立位单面焊双面成形工艺分析.docx

立位单面焊双面成形工艺分析.docx

《立位单面焊双面成形工艺分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《立位单面焊双面成形工艺分析.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

立位单面焊双面成形工艺分析

立位单面焊双面成形工艺分析

【摘要】

焊接技术是一门重要的金属加工技术，尽管焊接技术发展很快，自动化程度也越来越高，但手工电弧焊仍占有不可替代的地位。

尤其在小直径容器和管道的焊接方面，单面焊双面成形焊接技术的作用更显突出。

艺术创造与工艺方法永远是密不可分的。

作为一种工业技术,焊接的出现迎合了金属艺术发展对新的工艺手段的需要。

而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。

在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。

金属焊接艺术可以作为一种相对独立的艺术形式以分支的方式从传统的金属艺术中分离出来,这是因为:

首先,焊接具有艺术性。

焊接可以产生丰富的艺术创作的表现语言。

焊接通常是在高温下进行的,而金属在高温下会产生许多美妙丰富的变化:

金属母材会发生颜色变化和热变形（即焊接热影响区）;焊丝熔化后会形成一些漂亮的肌理;而焊接缺陷在焊接艺术中更是经常被应用。

焊接缺陷是指焊接过程中,在焊接接头产生的不符合设计或工艺要求的缺陷。

其表现形式主要有焊接裂纹、气孔、咬边、未焊透、未熔合、夹渣、焊瘤、塌陷、凹坑、烧穿、夹杂等。

这是个十分有趣的现象:

焊接的艺术性通常体现在一些工业焊接的失败操作之中,或者说蕴藏于一些工业焊接极力避免的焊接缺陷之中。

金属材料焊接性的基本概念：

指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。

可焊性受焊接材料、焊接方法、构件类型及使用要求等四个方面因素的影响，它包含工艺焊接性和使用焊接性两方面内容。

前者说明该金属材料能不能焊接问题，后者说明焊接后能不能使用问题。

l）工艺焊接性：

工艺焊接性是指在某一焊接工艺条件下，能得到优质焊接接头的能力。

它不是金属材料所固有的性能，可随着新的焊接方法、焊接材料和工艺措施的不断出现及其完善而变化。

某些原来不能焊接或不易焊接的金属材料也会变成能够焊接或易于焊接。

如铝及铝合金，若采用焊条电弧焊或气焊时，难以获得优质焊接接头，此时该类金属的焊接性差，但改用氩弧焊焊接，则焊接接头质量良好，此时的焊接性好。

　 工艺焊接性可由碳当量法来判定：

碳当量是把钢中合金元素（包括碳）含量按其对淬硬、冷裂及脆化等的影响换算成碳的相当含量。

它可作为评定钢材焊接性的一种参考指标，用符号Ceq表示。

国际焊接学会推荐的碳钢和低碳钢适用的碳当量计算公式为　　                      

     Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Mi+Cu）/15（%）

　　式中化学元素的含量均为百分数。

Ceq大，则钢的工艺焊接性越差。

   根据实践经验，当Ceq＜0．4时，钢的工艺焊接性良好；

                   Ceq在O．4％－0．6％时，钢的工艺焊接性中等。

                   Ceq＞o．6％时，钢的工艺焊接性较差。

2）使用焊接性：

是指整个焊接接头或整体结构满足技术条件规定的使用性能的程度。

其中包括力学性能、缺口敏感性及耐腐蚀性能等。

低碳钢的热处理：

在固态下加热到一定的温度，并保温一定的时间，然后以一定的冷却速度冷却到常温，这种加工工艺称为热处理。

热处理的目的是为了获取所需要的机械性能和显微组织。

钢材常用的热处理工艺有以下几种：

1.淬火对于亚共析钢，即低碳钢和中碳钢加热到Ac3以上30-50℃，在此温度下保持一段时间，使钢的组织全部变成奥氏体，然后快速冷却（水冷或油冷），使奥氏体来不及分解而形成马氏体组织，称为淬火在焊接中碳钢和有些合金钢时，近缝区可能发生淬火现象而变硬，易形成冷裂纹，这是在焊接过程中要设法防止的。

2.回火回火是把已淬火的工件重新加热至A1以下的某一温度，保温一段时间后置于空气中或水中冷却的一种热处理方法。

回火的目的，是降低淬火钢的硬度，提高塑性和韧性并减少内应力，调整显微组织，以便获得良好的综合机械性能。

按回火温度可分为低温回火（150-250℃），中温回火（350-450℃），高温回火（500-650℃）3.调质某些合金钢在淬火后随即进行高温回火，这种淬火并高温回火的操作称为调质处理。

4.正火将钢加热到Ac3或Accm以上30-50℃，保温后在空气中冷却称为正火。

许多碳素钢和合金钢正火后，各项机械性能均较好，可以细化晶粒。

对于焊接结构，经正火后能改善焊缝质量，能消除焊缝区粗大晶粒、淬硬组织及组织不均匀等5.退火将钢加热到Ac3或Ac1以上30-50℃，保温一段时间后，缓慢而均匀的冷却称为退火。

退火可以降低硬度，使材料便于切削加工，并使钢的晶粒细化，消除应力。

将钢加热到Ac1以下（一般为600-650℃），保温一定时间，然后在空气中或炉中冷却即为消除应力退火，也称低温退火。

消除应力退火主要用于去掉焊接结构的焊接残余应力

手工电弧焊焊接工艺：

 工艺适用于低碳钢、低合金高强度钢、及各种大型钢结构工程制造重要结构的焊接，确保焊接生产施工质量，特制订本工艺。

一、焊前准备

　　1、根据施焊结构钢材的强度等级，各种接头型式选择相反强度等给牌号焊条和合适焊条直径。

　　2、当施工环境温度低于零度，或钢材的碳当量大于0·41%及结构刚性过大，构件较厚时应采用焊前预热措施，预热温度为80℃～l00℃，预热范围为板厚的5倍，但不小于100毫米。

3、工件厚度大于6毫米对接焊时，为确保焊透强度，在板材的对接边沿应开切V型或X型坡口，坡口角度а为60°。

钝边P=0～1毫米，装配间隙б=0～1毫米；当板厚差4毫米≥4毫米时，应对较厚板材的对接边缘进行削斜处理，如图：

4、焊条烘培：

酸性药皮类型焊条焊前烘焙150℃×2保温2小时；碱性药皮类焊条焊前必须进行300～350℃×2烘焙。

并保温川、时才能使用。

　　5、焊前接头清洁要求，在坡口或焊接处两侧30毫米范围内影响焊缝质量的毛刺、油污、水、锈脏物，氧化皮必须清洁干净。

6、在板缝两端如余量小于50毫米时，焊前两端应加引弧、熄弧板，其规格不小50×50毫米。

二、焊接材料的选用

　　]、首先应考虑母材强度等级与焊条强度等级相匹配和不同药皮类型焊条的使用特性。

　　2、考虑物件工作条件，几承受动载荷、高应力或形状复杂，刚性较大，应选用抗裂性能和冲击韧性好的低氢型焊条。

3、在满足使用性能和操作性能的前提下，应适当选用规格大效率高的铁粉焊条，以提高焊接生产效率。

三、焊接规范

　　l、应根据板厚选择焊条直径，确定焊接电流

如表：

板厚（毫米）　　焊条直径（毫米）　　焊接电流（安培）　　备注

3　　2.5　　80～90　　不开坡口

12　　3.2　　110～150　　开V型坡口

16　　4.0　　160～180　　开X型坡口

20　　4.0　　180～200　　开X型坡口

该电流为平焊位置焊接、立、横、仰焊时焊接电流应降低10～15%；＞16毫米板厚焊接底层选Φ3.2mm焊条，角焊焊接电流应比对接焊焊接电流稍大。

　　2、为使对接焊缝焊透，其底层焊接应选用比其他层焊接的焊条直径较小。

　　3、厚件焊接，应严格控制层间温度，各层焊缝不宜过宽，应考虑多道多层焊接。

　　4、对接焊缝正面焊接后，反面使用碳气刨扣槽，并进行封底焊接。

四、焊接程序:

　　l、焊接板缝，有纵横交叉的焊缝，应先焊端接缝后焊边接缝。

　　2、焊缝长度超过1米以上，应采用分中对称焊法或逐步码焊法。

　　3、结构上对接焊缝与角接焊缝同时存在时，应先焊板的对接焊缝，后焊物架的对接焊缝。

最后焊物架与板的角焊缝。

　　4、凡对称物件应从中央向前尾方向开始焊接，并左、右方向对称进行。

　　5、构物件上平、立角焊同时存在时，应先焊立角焊后焊平角焊，先焊短焊缝，后焊长焊缝。

　　6、应用低氢焊条，焊后必须及时打渣，认真检查焊脚尺寸要求，用四周焊缝包角。

7、部件焊缝质量不好应在部件上进行反修处理合格，不得留在整体安装焊接时进行。

五、操作要点

　　1、焊接重要结构时使用低氢型焊条，必须经300-350℃2小时烘干，一次领用不超过4小时用量，并应装在保温筒内，其他焊条也应放在焊条箱妥善保管。

2、根据焊条的直径和型号，焊接位置等调试焊接电流和选择极性。

3、在保证接头不致爆裂的前提下，根部焊道应尽可能薄。

4、多层焊接时，下一层焊开始前应将上层焊缝的药皮、飞溅等表除干净，多层焊每层焊缝厚度不超过3～4毫米。

　　5、焊前工件有预热要求时，多层多道焊应尽可能连续完成，保证层间温度不低于最低预热温度。

　　6、多层焊起弧接头应相互错开30～40毫米，“T”和“一”字缝交叉处50毫米范围内不准起弧和熄弧。

　　7、低氢型焊条应采用短弧焊进行焊接，选择直流电源反极性接法。

六、焊缝质量要求

　　1、重要结构对接焊缝按设计规定技术要求进行一定数量的X光片或超声波焊缝内部检查，并按设计规定级别评定。

　　2、外表焊缝检查，所有结构焊应全部进行检查，其焊缝外表质量要求：

1）焊缝直线度，任何部位在≤100毫米内直线度应≤2毫米。

2）焊缝过渡光顺，不能突变＜90°过渡角度。

3）焊缝高低差，在长度25毫米，其高低差应≤1.5毫米。

4）角焊缝K值公差。

当构件厚度≤4毫米时0.9KO≤K≤KO+1；当物件厚度＞4毫米时，0.9KO≤K≤KO+2。

（KO为设计焊脚尺寸）

5）焊缝咬边。

当板

6）厚≤6毫米d≤0.3毫米，局部d部＜0.5毫米；当厚度＞6毫米时d≤0.5毫米。

（d为咬边深度）

7）焊缝不允计低于工件表面及裂缝不熔合为缺陷存在。

8）多道焊缝表面堆叠相交处下凹深度应≤1毫米。

9）全部焊接缺陷允许进行修补，修补后应打磨光顺。

10）部件结构材质为铸钢件时，焊后必须经550℃退火处理，以消除应力。

3、焊接构件允许进行火工校正。

而本次讨论的是立位焊单面焊双面成形的焊接工艺

单面焊双面成形技术是采用普通焊条，在不需要任何辅助措施条件下，只是坡口根部在进行组装定位焊时，应按焊接的不同操作手法留出不同的间隙，在坡口的正面进行焊接，就会在破口的正、背两面都能得到均匀整齐、成形良好，符合质量要求的焊缝。

这种方法主要适用于板材对接接头、管状对接接头和骑座式管板接头。

是锅炉、压力容器焊工应熟练掌握的操作技能[1]。

厚板立焊时，在接头两侧使用成形器具（固定式和移动式冷却块），保持熔池形状，强制焊缝成形的一种电弧焊，称为立焊。

焊接时，通常用药皮熔池，

焊接时，焊件处于垂直位置，焊丝连续向下送入由板材坡口面和两个水冷滑块面形成的凹槽中。

电弧在焊丝和接头底部的起弧板之间引燃，焊丝和母材金属在电弧热的作用下不断熔化并流向电弧下方的熔池中。

焊丝可垂直于重型接头的轴线作前后横向摆动，以使电弧热和熔敷金属分布均匀。

随着电弧的上移，水冷滑块也随着上移，板材坡口面和两个水冷滑块形成的凹槽逐渐被熔化金属填充，形成焊缝。

电弧立焊是由普通熔化极气体保护焊和电渣焊发展而形成的一种熔化极气体保护电弧焊方法，优点是操作灵活，设备简单、成本低。

与窄间隙焊的主要区别在于焊缝一次成形，而不是多道多层焊；与电渣焊的主要区别在于熔化金属的热量是电弧热而不是熔渣的电阻热。

电弧立焊通常用于焊接较厚的低碳钢和低合金结构钢、中碳钢等材料，也可焊接奥氏体不锈钢和其它金属、合金，板材厚度在12~80mm之间较为适宜。

立焊时，熔池金属和熔滴因受重力作用具有下坠趋势，和焊件分开，所以容易产生焊瘤。

但由于熔渣的熔点低、流动性强，熔池金属和熔渣容易分离，不容易产生夹渣。

但由于熔池部分脱离熔渣的保护，所以如果操作或运条角度不当时，容易产生气孔。

单面焊双面成形的焊接质量受到了焊接设备、焊材工艺流程、操作技术水平的限制。

本文详细的介绍了焊接电源、焊接电流、焊接速度、电弧电压、焊接层数、焊条类形、焊条直径等工艺因素对单面焊双面成形技术焊接质量的影响和造成的相关缺陷。

详细的分析了单面焊双面成形技术焊接质量差所引起的一系列问题及造成质量差的原因，提出了相应的防止措施，解决单面焊双面成形技术的缺陷，使单面焊双面成形技术进一步完善，加以推广，并对单面焊双面成形作业具有一定的指导作用。

关键词：

单面焊双面成形，焊接，质量，原因，措施

Abstract:

ThecaptionWeldingtechnologyisanimportantmetalprocessingtechnology,despitetheweldingtechnologydevelopedrapidly,increasinglyhighdegreeofautomation,butthemanualmetalarcweldingstilloccupiesanirreplaceableposition.Particularlyinthesmall-diametercontainerandpipewelding,thesingle-sideddouble-sidedweldingformingevenmoreprominentroleinweldingtechnology.

Methodofartisticcreationandtechnologywillalwaysbeinextricablylinked.Asanindustrialtechnology,weldingofmetalarttomeettheemergenceofnewtechnicalmeansofdevelopmentneeds.Ontheotherhand,themetalintheweldingheatgeneratedundertheactionofthechangeisalsowonderfultomeettheuniquemetalartforthenewlanguageofartisticexpressionneeds.Intoday'smetalart,theweldcanandisbeingusedasauniqueartisticexpression,languageanddevoteeffortstotheperformance.

 Metalweldingartcanbeusedasarelativelyindependentbranchofartformsinawayfromthetraditionalseparationofartoutofmetal,itisbecause:

 Firstofall,withtheartisticwelding.

 Weldingcanproduceawealthofartisticcreation,theperformanceoflanguage.Weldingisusuallycarriedoutathightemperatures,whilethemetalathightemperatureswillproduceanumberofwonderfulwealthofchange:

metalbasematerialcolorchangewilloccurandthermaldeformation（ie,HAZ）;wiremeltaftertheformationofsomenicetexture;Theweldingdefectsintheweldingartisoftenapplied.Weldingdefectsreferstotheweldingprocess,intheweldedjointsproduceddoesnotmeetdesignorprocessrequirementsdefects.Mainformofexpression,weldingcracks,porosity,undercut,incompletepenetration,nofusion,slag,weldingtumor,collapsepits,burn,mixandsoon.Thisisaveryinterestingphenomenon:

theartofweldingisusuallyreflectedinthefailureofanumberofindustrialweldingoperationsinto,orstoredinanumberofindustrialweldingutmosttoavoidweldingdefectsbeing.

Weldingofmetallicmaterials,thebasicconcept:

referstoacertainweldingconditions,accesstoqualityeaseofweldedjoints.Weldabilitybytheweldingmaterial,weldingmethods,componenttypeandapplicationrequirementssuchastheimpactoffourfactors,whichincludesweldingprocessandtheuseofweldingtwoaspects.Theformershowsthatthemetalmaterialcanweld,whichcanexplaintheuseofwelding.

l）processwelding:

processweldisinaweldingprocessconditions,cangethigh-qualityweldedjointscapacity.

Itisnottheinherentpropertiesofmetalmaterialscanbeasnewweldingmethods,weldingmaterialsandthecontinualemergenceoftechnologicalmeasureschangeandimprove.Someoftheoriginalcannotbeeasilyweldedorweldingmetalwillbecomeabletoweldoreasilywelded.Suchasaluminumandaluminumalloy,theuseofaweldingarcorgaswelding,thelackofaccesstohigh-qualityweldedjoint,thistimeofsuchpoorweldingofmetal,buttheuseTIGwelding,theweldedjointsofgoodquality,goodweldabilityatthistime.

Weldingprocessbythecarbonequivalentmethodtodetermine:

carbonequivalentistosteelalloyingelements（includingcarbon）contentaccordingtohisownhardened,coldcracking,andbrittleandsotheimpactofasubstantialconvertedtocarboncontent.Itcanbeasameasureofasteelweldabilityreferenceindicator,usingsymbolsCeqsaid.InternationalInstituteofWeldingrecommendedforcarbonsteelandlowcarbonsteelcarbonequivalentformula

Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Mi+Cu）/15（%）

Typeinthecontentofchemicalelementsarepercentages.Ceqlarge,thentheworsetheweldingprocessofsteel.

 Accordingtopracticalexperience,whenCeq<0.4,thesteelhasgoodweldingprocess;

 CeqintheO.4%-0.6%,thesteelweldingprocessmedium.

 Ceq>o.6%,steelweldingprocessispoor.

2）Theuseofwelding:

thisreferstotheoverallstructureoftheweldedjoints,ortomeetthetechnicalconditionsrequiretheuseofperformancelevel.Theseincludemechanicalproperties,notchsensitivityandresistancetocorrosionandsoon.

Low-CarbonSteelHeatTreatment:

Insolidstateunderheatedtoacertaintemperature,andheatcertainamountoftime,andthenacertaincoolingrateofcoolingtoroomtemperature,suchasheattreatmentprocessingtechnology.HeatTreatmentisaimedatobtainingtherequiredmechanicalpropertiesandmicrostructure.Commonlyusedinsteelheattreatmentprocessarethefollowing:

1.Quenchingforthesub-eutectoidsteel,lowcarbonandmediumcarbonsteelthatisheatedtoAc3above30-50℃,maintainedatthistemperatureforaperiodoftime,sothatallthechangestheorganizationofsteelintoaustenite,