3焊接工艺.docx
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3焊接工艺
焊接工艺
焊接生产的质量管理及劳动保护
焊接生产的质量管理
一、概述
焊接生产的质量管理，关系到整个焊接结构件制造速度、成本、劳动生产率和焊接结构的安全使用，而且关系到焊接结构产品在市场上的竞争能力。
（一）保证焊接结构质量的含义
保证焊接结构质量，具体来说就是确保焊接接头的综合性能良好、焊接结构的几何尺寸符合设计图纸所规定的要求（不允许超差）、焊接结构的使用性能达到需方在合同中所规定的指标（如：
使用寿命、工作条件等）、制造焊接结构过程中尽可能在降低成本的条件下提高生产率，从而获得最佳的经济效益。
（二）影响焊接结构质量的主要因素
影响焊接结构质量的因素很多，其主要因素如下：
1．母材及焊接材料（包括原材料）的质量母材及焊接材料的各项指标（如：
化学成分、力学性能、焊接性等）均应该符合验收标准，稍有变化就会影响焊接质量。
在实际焊接生产过程中，不仅要强调母材及焊接材料应尽可能采用同一牌号、规格的产品，甚至最好生产厂、批号等也要一致，这就要求工厂供应部门在采购、选材时要严格按照技术部门提出的数据、规格、标准等要求，如有变化也要及时与技术部门商议确定代用品。
2．焊接结构的设计合理性及施工工艺设计合理性主要是指焊接结构本身是否合理，受力处和非受力处刚度、强度、板厚等是否选择合理，既不能保守也不能有风险，要综合考虑诸因素，确定合理的参数。
结构合理性还包括尺寸、形状、焊缝位置等，使其在工作时能处于最佳状态，能充分发挥结构件的能力。
焊接结构在整个制造过程中，制造工艺要合理，在下料、成型、装配、焊接过程中能充分发挥设备的功能，并且制造方便；特别是焊接操作过程中具有良好的可焊到性，能使焊缝外在平焊和船形位置，确保焊缝质量。
3．工艺文件和检验制度在整个制造过程中，从材料储存到焊接全过程都要有完整的工艺文件和检验制度，并要严格执行，否则也会影响质量。
4．工人技术及管理、技术人员的水平在所有条件都具备的情况下，人的因素是决定质量的关键。
所以，对重要焊接结构的焊工都有明确的要求（焊工级别、如果施焊压力容器等，还要有压力容器焊工证书），有的还需要经过考试合格后才能上岗。
（三）全面质量管理体系的含义
一个完善的质量体系是在考虑风险、费用和利益的基础上使质量控制最佳化的重要管理手段，以使企业与用户的需要均得到满足，企业的利益得到保护。
建立质量体系应考虑的问题很多，主要有：
企业的目标，即满足企业与用户的需要、企业与用户的风险、成本和利益等。
企业的目标主要是使提供的产品达到：
1）满足规定的需要和用途；
2）满足用户的期望；
3）符合有关的标准和技术规范；
4）符合社会有关法令的要求；
5）价廉物美；
6）使企业获得良好经济效益。
为达到上述目标，企业应建立质量体系，对影响产品质量的技术、管理和人的因素进行控制。
控制应围绕着减少、消除质量缺陷为重点来进行，着眼点应是如何预防缺陷出现。
满足企业与用户的需要主要是：
企业经营中需要以最佳成本来达到和保持期望的产品质量。
为达到此目的，企业必须有计划地、有效地利用企业的技术、人力和物资资源。
用户需要企业具备保证其交付产品符合质量要求并能经久不衰。
为满足企业与及户的需要，应开展内部质量保证和外部质量保证活动。
向本企业领导和用户提供质量保证的有效性和产品质量方面的书面证明。
关于企业与用户的风险、成本和利益，企业方面应考虑有缺陷的产品能导致企业信誉下降、用户有意见、产品滞销、索赔、责任、人力与资源的浪费等风险。
用户方面应考虑对人身健康与安全的影响、可用性以及最终消费者对产品的不满所引起的市场索赔、丧失信任等风险。
在成本和利益方面，企业应考虑由于销售和设计中的问题、材料不合格、返工、返修、更换、报废、退赔和现场修理等导致的费用支出，并要考虑利润增长和市场占有率；用户方面应考虑安全性购置费、产品的运行及保养、停机时间、修理以及可能的意外情况等所需要的费用。
二、焊接生产质量管理的内容
焊接生产质量管理的内容很广，几乎包括一切从事产品生产的人员调配与工作质量管理，总之，凡属焊接生产质量保证的内容均属管理范围，一般具有以下内容：
1）生产前准备工作；
2）焊接工艺试验及批准、报审程序；
3）焊接工艺规程、规范、标准的选用及制订；
4）焊工资格认可；
5）焊接试验程序；
6）焊接材料运输、保管、发放；
7）构件下料、切割、装配；
8）焊接；
9）生产过程中焊接标记、符号及跟踪；
10）构件连接、合拢、吊装；
11）焊接件热处理；
12）表面处理与防护；
13）工艺装备、工机具维修；
14）检验等。
焊接质量保证体系见图5-1。
以下重点叙述一般的焊接结构质量
保证管理。
（一）设计管理
焊接结构设计的基本原则，是要保证结构整体的强度、刚性、几何形状与使用性能等，要充分考虑焊接结构件焊接施工方法等技术合理性、经济性、安全性。
同时，也要考虑应以结构设计规范及有关标准作为依据，满足指定的规范要求。
情报
技术开发
用户要求
设计
根据结构复杂程度，设计一般
施工
规格标准化
工程材料
分为方案设计、初步设计（也称技
试验检查
术设计）、施工设计三个阶段进行（求
技术资料
记录
产品
前二者有时可合并）。
施工设计前应
进行设计会审和逐级审批，审批合格
后再绘制详尽的施工图。
施工设计图纸上要标出制造工厂的图5-1焊接质量保证体系图
基本标准和结构规范。
以及引用的有关国标或部标。
一般的焊接结构施工设计图纸必须标出的内容如下：
1）材料；
2）焊接符号及技术要求；
3）热处理方法和规范；
4）检查方法；
5）焊工的技术水平；
6）建议采及的焊接方法；
7）焊接材料；
8）零、部件、装配后构件的重量；
9）其他。
在图纸交底及具体施工时，可能发生需要修改图纸的情况，原则上是在不影响整个产品验收要求前提下进行，需要技术主管部门逐级审批后，再出修改图纸或修改通知单（或备忘录），施工单位或人员绝对不允许擅自更改施工要求或不按图施工。
（二）生产管理
生产管理的范围甚广，包括准备材料、制造、试验、检验、安全生产、技术资料文件管理、工艺文件的制订等直到交工期等计划管理。
必须制订切合实际的制造日程表，而对于焊接施工工期要留有充分的余地。
为缩短工期，对于材料准备、运输等工作，在不影响焊接质量的条件下应尽量缩减。
1．技术资料、文件的管理
一个工厂的技术资料、
文件管理水平，在一定
期程度上反映了这个工厂
的生产水平。
技术资料、
技术资料
施工
文件要为设计、制造（
规格标准
审核部门
（委员会）
数据表
记录
试验检查
施工）、试验检查服务。
情报
产品
工厂对技术资料、文件的
保管、运用、编制等分工
图5-2技术资料管理体系图
要明确，职责范围不得清楚。
技术资料管理体系见图5-2所示。
2．工艺文件的编制工艺文件是工厂编制生产计划、调整劳动组织、安排物资供应、指导工人加工操作，进行技术检验等重要依据。
编制工艺文件，应根据产品图纸与技术要求、生产大纲和企业的生产条件及国内外同行业的工艺技术状况等确定。
一个产品应具备的工艺文件，是根据产品生产性质、生产类型和产品的复杂程度而定的。
样机试制阶段，主要是验证产品的设计结构，一般只要有简单的工艺方案、工艺路线表、工艺过程卡片等几种必不可少的文件即可，不强调工艺文件的完整性。
具体要多少种文件，各企业可根据自已的实际情况自定。
（1）编制工艺方案产品方案是指导产品工艺准备工作的主要依据，除了单件小批生产外，都应编制工艺方案。
工艺方案的内容应根据产品的生产性质、生产类型和产品的复杂程度不同而有所区别。
产品工艺方案一般是在工艺性审查后，由主管工艺师（或工艺员）拟定，工艺科长审核签字，由总工程师或总工艺师批准生效。
重要产品的工艺方案，需用技术副厂长批准，有时还要进行必要的经济效果分析。
（2）编制工艺路线工艺路线是指产品由材料的毛坯准备，经过零件加工、装配，最后到产品包装入库为止的全部工艺过程先后顺序。
工艺路线编制正确与否，对方便生产管理、保证产品质量、合理地利用设备、提高劳动生产率等都有重要意义。
工艺路线一般细到车间、工段（班组）或工种，有的产品也可以细到工序。
有的企业不编制工艺路线表，而用车间分工明细表的形式也是可以的。
但最好用工艺路线表。
为对整个工艺工作程序有一个初步了解，现将工艺工作程序图列出，见图5-3所示，以作参考。
一般工艺路线表由主管工艺师（员）编制，经工艺科长审定即可。
（3）工艺文件内容需要编制的工艺文件内容较多，为此要进行以下几方面工作：
1）根据产品零件工艺路线表（产品零、部件分工明细表），由各专业工艺人员编制冷热加工、装配等工艺规程卡片；
2）提出专用工艺装备、专用设备和关键设备的设计任务书；
3）冷热加工相互提出的特殊技术要求；
4）加工和装配相互提出的特殊技术要求；
5）编制各种零件明细表；
6）编制外购标准工具明细表；
7）编制厂标准工具明细表；
8）编制专用工艺装备明细表；
9）编制组合夹具明细表；
10）工装设计人员按工装设计任务书进行工装设计；
11）编制各种材料定额明细表和汇总表；
12）复核各种图纸、表格和卡片；
13）参加工装制造服务、工装验证和工艺验证；
14）从事对车间的工艺服务工作；
15）工艺总结。
（4）主要工艺规程格式及填写规则工艺规程格式种类很多，现仅将一般机械制造业常用的与焊接生产有关的工艺规程格式介绍如下，以便今后工作中作参考。
1）工艺规程幅面和表头、表尾及附加栏（见表5-1~2）。
2）焊接工艺卡片（见表5-3~4）。
3）装配工艺过程卡片（见表5-5~8）。
新设计调研参加产品
老用户访问
工艺总结
工艺验证
工装验证
产品制造车间
工艺服务
工装制造服务
发放及存档
晒图
描图
复校
提出关键工装设计任务书
工装设计任务书
编制工艺路线表
编制工艺方案
编制工艺规程
各种明细表
工艺关键件明细表
分工明细表
审核、批准
专用设备、关键设备
提供关键试验项目
有关工艺人员提供资料
讨论
批准
产品工艺性审查
签字
参加新产品改进设计方案讨论
参加老产品改进设计方案讨论
试验部门
工装设计
标准检查
会签
材料定额
审核、会签、批准
图5-3工艺工作程序图
注1.图中虚线部分为选用项目；
2.图中点划线部分只表示工作的连续性，不属工艺工作。
焊接结构生产中制定焊接工艺的原则及内容
1．制定焊接工艺的原则
1）获得外观及内在质量满意的焊接；
2）变形控制在允许范围内；
3）焊接应力尽量小；——如何知道应力小，尽可能按规范（有避免情况发生的）
4）焊件翻转的次数较少或能利用胎夹具方便地得到所要求的焊接位置；
5）可焊到性能好，焊工施焊方便；
6）生产效率高、生产成本低。
2．制定焊接工艺的内容
1）审定或选择待制焊接结构中各个焊接接头合理的焊接工艺方法以及相应的焊接材料；
2）确定合理的焊接工艺参数，如：
焊接电流、焊接速度、电弧电压、焊条直径等；
3）确定焊接过程中的加热工艺参数，包括焊件的预热、层间温度、中间加热及焊后热处理的规范等；
4）确定焊接顺序、方向、施焊人数及技术等级；
5）选择实用的焊接胎夹具等。
二、焊接工艺方法的选择
结构焊接进的工艺方法，一般在结构设计时已予以考虑，工厂焊接工艺人员的任务在于审定已选定的焊接工艺方法是否适合工厂条件及结构特点，必要时应商讨作适当的更改。
个别情况下应由焊接工艺人员确定焊接工艺方法。
选择焊接工艺方法应考虑的原则是：
（1）焊接结构材料的种类。
（2）焊接结构的特征，包括：
被焊工件的厚度、焊接场所（车间内或现场）、焊缝所在空间位置及形状、长度，每种焊接工艺方法的可焊到性。
（3）焊接工艺方法所要求的特殊条件及获得的可能性，例如：
二氧化碳气体、氩气、加热热源、焊接电源及所需功率、周围气氛等。
工厂现有焊接工艺方法或改用其他工艺方法的可能性。
（6）焊接接头质量要求及工厂技术水平的高低。
（7）综合经济效果。
（8）满足劳动保护要求及减轻劳动强度。
总的来说，选择焊接工艺方法时，首先应是满足技术要求，在此前提下，尽可能选择经济效益高，劳动强度低及能满足劳动防护要求的焊接工艺方法。
就目前焊接技术水平而言，对大多数焊接结构、埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊仍然是优先选择的焊接方法，但在许多场合仍然要选择手工电弧焊作为重要的补充，有时甚至处于主要地位。
因为手工电弧焊虽然生产效率低，但机动灵活，使用时适应性最强。
为适当提高生产率，可选用各类专用焊条，例如铁粉焊条、下行焊条等。
随着科学技术的进步。
焊接新工艺方法也不断出现，焊接工艺技术人员应密切注视其发展动向，引入新技术。
在选择焊接工艺方法时还应注意到，许多焊接方法往往需要一定的焊接工艺装备与它配合才能应用或更好的发挥其特点，因此在选择焊接工艺方法时应考虑是否具备或可能添置这些工艺装备。
三、确定合理的焊接工艺参数
确定合理的焊接工艺参数
确定合理的焊接工艺参数是焊接工艺人员的主要任务。
焊接工艺参数的具体内容主要有：
（1）焊接电流、焊接电压、焊接速度等。
（2）焊接电源、极性、电阻焊电极直径……。
（3）坡口形式。
（4）焊接层数。
（5）焊接顺序及方向。
（6）确定焊工技术等级。
（7）焊接材料参数（焊条种类、直径、气体流量）等。
在确定合理的焊接工艺参数之前，必须对产品的材料及其结构形式作深入的分析，分析它们的工艺可焊性和结构因素的共同作用。
由此确定焊接方法及焊接材料，在此基础上，正确选定焊接规范中的各项参数，以保证接头质量及生产率。
保证符合设计要求及无缺陷的焊缝成形，是选择焊接工艺参数的重要依据。
焊接规范、焊接次序及热规范等都是可控制的，允许在一定范围内调整，在制定焊接工艺中应正确地选择，以获得最佳的焊接接头。
焊接次序与焊接变形和内应力有着密切的关系，在制定焊接工艺时，应慎重地考虑。
在生产过程与实践中，经常是采用理论分析与试验研究相结合的方法来制定焊接工艺。
这种方法首先是根据产品的材料，结构特点和技术条件的要求进行理论分析，找出制造过程中可能会出现的问题，针对上述的问题和实施困难提出解决的方案（也可能是几个方案）。
这过程目前已开始用计算机专家系统的模拟分析及预测来更科学地制订方案。
然后在分析的基础上进行试验。
一般先采用小型模拟试验，所选择的试验项目和方法对试验结果及指导生产有很大影响。
试验时，除了基本条件要与生产实际情况完全相同外（材料、焊接方法、焊接设备、焊接材料等），还应该考虑试验的条件、热循环条件与实际情况的模拟程度。
其试验结果需要经技术部门评定和认可。
目前许多行业和企业已将这类试验以“焊接工艺评定”方式列为必要的工艺文件之一。
对于重要的焊接结构或成批大量生产性质的产品，还应该进行试制工作，进一步全面地验证所制定的焊接工艺过程的正确性。
根据产品设计技术要求，发现焊接缺陷，在不影响构件使用效果的情况下允许补焊，但必须得到有关技术质量验收部门的批准。
补焊的方法一般要与原来的方法相同。
在补焊之前必须将原有缺陷全部清除干净；补焊后必须要根据验收标准严格检验。
重要构件的补焊次数有严格规定，超过规定只能将构件报废。
焊接检验规定
1目的
保证产品质量，防止焊接缺陷的产生，及时消除焊接缺陷，杜绝生产过程中不合格品的出现。
2范围
适用于所有钢结构焊接过程的监督和焊接质量的检验。
5一般要求
5.1从事重要焊接件的焊接检验工作的检验员，应经过专门培训并取得专门上岗资格证书。
5.2焊接检验员应按施工图样和技术文件的要求，对焊接质量进行监督和检查。
5.3焊接检验员负责监督检查焊工资格证，禁止无证上岗。
6质量要求及验收规则
焊接质量检验与验收分三个阶段，即焊前检验、焊接过程中的检验和焊后成品的检验。
6.1焊前检验
焊前检验包括焊接设备完好程度、原材料及焊接材料的检验，见表1
6.2焊接过程中的检验
主要包括焊接规范、焊接顺序、工装夹具状况及结构装配质量的检验。
表1焊前质量要求及检验规则
项目
质量要求
检验规则
原材料
符合Q/ZLZB1001-2000
按原材料检验规定
焊条
符合GB/T5117-1995
药皮均匀无损，焊芯无锈
焊丝
符合GB/T8110
粗细均匀覆层良好，焊芯无锈
焊接设备
设备状况良好
电流电压表定期校验
6.2.1焊条、焊剂、药芯焊丝工艺烘干要求时必须按要求进行烘干。
6.2.2施焊时应按工艺规定操作，对关键、重要焊缝应填好施焊记录，并在规定位置作出工标识。
6.2.3工装夹具在使用过程中应进行定期的检修和校核，保证夹具有足够的刚度、强度和准确度。
按Q/ZLZB0902-2000《工装管理的规定》执行。
6.2.4焊缝允许返修的次数不超过两次，超过两次由工艺室制定返修方案由生产厂执行，返修次数最多不允许超过三次。
6.3焊后成品的检验
6.3.1焊缝质量检验项目见表2
表2焊缝检验项目
检验项目
关键焊缝
重要焊缝
一般焊缝
焊缝外形尺寸
全检
全检
抽检
焊缝外部质量
全检
全检
抽检
焊缝内部质量
抽检
抽检
不检
6.3.2焊缝外观检验规则
6.3.2.1碳素钢应在焊接完成后，工件冷却到环境温度下进行检验。
低合金钢应在焊接完成24h后进行检验。
6.3.2.2外观检验一般用目测，对有怀疑的缺陷如未熔合、裂纹等可以采用放大镜或磁粉探伤、渗透探伤等方法辅助判断。
6.3.2.3外形尺寸应用焊接检验尺进行检验，检验的选点应具有代表性。
6.3.2.4焊缝的外观应均匀、平滑，不允许有未熔合、焊瘤、焊穿等缺陷。
具体要求见表3。
6.3.2.5对接焊缝和角缝的外形尺寸要求见表4和表5。
表3焊缝外观质量要求（单位mm）
外部缺陷名称
关键焊缝
重要焊缝
一般焊缝
备注
裂纹
不允许
不允许
不允许
表面气孔
不允许
不允许
每50mm焊缝长度内允许一个气孔，其直径d≤2.0
表面夹渣
不允许
不允许
每100mm内允许一处夹渣，其长度d≤4.0
咬边
不允许
允许局部咬边
深度≤0.5
长度≤0.1L
允许局部深度≤0.5
长度≤0.2L
L为焊缝长度
未焊满或塌焊
不允许
深度≤0.5
允许局部深度≤1.0
焊角不对称
△K≤
1.5+0.15s
△K≤2+0.15s
△K≤2+0.2s
飞溅
不允许
不允许
不易清除处允许少量
表4对接焊缝外形尺寸的允许值（单位mm）
项目
接头型式
关键焊缝
重要焊缝
一般焊缝
焊缝余高h
δ﹤20
δ≥20
0.5~2.0
0.5~2.0
0.5~3.5
0.5~3.0
0.5~3.0
0~3.5
错边量e
e﹤0.1δ且≤2
e﹤0.1δ且≤2
e﹤0.15δ且≤3
表5角焊缝外形尺寸允许值（单位mm）
项目
接头型式
设计尺寸≤6
设计尺寸﹥6
焊角尺寸k
0~+1.5
0~+3.0
焊缝余高h
0~+1.5
0~+3.0
6.3.3焊缝内在质量的检验
焊缝的等级由设计部门提出，未提出的视为一般焊缝。
起重机械类产品的关键焊缝和重要焊缝，由于结构形式的局限性不能进行探伤，可以采用过程控制的办法来保证焊接质量。
过程控制措施如下：
（1）对同类焊缝，采取与产品相同的焊接工艺制作试板并对试板进行100%的探伤达GB11345的Ⅱ级以上要求。
（2）焊接操作过程严格按焊接工艺执行。
注：
关键焊缝（A）类：
直接影响产品的安全及可靠性的焊缝
重要焊缝（B）类：
直接影响产品使用性能的焊缝
一般焊缝（C）类：
一般的结构焊缝
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