冲击韧度急剧下降，这种现象称为σ相脆化。σ相一般仅在双相组织焊缝内出现；当使用温度超过800～850℃时，在单相奥氏体焊缝中也会析出σ相。通常认为，σ相主要是由铁素体演变而来，当铁素体含量超过5%时，σ相就很快形成。因此，高温下使用的奥氏体不锈钢，为了防止出现σ相，必须限制铁素体含量，控制在5%以内，并严格控制铬、钼、钛、铌等元素的含量。为了消除已经生成的σ相，恢复焊接接头的韧性，可把焊接接头加热到1000～1050℃，然后快速冷却。

（3）熔合线断裂

奥氏体不锈钢在高温下长期使用，在沿熔合线外几个晶粒的地方，会发生脆断现象，称为熔合线脆断。在钢中加入钼能提高钢材抗高温脆断的能力。

总之，奥氏体不锈钢塑性和韧性很好，具有良好的焊接性，焊接时一般不需要采取特殊的焊接工艺措施。如果焊接材料选用不当或者焊接工艺不合理时，会产生降低焊接接头抗晶间腐蚀能力和热裂纹等问题。防止奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀、热裂纹、接头脆化等主要措施，可以从冶金方面或者工艺方面综合考虑。

参考文献

[1] 李荣雪主编.金属材料焊接工艺[M].北京：机械工业出版社，2008.1.[2] 刘性红，武雪梅.18-8不锈钢换热器裂纹失效研究与分析[J].山东冶金，2009，31（3）：46-48.[3] 宋昌鹏，邓香中等.镍基合金与奥氏体不锈钢间的焊接[J].装备制造技术，2011，（10）：145-147.[4] 赵大年.奥氏体不锈钢焊后消除应力的工艺探讨[J].炼油与化工，2010，（3）：53-54.作者简介：张红霞（1978-），女，河南偃师人，助教。

第二篇：焊接论文

焊接缺陷论文焊接工程师论文

压设备焊接中的常见缺陷及焊接接头返修的质量控制

摘要：本文介绍了承压设备产品质量控制的特点； 详细分析承压设备 焊接中常见缺陷形成的原因；提出了对焊接接头返修的质量控制方 法。

关键词：承压设备；质量控制；焊接缺陷；返修

承压设备是生产和生活中广泛使用的承压设备；具有爆炸危险；

一旦发生爆炸事故； 将造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失。因此； 国家历来十分重视承压设备的安全监察工作； 出台并发布了一系列的 条例、法规、标准等； 用以规范承压设备的产品制造和运行管理工作。

1、承压设备的焊接质量受到诸多因素的影响 1)母材材质的不均匀性； 2)焊接材料的性能存在着波动性；

3)焊接工艺评定的不完善性。主要体现在；(1)实验室条件与现场施工条件的不一致；(2)试板状态与实际结构状态的不一致；(3)少量试板焊接与大量施工焊接的不一致； 4)组装定位存在的偏差；

5)焊接过程的不稳定性。主要受到焊工的操作水平和责任心的影 响；

6)焊接接头区域存在着应力集中和淬硬的可能性； 7)产品质量管理与产品质量检验的不完善性。

2、承压设备焊接中的常见缺陷

承压设备的焊接方法主要有手弧焊、埋弧自动焊、氩弧焊和电渣 焊。从以上分析可知； 焊接质量主要与原材料质量及焊接工艺规范有 关。另外；焊接工件的焊前清理情况、作业环境、焊工的操作技能及 责任心等都会影响焊接质量。常见的焊接缺陷有； 焊缝尺寸不符合要 求、弧坑下陷、咬边、焊瘤、严重飞溅、气孔、裂纹等。因此；质检 人员和焊接工程师应根据对产品质量的外观检查、无损探伤检查及原 焊接工艺施焊记录等作详细分析； 找出原因；以便在焊缝返修及以后 的焊接工作中避免类似缺陷产生。2.1 焊缝尺寸不符合要求

指焊缝长宽不够；焊波宽窄不齐；高低不平；焊脚两边不均。产 生原因；

1)焊件坡口角度不当或装配间隙不匀； 2)焊接电流过大或过小；

3)焊接速度不当或焊条仰角不合适； 4)电弧长度控制不准；电弧长则焊缝宽；

5)对埋弧自动焊来说；主要是焊接规范选择不当。2.2 弧坑下陷

指焊缝收尾处产生的下陷现象。产生原因； 1)熄弧时焊条未在熔池处作短时间停留； 2)薄板焊接时使用的电流过大； 3)埋弧自动焊时；没分两步停止焊接；即未先停丝后断电源。2.3 咬边

焊缝边缘母材上被电弧烧熔的凹槽(即焊缝边缘母材被电弧熔化 后；没有得到熔化的焊丝金属的补充)。产生原因； 1)主要是焊接电流太大和运条角度不当造成的； 2)角焊时；焊条角度不当或电弧长度不当。2.4 焊瘤

指焊缝边缘上未和基本金属熔合的堆积金属。常产生在焊缝的始 端和末尾； 在立焊和仰焊焊缝中也经常出现；并常伴生着夹渣和未焊 透。产生原因；

1)主要原因事故操作不熟练、运条不当； 2)立焊时电流过大或电弧过长。2.5 严重飞溅

在电弧作用下；熔池金属飞离到熔池(或焊缝)外侧的金属颗粒。在手弧焊时有少量飞溅是正常的； 但严重飞溅不仅影响操作；浪费焊 条；而且影响工件美观。产生原因；

1)焊条保存不当；烘干的温度、时间不当；导致焊条因受潮而产 生药皮开裂、钢芯锈蚀等； 2)碱性焊条错误地采用直流正接法。2.6 气孔

是气体在焊缝金属中形成的空穴。形成气孔的气体主要是氢气和 一氧化碳；称为氢气孔和一氧化碳气孔。产生原因；主要是焊接工艺 方面不完善。

1)工件、焊丝的油、水、锈、油漆、氧化皮等未清除干净； 2)焊条、焊剂的烘干温度与时间不正确；

3)焊接速度过快；焊接电流过大；电弧电压过高； 4)电弧过长；使熔池失去保护作用；空气侵入熔池； 5)焊条药皮偏芯或磁偏吹；造成电弧不稳；保护不够； 6)环境温度或母材温度过低；焊缝冷却过快。2.7 裂纹

裂纹是指在焊接过程中；或焊接以后； 在焊接接头区域内出现的 金属局部破裂现象。裂纹按其产生的温度不同分为热裂纹和冷裂纹(又称延迟裂纹)口产生原因；

1)焊条、焊剂烘干温度、时间不正确；

2)焊前预热、焊后缓冷等措施不当；形成淬硬组织； 3)焊接规范不合理；

(1)焊接接头设计不当；拘束度过大；(2)焊条选用不当；(3)焊接顺序不当。4)焊后热处理不及时。

3、对焊接接头返修的质量控制

3.1建立完善的焊接接头返修质量管理体系

建立完善体系的焊接接头返修质量管理体系是控制焊缝返修质 量的前提和保证。首先：应建立焊接接头返修是其中重要的控制环节之一。该体系 对焊接接头返修的工作程序、返修方案的制订等都应有明确的规定和 要求。

其次：应根据有关的规程、标准及制造单位的具体情况；制订出 焊接接头返修的具体工艺实施细则、管理制度等与之配套执行。如果对同一部位(指焊补的填充金属重叠的部位)的返修次数过 多； 将导致焊接接头及其周围的母材金属出现淬硬性及过大的焊接残 余应力；这对于承压设备产品来说是极其危险的。所以；对同一部位 的返修次数不宜超过 2次。

为提高焊接接头的返修质量； 并尽量减少返修次数； 对焊接接头 的第一、第二次返修应经焊接责任工程师审核批准后才能实施。对经 过二次返修仍不合格；需要进行第三次返修时； 必须经过制造单位技 术总负责人批准； 并采取相应的更为严格的工艺措施；来保证焊接接 头的返修质量。3.2 分析缺陷产生的原园

焊接接头中产生的缺陷类型很多；形成的原因也是多方面的； 应 具体问题具体分析； 详细分析缺陷产生的原因； 以便正确编制返修工 艺；并采取针对性措施；避免返修后再次产生类似缺陷或新的缺陷。3.3制订焊接接头的返修方案

制订返修方案是进行焊接接头返修工作的一个重要步骤；应详 细、具体、准确并切实可行。返修方案的内容主要包括；缺陷产生的 原因及避免再次产生缺陷的技术措施；缺陷的清除及坡口制备； 焊接 方法及焊材的选用；具体的返修工艺措施；返修后的检验项目等。1)缺陷产生的原因及避免再次产生缺陷的技术措施(具体内容前 面已有分析论述)。2)缺陷的清除及坡口制备

清除缺陷制备坡口的常用方法是用碳弧气刨；或用手工砂轮进 行。坡口的形状、尺寸大小主要取决于缺陷尺寸、性质及分布特点。一般来说； 所挖坡口的角度越小越好； 只要将缺陷清除便于操作即可。一般缺陷靠近哪侧就在哪侧清除；如缺陷较深；清除到板厚的 60； 时还未清除干净； 则应先在清除处补焊； 然后再在另一侧打磨清除至 补焊金属后再补焊。如缺陷有多处； 且相互位置较近、深浅相差不大； 为了不使两坡口中间金属多次受到返修时焊接热应力与应变过程的 影响；则宜将这些缺陷连接起来打磨成一个深浅均匀一致的大坡口； 反之；若缺陷之间距离较远、3)焊接方法及焊材的选用

焊接接头的返修一般采用手弧焊进行； 这是因为手弧焊具有操作

方便； 位置适应性强等特点。但若坡口宽窄深浅基本一致； 尺寸较长； 并处于平焊位置时； 也可以采用埋弧自动焊进行返修。当采用手弧焊 来返修时； 对原手弧焊的焊接接头； 一般还选用原焊缝焊接所用焊条； 对自动焊一般采用与母材金属相适应的焊条。但是；若返修部位刚性 大、坡口深、焊接条件恶劣时；尽管原焊缝采用的是酸性焊条；则此 时仍然应选用同一级别的碱性焊条；当采用埋弧自动焊返修时； 一般 选用与原焊接工艺相同的焊丝与焊剂。4)返修工艺措施

焊接接头返修时应控制焊接能量的输入； 并采用合理的焊接顺序 等工艺措施来保证返修质量。

(1)采用小规格直径、小电流等小的焊接规范焊接；以降低返修 部位塑性储备的消耗；

(2)采用窄焊道、短段、多层焊道、分段跳焊法等；减少焊接应 力与变形。但是；每层接头处要尽量错开；

(3)每焊完一段；须将焊渣清除干净；填满弧坑；并把电弧后引

再熄灭； 起附加热处理作用。然后立即用带圆角的箭头小锤锤击焊缝；

第三篇：焊接论文 (6)

不锈钢焊接材料存在的问题及改进措施

时间：2007-10

罗植平

(甘肃省水利水电学校)

摘 要：新型不锈钢焊条采用了低碳钢芯,通过药皮过渡合金.通过对焊条药皮成分的优化设计,分析了不锈钢焊条药皮中影响焊缝气孔生成率的因素及各因素对气孔率的影响规律,解决了出现焊缝气孔的问题,并彻底克服了不锈钢焊条药皮发红开裂的缺点.同时由于低碳钢焊芯的采用增加了焊条长度,减少了更换焊条次数,并可采用较大的焊接线能量,在很大程度上提高了焊接效率.焊缝熔敷金属具有优良的抗晶间腐蚀能力和综合力学性能.关键词:不锈钢焊条;发红;气孔;晶间腐蚀

目前我国生产的不锈钢焊条普遍存在工艺性比较差的缺点,其关键问题是焊条药皮易发红开裂,造成焊条的巨大浪费.不锈钢焊条药皮之所以易发红开裂是因为不锈钢的电阻率比低碳钢大得多,同时不锈钢的线膨胀系数又大,焊接时焊条通过很大的电流,焊芯产生大量的电阻热而膨胀,当焊芯的膨胀变形量超过药皮的变形能力时,药皮就要开裂.要提高不锈钢焊条抗发红性能途径有:一是改变焊芯本身的热物理性,如在不锈钢焊芯表面涂一层低电阻金属材料,降低焊芯的电阻率,使焊芯的温升降低,从而防止焊条药皮的发红,这种方法的缺点是使焊条的生产工艺变得复杂,增加了焊条成本;二是改变焊条药皮配方,以提高 1 焊条电弧电压和熔化速度,改变焊条熔滴短路过渡为渣壁过渡,但这种方法的效果有时不很明显.若不锈钢焊条采用低碳钢焊芯,通过药皮中合金粉的过渡实现熔敷金属的合金化,则由于低碳钢焊芯的电阻率显著低于不锈钢焊芯,这将极大地减少焊芯热量的产生,消除药皮发红的原因,并从根本上解决不锈钢焊条药皮发红开裂问题.同时当采用低碳钢焊芯时,可使不锈钢焊条的长度增加到普通焊条的长度,那么焊接的效率将会提高,焊条的利用率也将增加。1 焊条工艺性研究

为彻底解决不锈钢焊条的药皮发红开裂问题,本文采用Ｈ08Ａ焊芯代替不锈钢焊芯,在焊条药皮中加入合金元素铬镍锰等,通过药皮向焊缝中过渡合金.为了提高焊条对交直流电源的适应性,所以采用酸性药皮,确定药皮的渣系为ＴｉＯ2 ＣａＯ ＳｉＯ2,根据一些资料和经验确定药皮配方,发现此焊条工艺性上出现的主要问题是焊缝易产生气孔,气孔出现在焊缝的表面上,从焊缝表面上看呈喇叭口形,并且气孔的四周有光滑的内壁,所以从气孔的特征可以判断出其为氢气孔.此焊条之所以产生氢气孔是因为合金完全靠药皮过渡,药皮中高达50%为合金成分,使药皮的还原性很强,氧化性不足,从而导致氢气孔的产生,这是急待解决的问题,要对药皮配方优化设计.根据焊接冶金学理论,从焊材上来说,要抑制氢气孔产生就要调整药皮中氧化物、脱氧剂及氟化物的数量和种类,所以先固定其它组分不变来调整药皮中大理石、长石、氟化钙、冰晶石及氧化铁红的含量以达到去除氢气孔的目的,利用 2 正交表安排实验,对焊条药皮配方进行一次正交回归分析,通过焊缝气孔率和药皮组元含量间的回归方程,求出了药皮最优配方,解决了氢气孔的问题。研究中发现大理石,萤石,氧化铁红对氢气孔的影响十分显著,而长石含量的变化对气孔的影响不大。

1．1 氧化铁红对氢气孔的影响

氧化铁红对氢气孔的影响特别显著,严重恶化了焊条的工艺性,氧化铁红受热时释放出氧气增加气相的氧化性,分解产物ＦｅＯ也能增加熔渣的氧化性,本应减小氢气孔的产生,但实验结果恰恰相反,可能是因为当手工电弧焊时,氢通过两种途径向金属中溶解:一是气体与液态金属的界面以原子或质子形式溶入金属;二是通过熔渣层进入金属.氢通过熔渣向金属过渡时,氢或水首先溶于熔渣,以ＯＨ-离子形式存在,然后由渣向金属过渡.主要通过以下两个反应:Ｈ2Ｏ+(Ｏ2-)←→2(ＯＨ-)(Ｆｅ2+)+2(ＯＨ-)←→[Ｆｅ]+2[Ｏ]+2[Ｈ]Ｆｅ2Ｏ3的加入,使渣中的Ｏ2-及Ｆｅ2+增多,使反应易向右进行,促使氢的溶入,而使气孔倾向增大(见图1)。

图1 药皮中氧化铁红对氢气孔的影响

1．2 大理石对氢气孔的影响由于药皮被加热后大理石分解ＣａＣＯ3→ＣａＯ+ＣＯ2↑产生的二氧化碳气体能加强对熔池的保护,防止水蒸气的侵入,同时ＣＯ2是氧化性气体,可以减少熔池氢的平衡浓度, 从而减少了氢从第一条途径侵入熔池,降低了氢气孔的敏感性(见图2)。

图2 药皮中大理石对氢气孔的影响

1．3 萤石对焊缝氢气孔的影响萤石对焊缝氢气孔有显著的影响.因为当渣中ＣａＦ2和ＳｉＯ2共存时可以进行下列反应2ＣａＦ2+3ＳｉＯ22ＣａＳｉＯ3+ＳｉＦ4生成的ＳｉＦ4沸点低,以气态存在,并与气相中原子氢和水蒸气发生反应ＳｉＦ4+3ＨＳｉＦ气+3ＨＦＳｉＦ4+2Ｈ2Ｏ气ＳｉＯ2+4ＨＦ因而能降低焊缝中含氢量,而降低氢气孔倾向,从以上反应可以看出,ＳｉＯ2对萤石去氢效果有很大的影响(见图3)。

图3 萤石对氢气孔的影响

1．4 长石对焊缝氢气孔的影响长石的主要成分是ＳｉＯ2(63%～73%),ＡＬ2Ｏ3(17%～24%),Ｋ2Ｏ+Ｎａ2Ｏ>12%,长石含量的变化对焊缝氢气孔率影响很小,原因之一是长石的变化范围小,影响比较小,其二是虽然长石含量的提高有利于提高药皮的氧化性,益于消除氢气孔,但它的含量增加也增大了硅向熔池的过渡,而硅是表面活性元素,阻碍氢由熔池溢出,因此效果不是很明显(见图4)。

图4 药皮中长石对氢气孔的影响 焊缝合金系统的设计

此焊条主要用于广泛应用有的铬镍奥氏体钢的焊接,因此确定熔敷金属的合金系统为Ｆｅ Ｃｒ Ｎｉ Ｍｎ.本文所设计的焊缝熔敷金属化学成分范围为:Ｃ:0.04%～0.08%,Ｃｒ:18%～23%,Ｎｉ:9%～11%,Ｍｎ:0.5%～1.5%,Ｓｉ:0.5%～1%,Ｐ≤0.040%,Ｓ≤0.030%.焊条药皮配方经过优化设计,焊条的工艺性能已比较令人满意,但为了满足焊缝熔敷金属成分设计要求,以改善焊缝的组织和性能,必须在原最优配方基础上对焊条药皮中的合金元素的含量进行调整.对于不锈钢焊条来说,主要是调整Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｎ的含量以使焊缝能够与母材化学成分匹配并满足力学性能及耐蚀性要求,为达到设计成分要求,要对药皮中合金元素的含量调整。3 焊缝金属性能

焊缝母材为1Ｃｒ18Ｎｉ9的单相奥氏体组织,在奥氏体基体上分布着少量条状δ铁素体组织.本焊缝熔敷金属的镍当量Ｎｉｅｑ=Ｎｉ+30Ｃ+0 5Ｍｎ=13 1,铬当量Ｃｒｅｑ=Ｃｒ+1 5Ｓｉ=22,Ｃｒｅｑ/Ｎｉｅｑ=1 68,所以焊缝金属以初生相δ铁素体凝固,焊接熔池金属凝固时,主要以熔池底部未熔化的被焊母材基体金属的晶粒表面为非自发形核的现成表面,该表面使熔池液态金属以柱状晶的形态向焊缝 中心成长,奥氏体在凝固期间的铁素体柱状晶之间的富奥氏体化形成元素的液相中形核,向熔池液态金属和铁素体中长大.一次铁素体δ相的形成对焊缝性能有有益的作用,其一是有利于提高焊缝的抗晶间腐蚀能力;其二是δ相可防止奥氏体焊缝凝固裂纹.但是一次铁素体δ含量不可过多,否则高温下发生δ→σ转变而脆化,焊缝中铁素体的最佳含量为5%.这样，焊缝熔敷金属的力学性能、耐蚀性能均良好。结 论

不锈钢焊条通过采用低碳钢焊芯,通过合金系统的优化设计,克服了气孔问题,找到了药皮组分对氢气孔的影响规律,解决了普通不锈钢焊条药皮易发红开裂的缺点,工艺性能优良.本焊缝熔敷金属一次铁素体δ铁素体+奥氏体双相组织,具有优秀的耐晶间腐蚀能力,同时具备良好的综合力学性能,具有良好的推广价值。

第四篇：中专焊接论文

不知不觉，在这里已经生活了两个春秋，我也从一个懵懂的孩子变成了成熟懂事的大人了！我成长了，从轻狂走向了沉稳！现在，我就要带着我在这里学到的技能来报答给社会。

还记得两年前的今天，带着叛逆，带着好奇，带着对未来的期望，踏进了学校。在这里，我经历了沮丧，懊悔，接受，承受，压力，努力，失败，成功……一步步走过来，我也变得越来越坚强，越来越强大，再大的困难面前我也不会畏惧，不论有什么活动都会积极的响应，渐渐的充实自己。在中专的生活里不但学会了文化知识，也学到了专业技能，更重要的是，我学到了很多书本上没办法学到的人际交往与处理事物的能力！这使我有了更强的自主能力！

作为学生学习是首要任务，在中专里，学习的内容有两个部分，一个是文化课，一个是专业技能学习。

首先说说文化课方面，当然，这里也有必不可少的数学、语文、英语，当然也是必修课程，在这里老师不但教会我们书本上的课程还锻炼我们自身的自主能力，并不会像初中一样告诉我们哪里该化上哪里该值得注意，所以在课上我们要做好笔记，认真的听老师说的每一句话，这样是为了培养我们的自主能力，所以这才感受到什么是压力就是动力，什么是态度决定一切，如果没有一个好的学习态度，就真的不会有好的成绩，因为谁都不会时时刻刻的握着你的手告诉你这段话要加上重点符号。老师们会告诉我们要自主学习，要自己找寻学习的方法。两年后的今天，当我们带着一身的勇气与信心站在老师面前的时候，我们才懂得了老师们的良苦用心。原来这里不止是教书，还有育人，教书容易，育人难！能够改掉我们不羁的性格，认识到一些现实问题，学习到人际交往，真的很不容易！

关于专业技能的学习，我学习的专业是焊接，先说说课程：

一、《机械制图》主要讲述正投影的基本原理、方法及应用；学习正确、熟练的使用绘图仪器，掌握较强的绘图方法和技能。培养绘制零件图、装配图以及阅读机械图样的能力；培养学生认真负责的工作态度和严峻细致的工作作风。

二、《公差与配合测量》 主要讲授有关公差配合与测量的基础知识、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、测量等方面的内容，培养学生极限配合方面的基本计算及代号的标注和识读，同时培养学生的实际测量技能。

三、《机械基础》机械制造类专业必修的一门重要的专业知识基础课程。内容包括静力学、材料力学、机械零件、机械构件、机械传动、液压传动等知识。通过本课程的学习使学生具备对简单的力学问题的分析能力，了解常见的机械零件、构件及传动方式，了解液压传动的基本知识，为专业技能课程学习做好准备。

四、《金属工艺学》焊接专业必修的一门重要的专业技术基础课程。本课程既强调基本理论和概念，更注重生产操作技能的培养，主要传授内容有工程材料的相关理论，材料性能的改善方法，金属切削的基本理论，机械毛坯和零件的加工方法（铸锻焊、热处理、切削加工）、制造工艺、先进制造方法等知识。

五、《Auto CAD》本课程是机械类各专业必修的技术基础课，它立足于实际应用需要，主要目的是培养学生应用计算机绘制工程图样的能力，课程以学习绘图软件的操作和设置、绘图文件处理、基本二维绘图命令、对图层和线型的设置和管理、图案填充操作、尺寸标注和修改等方面的知识为主要内容，让学生初步掌握用计算机绘图软件绘制完整工程图的方法。

六、《焊工》本课程是为学生系统学习焊接专业知识和参加技能鉴定考试所设置的一门专业课。学生能从初级、中级、高级三个等级由浅入深的全面学习焊接知识，掌握焊接安全、劳动卫生、安全操作规程、焊材相关知识、焊接装配识图基本知识、焊接方法、金属材料焊接性及工艺、焊接检验及钳工和机械设备维修与安装等相关工种的基本理论知识。

七、《金属熔化焊基础》金属熔化焊基础是焊接专业的重要专业课。主要讲解焊接热源的种类及特征、焊接温度场的形状及特征、焊条熔敷系数等；焊接化学冶金反应的特点、反应相、氮、氢、氧在金属中的溶解规律、它们对金属的危害及防止措施；焊条的组成、分类、工艺性的各个方面和典型焊条的冶金性能等；焊接热影响区的组织和性能。

八、《焊工技能理实一体化教学》理实一体化教学实行理论教学与技能训练同步进

行。理论指导实践，通过实践验证理论知识，学生手脑并用，注重知识应用能力的培养。教学中可以先讲授理论，用理论指导实践操作；也可以从实训实践操作开始，先接受感性认识，再从理论上加以分析、归纳和总结；

在这一专业的实习上，主要内容是，安全生产、手工电弧焊基本知识及操作、二氧化碳气体保护焊知识及 操作、氩弧焊知识及操作、气焊气割知识及操作、交直流焊机的使用及基本操作、各种材料性质及焊接方法的把握、焊接检验方法等内容。通过这种教学方式，最终能够充分调动我们的积极性，使我们获得从业技能，从而具备企业生产需求的焊接专业高技能。我们最喜欢的就是上实习课，因为我们可以自己动手，把书本上的东西拿到实际应用上面来，可是我们发现书本上教的再好，到了实践上我们还是什么都不懂，只有自己摸索，一步一步的接近成功，待成功了就会非常的开心非常的有成就感。成功，就是这样的艰难，成功，也可以很简单，在努力的背后成功永远都只和自己一个转身的距离。

第五篇：特种焊接论文

激光焊和电子束焊接

学 院：材 料 科 学 与 工 程 学 院

专 业：金 属 材 料 科 学 与 工 程

姓 名：黎 琦

学 号：20100800411

激光焊和电子束焊接

摘要： 本文通过对特种焊接方法中的激光焊和电子束焊接两种方法的原理、特点、设备、工艺及应用等方面的简介，让大家对特种焊接技术得到一个完整的认识。在焊接这个领域中，特种焊接技术是在近年来得到高速的发展。它不仅给焊接技术的发展带来巨大的推动力，也对许多相关产业产生相当深远的影响

关键词：焊接技术 发展

日新月异

1.引言 焊接作为先进制造技术的重要组成部分在国民经济的发展和国家建设中发挥了重要的作用。焊接技术的优秀成果在航空、核能、船舶、电力、电子、海洋钻探、高程建筑等领域得到广泛的应用。随着科学技术的发展和技术的进步，焊接已经逐渐脱离了单纯工艺和技术的层面而走向科学的范畴，并且在与其他科学知识的不断碰撞和交融中，展现出来旺盛的生命力。新材料的不断产生、新能源的不断开发和新结构的不断涌现，对焊接技术提出了新的挑战。由此传统的焊接技术以满足不了工程的应用，随着材料和技术的发展，焊接技术也得到了发展，越来越多的焊接方法得到应用——特种焊接。

2.激光焊

2.1激光焊的基本原理（1）激光焊接的基本过程

使用经光学系统聚焦后具有高功率密度的激光束照射到焊接材料表面，利用材料对光能的吸收来对其进行加热、熔化，再经过冷却结晶而形成焊接接头的一种熔化焊过程。（2）激光焊机理

按激光器输出能量的方式不同，激光焊分为脉冲激光焊和连续激光焊，按激光聚焦后光斑上功率密度的不同，激光焊可分为传热焊和深熔焊。1）激光传热焊

采用的激光器光斑上的功率密度小于105W时，激光将金属表面加热到熔点与沸点之间，焊接时，金属材料表面将所吸收的激光能转变为热能，是金属表面温度升高而熔化，然后通过热传导方式把热能传向金属内部，使熔化区逐渐扩大，凝固后形成焊点或焊缝，其熔深轮廓近似为半球形。

特点是：激光光斑上的功率密度小，很大一部分光被金属表面所反射，光的吸收率较低，焊接熔深浅，焊接速度慢。主要用于薄、小零件的焊接加工。2）激光深熔焊

当激光光斑上的功率密度足够大时（大于等于106W/cm2）,金属在激光的照射下被迅速加热，其表面温度在极短的时间内升高到沸点，是金属熔化和汽化。当金属汽化时，所产生的金属蒸汽以一定的速度离开熔池，金属蒸汽的溢出对熔化的液态金属产生一个附加压力，使熔池金属表面向下凹陷，在激光光斑下产生一个凹坑。当光束在小孔底部继续加热汽化时，所产生的金属蒸汽一方面压迫坑底的液态金属是小坑进一步加深，另一方面，向坑外飞出的蒸汽将熔化的的金属挤向熔池四周。这个过程连续进行下去，便在液态金属中形成一个细长的空洞。当光束能力所产生的金属蒸汽的反冲压力与液态金属的表面张力和重力平衡后，小孔不再继续加深，形成一个深度稳定的孔而进行焊接，因此称之为激光深熔焊。（3）激光焊过程中的几种效应

小孔效应、等离子体屏蔽效应、等离子体的负面效应、壁聚焦效应、净化效应

2.2激光焊接的设备组成

激光器、光学系统、激光加工机、辐射参数传感器、工艺介质输送系统、工艺参数传感器、控制系统、准直用He-Ne激光器

其中激光焊接设备主要由激光器、导光系统、焊接机和控制系统组成。2.3激光焊接的工艺特点

按焊接熔池形成的机理区分，激光焊接有两种基本模式：热导焊和深熔焊，前者所用激光功率密度较低（105～106W／cm2），工件吸收激光后，仅达到表面熔化，然后依靠热传导向工件内部传递热量形成熔池。这种焊接模式熔深浅，深宽比较小。后者激光动车密度高（106～107W／cm2），工件吸收激光后迅速熔化乃至气化，熔化的金属在蒸汽压力作用下形成小孔激光束可直照孔底，使小孔不断延伸，直至小孔内的蒸气压力与液体金属的表面张力和重力平衡为止。小孔随着激光束沿焊接方向移动时，小孔前方熔化的金属绕过小孔流向后方，凝固后形成焊缝（图1）。这种焊接模式熔深大，深宽比也大。在机械制造领域，除了那些微薄零件之外，一般应选用深馆焊。

深熔焊过程产生的金属蒸气和保护气体，在激光作用下发生电离，从而在小孔内部和上方形成等离子体。等离子体对激光有吸收、折射和散射作用，因此一般来说熔池上方的等离子体会削弱到达工件的激光能量。并影响光束的聚焦效果、对焊接不利。通常可辅加侧吹气驱除或削弱等离子体。小孔的形成和等离子体效应，使焊接过程中伴随着具有特征的声、光和电荷产生，研究它们与焊接规范及焊缝质量之间的关系，和利用这些特征信号对激光焊接过程及质量进行监控，具有十分重要的理论意义和实用价值。

由于经聚焦后的激光束光斑小（0.1～0.3mm），功率密度高，比电弧焊（5×102～104W/cm2）高几个数量级，因而激光焊接具有传统焊接方法无法比拟的显著优点：加热范围小，焊缝和热影响区窄，接头性能优良；残余应力和焊接变形小，可以实现高精度焊接；可对高熔点、高热导率，热敏感材料及非金属进行焊接；焊接速度快，生产率高；具有高度柔性，易于实现自动化。

激光焊与电子束焊有许多相似之处，但它不需要真空室，不产生X射线，更适合生产中推广应用。激光焊接实际上已取得了电子束焊接20年前的地位，成为高能束焊接技术发展的主流。

2.4激光焊接在工业中的应用情况（1）激光焊接在国外汽车工业中的应用 1）白车身激光焊接

汽车工业中的在线激光焊接大量用在白车身冲压零件的装配和连接上。主要应用包括车顶盖激光焊、行李箱盖激光钎焊及车架激光焊接。

另一项比较重要的车身激光焊接应用,是车身结构件（包括车门、车身侧围框架及立柱等）的激光焊接。采用激光焊的原因是可提高车身强度,并可解决一些部位难以实施常规电阻点焊的难题。2）不等厚激光拼焊板

车身制造采用不等厚激光拼焊板可减轻车身重量、减少零件数量、提高安全可靠性及降低成本。3）齿轮及传动部件焊接

20世纪80年代末,克莱斯勒公司的Kokomo分公司购进九台6kWCO2激光器,用于齿轮激光焊接,生产能力提高40%。90年代初,美国三大汽车公司投入40多台激光器用于传动部件焊接。奔驰公司经研究利用激光焊接代替电子束焊接,因为前者焊缝热影响区小。美国福特汽车公司用4。7kWCO2激光器焊接车轮钢圈,钢圈厚1mm,焊接速度为2。5m/min。该公司还采用带有视觉系统的激光焊接机,将六根轴与锻压出来的齿轮焊在一起,成为轿车自动变速器的齿轮架部件,生产率为200件/h。

（2）光纤激光焊在造船及海洋工程方面的应用

目前,许多轮船都是先制造出许多独立的局部组件结构单元,再在水中的船台上一个个进行组装。采用激光焊技术制造海洋建筑物局部组件非常合适,因为它结合了焊接切割自动化技术与激光技术。与弧焊方法相比,采用该技术可以大大提高生产率。

造船中,采用光纤激光技术,可以无需进行焊接边缘预处理和焊前或焊后热处理就能将部件焊接在一起。与弧焊相比,激光焊的焊接接头窄,热影响区小,而且没有传统弧焊方法中出现的由于弧吹或电极磨损引起的焊接缺陷。所以,接头采用光纤激光焊,可以实现新的焊接结构设计,这在以前是不可能实焊接接头比弧焊焊接接头更加经济, 质量更好。

（3）激光焊在飞机制造中的应用

激光束焊具有能量密度高,热影响区小,空间位置转换灵活,可在大气环境下焊接,焊接变形极小等优点。它主要应用于飞机大蒙皮的拼接以及蒙皮与长桁的焊接,以保证气动面的外形公差。另外在机身附件的装配中也大量使用了激光束焊接技术,如腹鳍和襟翼的翼盒,结构不再是应用内肋条骨架支撑结构和外加蒙皮完成,而是应用了先进的钣金成形技术后,采闲激光焊接技术在三维空间完成焊接拼合,不仅产品质量好,生产效率高,而且工艺再现性好,减重效果明显。

近年来激光焊也多见于薄壁零件的制造中,如进气道、波纹管、输油管道、变截面导管和异型封闭件。这些零件的传统焊接方法多采用微弧等离子弧焊,或者是小电流钨极氩弧焊。随着钛合金材料的大量使用,即便采用了这些低线能量的焊接技术,仍然由于薄壁材料引起的焊接变形超出公差范围和焊接缺陷的无法修复等原因,导致传统焊接工艺面临淘汰的命运。激光束焊接配以局部保护措施,[4]非常适合焊接薄壁钛合金壳体零件。（4）复合激光焊的应用

复合激光焊技术结合了激光焊和传统气体保护焊（GMAW）两者的优点,激光焊能在较小的热输入量和小的焊接热影响区（HAZ）情况下获得较大的熔深；所附加的气保焊（GMAW）可以大大扩展接头根部间隙的大小,改善表面状态和杂质的允许量；提高根部间隙填充和成形质量以及加强对焊接冶金的控制。（5）激光焊在医学上的应用

激光焊是用激光来加热, 所以它可以穿透透明介质, 能够焊到透明介质容器的里边去。这是其他焊接方法难以做到的。这种方法也被利用到医学里边,比方讲我们有些患者视网膜脱落,视网膜是在眼球的后面,视网膜脱落以后眼睛就会失明。现在就用激光的办法,透过眼球焊到眼球后面,把这个视网膜和眼球焊起来。这个已经是很成功的手术了

3.电子束焊接

3.1电子束焊接的基本原理

电子束焊接的工作原理是:在真空条件下。从电子枪中发射的电子束在高电压(通常为20～300kV)加速下,通过电磁透镜聚焦成高能量密度的电子束。当电子束轰击工件时,电子的动能转化为热能,焊区的局部温度可以骤升到6000℃以上。使工件材料局部熔化实现焊接。3.2 电子束焊接特点

由于高能量密度的电子束流集中作用的结果,使电子束焊接熔池“小孔”形成机理与其他熔化焊有所不同。电子束焊接过程是,高压加速装置形成的高功率电子束流,通过磁透镜会聚,得到很小的焦点(其功率密度可达104~109W/cm2),轰击置于真空或非真空的焊件时,电子的动能迅速转变为热能,熔化金属,实现金属焊接的目的。电子束焊接的特点可概括如下:

(1)电子束斑点直径小,加热功率密度大,焊接速度快,热影响区小;

(2)可获得深宽比大的焊缝,焊接厚件时可以不开坡口一次成形;(3)多数构件是在真空条件下焊接,焊缝纯洁度高;

(4)规范参数易于调节,工艺适应性强;

(5)适于焊接多种金属材料;

(6)焊接热输入低,焊接热变形小。但是电子束焊接方法也有一些不足,如:

(1)电子束焊机结构复杂,控制设备精度高,所需费用高;

(2)焊接前对接头加工、装配要求严格,以保证接头位置准确、间隙小而且均匀;

(3)真空电子束焊接时,被焊工件尺寸和形状常常受到工作室的限制,每次装卸工件要求重新抽真空;

(4)冷却过程中快速凝固,引起焊接缺陷,如气孔、焊接脆性等;

(5)电子束易受杂散电磁场的干扰,影响焊接质量;

(6)电子束焊接时产生的X射线需要严加防护,以保证操作人员的健康和安全。

3.3.电子束焊接的分类

1）、根据焊件所处真空度的差异可分为:

（1)高真空电子束焊接(真空度为10-4～10-1Pa):该方法电子散射小,作用在工件上的功率密度高,穿透深度大,焊缝深

宽比大,适宜于活性金属、难熔金属及质量要求高的工件焊接,应用最为广泛。

（2)低真空电子束焊接(真空度为10-1～10Pa)。与高真空电子束焊相比,电束较宽,工作距离较大,真空系统简单,生产效率高,成本低。减弱了焊接时金属的蒸发等。

（3)非真空电子束焊接(无真空工作室):在大气压力的环境中焊接,电束散射宽,焊缝较宽、深宽比小,可焊大尺寸的工件。焊接时,束流进入大气前先经过充满氦的气室,而后与氦气一起进入大气。

2）、根据电子枪加速电压又可分为:

(1)高压电子束焊接:加速电压大于120千伏,束斑直径小,功率密度大,工作距离长,焊缝的深宽比大,焊缝精密,变形小,适用于单道焊缝的大厚度板材和难熔、热敏材料的焊接。

(2)中压电子束焊接:加速电压范围为40～100千伏,满足除极薄材料外的一般厚度材料的焊接,可用局部真空室满足大型件的焊接。

(3)低压电子束焊接:加速电压低于40千伏,功率密度小,工作距离短,焊缝稍宽,畸变稍大,适用于焊缝深宽比小的薄板焊接。3）、按电子束对材料的加热机制分

(1)热传导焊接:作用在工件表面的功率密度<105W/cm2,电子束转化的热能通过热传导使工件熔化,熔化金属不产生显著的蒸发。

(2)深熔焊接:作用在工件表面的功率密度>105W/cm2,金属被熔化并伴有强烈的蒸发,形成熔池小孔,电子束穿入小孔内部与金属直接作用,焊缝深宽比大。3.4 电子束焊接的工艺

电子束焊接是一种利用电子束作为热源的焊接工艺。电子束发生器中的阴极加热到一定的温度时逸出电子，电子在高压电场中被加速，通过电磁透镜聚焦后，形成能量密集度极高的电子束，当电子束轰击焊接表面时，电子的动能大部分转变为热能，使焊接件的结合处的金属熔融，当焊件移动时，在焊件结合处形成一条连续的焊缝。对于真空电子束焊机，要焊接的工件置于真空室中，一般装夹在可直线移动或旋转的工作台上。焊接过程可通过观察系统观察。3.5电子束焊接在工业上的应用:

1）、飞机和航天飞行器

电子束已被用来将钛锻件焊接成新型直升机的转翼,现代战斗机的机翼箱等。发动机上一些其他部件如透平罩、压缩机箱体以及飞机的燃料驱动系统和着陆起落架等也都采用了电子束焊接。

由于电子束焊接的变形和热影响区小,已被用于航天飞机发动机的装配焊接,如主燃烧室、热气歧管、高(低)压燃料涡轮泵、高(低)压氧化剂涡轮泵、燃料预燃烧室、氧化剂预燃烧器等间的焊接。2）、发电设备

电子束焊接以其独有的优点正在发电设备的制造方面取代传统的焊接方法。如美国、日本等国家都已使用真空电子束焊接取代埋弧焊工艺焊接汽轮机定子和汽轮机导向叶片。使用埋弧焊需要几天才能完成的焊接,使用电子束焊接后仅需几个小时就能完成。3）、汽车工业

使用电子束焊接方法焊接汽车后桥,省去了坡口的制作的准备。由于在真空条件下施焊,电子束焊接大大地清除了产生气孔、裂纹、夹渣等这些缺陷的可能,强度得到了保证,获得了极佳的经济效益。此外,真空电子束焊接还用来焊接汽车驱动轮、扭矩变换器、行星齿轮支座、飞轮、滑叉等,都取得了前所未有的效果。4）、电子元器件

随着现代工业对电子线路和元器件的要求越来越高,电子束焊在电子行业发挥着越来越重要的作用。真空电子束用来焊接密封晶体管已取代钎代焊焊接晶体管连接接头。有些电子线路和元器件要求其焊缝在焊完后继续保持在真空密封装置内,焊缝不得有腐蚀性杂质,电子束焊接正是满足这种要求的最有效方法。5）、机械基础件

电子束也用来焊接有特殊要求的机械基础件,如轴、轴承、齿轮、金属带锯、双金属带等。对于硬度极高的金属的切断,使用电子束,可将高速钢型材焊在柔韧的载体带上。适当选择高速钢型材宽度,使得铣锯齿时,齿间,即断裂危险区位于柔韧性载体带上,这样,就能使高速钢齿尖达到最佳硬度,带锯能在最佳经济效益下实现最大负荷。6）、核工业产品

电子束焊接最早应用于核工业产品部件,近些年来,在这一领域得到更充分的发展。如:一种核工业多种用途的真空电子束焊机,在离子推进系统中,它应用于难熔、耐蚀金属的焊接和不同金属之间的连接,焊缝无裂纹和泄漏,变形也相当小。4.结束语

学习特种焊接后，总体感觉这些焊接方法优于传统的焊接方法，适应于要求高，难用一般方法焊接的焊件焊接。广泛的应用于航空航天、石油化工、宇航等领域。由于新材料的不断出现，科技的不断发展，新的焊接方法将不断的出现，日新月异。