船舶焊接工艺培训教材.docx
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船舶焊接工艺培训教材
船舶焊接工艺培训教材
目录
第一章概述……………………………………………………………………1
第一节基本知识……………………………………………………………1
第二节常用焊接设备及材料………………………………………………7
第三节焊工须知……………………………………………………………9
第二章焊条电弧焊工艺……………………………………………………12
第一节焊条电弧焊………………………………………………………12
第二节铁粉焊条焊………………………………………………………14
第三节下行焊……………………………………………………………14
第三章CO2气体保护焊工艺……………………………………………15
第一节CO2半自动焊…………………………………………………15
第二节CO2半自动焊单面焊……………………………………………23
第三节自动角焊…………………………………………………………32
第四章埋弧自动焊工艺……………………………………………………33
第一节概述………………………………………………………………33
第二节焊接坡口、焊接规范选择原则与方法…………………………34
第三节埋弧焊焊接材料…………………………………………………35
第四节双面埋弧自动焊操作技术………………………………………36
第五章熔透角节点焊接工艺……………………………………………38
第六章气电垂直自动焊工艺………………………………………………1
第一节气电垂直自动焊工艺简介…………………………………………1
第二节焊接设备及焊接材料………………………………………………2
第三节坡口形式、板缝装配及衬垫安装…………………………………5
第四节焊接工艺……………………………………………………………6
第七章多层气电垂直自动焊工艺………………………………………9
第一节工艺简介……………………………………………………………9
第二节焊接材料及设备……………………………………………………9
第三节焊前准备…………………………………………………………11
第四节焊接………………………………………………………………12
第八章双丝单面MAG焊工艺…………………………………………15
第九章铜剂垫单面埋弧自动焊………………………………………22
第一节工艺简介…………………………………………………………22
第二节焊前准备…………………………………………………………25
第三节焊接………………………………………………………………25
第一章概述
第一节基础知识
一.概述
造船焊接技术是现代船舶建造工程的关键工艺技术之一。
在船体建造的过程中，焊接工时约占船体建造全部工时的30％～40％，焊接成本占船体建造成本的30％～50％，船舶焊接质量是评价造船的质量的重要指标。
焊接生产效率是影响造船产量与生产成本的主要因素之一。
因此，在船舶建造中，或者钢结构生产中采用何种焊接方法、焊接工艺、对造船生产的发展具有十分重要的意义。
造船生产中应用的焊接工艺，从70年代末期的3～5种发展到30余种，从而满足了散装货轮、集装箱船、储油轮、成品油轮以及液化石油气船等船舶的建造，以及非船舶产品中的超高层钢结构，大桥钢结构工程等的建造需要。
近十多年来注重开发了各种高效焊接技术，即通过可能谋取的焊接工艺过程的省力化和自动化，来达到提高焊接效率和质量的目的，其手段可从以下三方面着手：
1.提高焊接材料单位截面的电流强度；
2.提高单位时间内的熔敷效率；
3.提高单位时间内的焊接材料消耗量。
目前公司内在省力化和自动化方面的具体措施是：
1.焊条焊接作业的夹具化。
如采用重力焊焊接工艺，并配用大直径（Φ5～8mm）的长焊条（700～900mm），使平面角焊缝实现焊接机械化，且可以一人操作多台重力焊装置（3～6台），显著提高了熔敷率，提高了单位时间内焊材的消耗量，其效率甚至可超过自动焊程度。
2.采用CO2气体保护焊实现焊接半自动化和自动化。
配用细直径实芯或药芯CO2焊丝，并采用大电流焊接来获得很高的熔敷效率。
3.采用埋弧自动焊实现自动化。
焊接过程可采用单丝、双丝、三丝或四丝的焊接工艺，大幅度提高焊接效率。
4.依靠焊接装置实现自动化。
通过采用小型或轻型的爬行装置使垂直焊缝实现焊接自动化，如气电垂直焊工艺（SEG法）。
焊接工艺方法的种类很多，在船舶结构和钢结构的焊接中，熔化焊是最基本的焊接方法。
在熔化焊工艺方法中，常规的药皮焊条如J507（E5015）、J422（E4301）等电弧焊条以其历史悠久、设备简单、易于操作、可进行全位置焊接等优点而应用得最为普遍。
但是常规药皮焊条电弧焊的熔敷效率低，只有85～90％左右，因此生产效率较低。
为了满足生产发展的需要，近十多年来相继开发了适用于各种不同钢材、不同接头型式的高效焊接工艺方法。
高效焊接方法，是指与常规药皮焊条电弧焊相比，其熔敷效率高，焊接速度快，且操作方便，易于机械化和自动化的焊接工艺，它们共同的特点是生产效率高，焊接质量好，节约能源和材料，每种高效焊接工艺方法又各具特色。
目前
公司内应用的高效焊接工艺，根据其工艺和材料的不同，可以分为以下四类，即焊条高效焊、埋弧自动焊、气体保护焊以及熔嘴电渣焊等。
（见下图）
二.船用焊接钢材类别和成分
船用结构钢牌号用质量等级表示：
一般强度船体结构钢分四个质量等级A、B、D、E。
高强度船体结构钢分二个强度级别的三个质量等级。
AH32；DH32；EH32；
AH36；DH36；EH36；
船用结构钢各种强度等级的化学成分见表1—1。
表l-1船用结构钢化学成分
钢类
等级
化学成分（熔炼成分）％
C
Mn
Si
P
S
Al
Nb
V
一
般
强
度
钢
A
B
D
E
≤0.22
≤0.21
≤0.21
≤0.18
≥2.5C
0.60～1.00
0.60～1.10
0.70～1.20
0.10～0.35
≤0.04
≤0.04
-
-
≥0.015
≥0.015
-
高
强
度
钢
AH32
DH32
EH32
AH36
DH36
EH36
≤0.18
0.70～1.60
0.90～1.60
0.90～1.60
0.70～1.60
0.90～1.60
0.90～1.60
0.10～0.50
≤0.04
≤0.04
≥0.015
0.015~
0.050
0.03~
0.1
一般强度船体结构钢的A、B、D、E四个质量等级的钢其屈服点、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、冲击值均相等，其差异仅是四个质量等级的平均冲击功在不同温度条件下（常温、0℃、－20℃、－40℃）达到同一冲击值。
高强度船体结构钢以“H”表示，其强度等级以屈服点数值表示，同一强度等级钢的质量差异是三个质量等级的平均冲击功在不同温度条件下（0℃、－20℃、－40℃）达到同一冲击值。
三.焊接材料型号、性能、特点和适用范围
1.焊条的牌号和型号的含义
焊条牌号共分十大类，参见表1—2，每类焊条的第一个大写特征字母表示该焊条类别，例“J”代表结构钢焊条；“A”代表奥氏体铬镍不锈钢焊条等。
表1-2焊条主要类型及特征字母表示法
序号
焊条类型
特征字母及表示法
中文意义及表示方法
1
结构钢焊条
J×××
结×××
2
钼和铬钼耐热钢焊条
B×××
热×××
3
低温钢焊条
W×××
温×××
4
铬不锈钢焊条
G×××
铬×××
铬镍不锈钢焊条
A×××
奥×××
5
堆焊焊条
D×××
堆×××
6
铸铁焊条
Z×××
铸×××
7
镍及镍合金焊条
Ni×××
镍×××
8
铜及铜合金焊条
T×××
铜×××
9
铝及铝合金焊条
L×××
铝×××
特征字母后面有三位数字，其中前两位数字在不同类别焊条中的含义不同，而第三位数字所代表的含义都一样，均表示焊条药皮类型和焊接电源要求。
（见表1—3）
表1-3焊条药皮类型和电源要求
序号
药皮类型
电流要求
1
氧化钛型
DC（直流）AC（交流）
2
钛钙型
DC、AC
3
钛铁矿型
DC、AC
4
氧化铁型
DC、AC
5
纤维素型
DC、AC
6
低氢钾型
DC、AC
7
低氢钠型
DC
8
石墨型
DC、AC
9
盐基型
DC
2.结构钢焊条：
包括碳钢、低合金钢和耐大气、海水腐蚀钢焊条。
结构钢焊条牌号Jxxx，J表示结构钢焊条。
其后两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值等级。
举例：
3.不锈钢焊条。
不锈钢焊条分两类：
一类是以铬为主的铬不锈钢焊条（“G”）；另一类以铬镍为主的铬镍不锈钢焊条（“A”或“奥”）。
G或A后第一位数字表示熔敷金属主要化学成分等级，见表1—4
表1-4不锈钢焊条熔敷金属化学成分
焊条牌号
熔敷金属主要化学成分组成等级
G2××
含Cr量约13％
G3××
含Cr量约17％
A0××
含C量≤0.04％（超低碳）
A1××
含Cr量约19％，含Ni量约10％
A2××
含Cr量约18％，含Ni量约12％
A3××
含Cr量约23％，含Ni量约13％
A4××
含Cr量约26％，含Ni量约21％
A5××
含Cr量约16％，含Ni量约25％
A6××
含Cr量约16％，含Ni量约35％
A7××
铬锰氮不锈钢
A8××
含Cr量约18％，含Ni量约18％
A9××
待发展
G或A后第二位数字表示同一熔敷金属主要化学成分等级中的不同编号，可按0、l、2…9顺序编排，以区别铬镍之外其他成分的不同。
A或G后第三位数字表示焊条药皮类型和电源种类。
焊条牌号举例：
焊条型号能反映焊条的主要特征。
不同类型的焊条，型号表示方法也不同。
碳钢焊条型号根据熔敷金属的抗拉强度、药皮类型、焊接位置和焊接电源种类划分。
其编制方法为：
字母“E”表示焊条；E后面两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为kgf/mm2（1kgf/mm2=9.81MPa）；第三位数字表示焊条的焊接位置，如“0”及“1”，表示焊条适用于全位置焊接，“2”表示焊条适用于平对接焊及横角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊：
第三位和第四位数字组合时表示焊接电源种类及药皮类型。
举例：
不锈钢焊条型号根据熔敷金属的化学成分和力学性能，焊条药皮类型以及焊接电源种类划分。
其型号编制方法为：
字母“E”表示焊条。
熔敷金属含碳量用“E”后的一位或两位数字表示，具体含义为：
“00”表示含碳量不大于0.04％；“0”、“1”、“2”、“3”分别表示含碳量不大于0.1％、0.15％、0.2％、0.45％。
含碳量数字后面的数字分别表示熔敷金属中铬、镍含量的近似百分数，并分别用短划线分开。
若熔敷金属中含有其他重要合金元素，则在镍含量数字后再加注元素符号及其平均含量数字（其中平均含量低于1.5％时，型号中只标明元素符号，而不标注含量）。
型号最后的附加数字（15，16）则表示焊条药皮类型及焊接电源种类。
举例：
第二节常用的焊接材料及设备
凡我公司用于船舶建造的焊接材料（焊条、焊丝、焊剂、衬垫等）均需经有关船级社认可才能使用。
一.常用的焊接材料
1.电弧焊焊条
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