1、在焊接和热影响区易产生气孔和裂纹,使焊缝的塑性下降。针对上述氢在焊缝金属中的不良作用,在实际操作中采用将焊缝(件)加热至350以上保温1小时,可消除氢的不利影响,即脱氢处理。氮对焊缝金属的不良影响:氮虽然提高了金属的强度,但塑性和韧性下降;产生氮气孔;造成焊缝的时效脆化,由于氮的存在,处于不稳定状态,随着时间延长,饱和氮逐渐析出,与铁生成针状的氮化铁Fe4N,降低了金属的塑性,因此在焊接过程中尽量利用火焰保护作用避免空气中的氮与熔池接触。目前我们常接触到的焊件接头形式大部分是对接接头,该种形式焊件坡口分为型坡口(焊件厚度13,组对间隙00.5)、Y型坡口(焊件厚度13,坡口角度4060,组对间
2、隙2)焊接前用钢丝刷、砂纸或喷砂等彻底清除待焊处附近的氧化物、铁锈、油漆、油污等,使焊区保持清洁干燥状态,同时对焊丝做好清洁工作。为了防止焊接时产生过大的变形,在焊接前,将焊件在适当位置实施一定间距的点焊定位。根据焊件的不同,定位方式略有不同。薄板类焊件的定位从中间向两边进行,定位焊焊缝长为57,间距为50100。定位焊的顺序由中间向两边交替依次点焊;厚板(4)定位焊的焊缝长度2030,间距200300。定位焊顺序从焊缝两端开始向中间进行。管子定位焊的点数根据管径而定,管径小于70的,两点定位即可;管径在300500的,定位点应有35个,采用对称焊方式进行。从两定位焊点的中间位置开始正式焊接。
3、施焊时对起焊点预热:可采用氧乙炔火焰。根据焊件的厚度和坡口形式、焊接位置、火焰能率等几个因素,合理地选择焊丝直径。在火焰能率一定的前提下,焊丝的直径过细,焊件尚未熔化,焊丝即已熔化下滴,生成未熔合焊缝,或高低不平,或宽窄不一;焊丝的直径过粗,焊丝加热熔化时间过长,扩大了焊件的加热范围,生成热影响区组织过热。对焊缝质量不利。因此正确选择焊丝直径是直接关系到焊接质量的主要因素。在一般情况下,按厚度选择焊丝直径。为确保焊接质量先进行试焊,合格后再正式焊接。目前我们主要对低碳钢管材与钢板施焊,其焊丝直径可参照下表进行选择。低碳钢用焊丝直径与钢板/钢管厚度的关系()焊件厚度 12 23 35焊丝直径 2
4、 34 对于多层焊接,第一、二层选用较细的焊丝,以后各层可采用较粗的焊丝。焊丝牌号和直径的选择,具体可按照项目工程焊接作业指导书要求进行。火焰能率的调节:火焰能率的高低,主要取决于氧乙炔混合气体的流量。流量的粗调靠更换焊炬和焊嘴来实现,流量的细调则可调节焊炬和焊嘴来实现,流量的细调则可调节焊炬上的气体调节阀。因此焊嘴的选择是调节火焰能率的第一步。焊炬倾角的选择:焊炬倾角是指焊炬中心线与焊件平面之间的夹角。焊炬倾角主要取决于焊件的厚度,可参照两者之间的关系进行选择。1)倾角20用于焊件厚度范围1;2)倾角30用于焊件厚度范围13;3)倾角40用于焊件厚度范围35;4)倾角50用于焊件厚度范围57
5、;5)倾角60用于焊件厚度范围710;6)倾角70用于焊件厚度范围1015;7)倾角80用于焊件厚度范围15;同时焊炬,母材金属熔点和导热性以及焊缝的空间位置都会影响到倾角的选择。倾角大热量散失少,焊件得到的热量多,升温快;倾角小,则相反。对于厚度大、熔点高、导热性能很好的焊件焊接时,焊炬倾角要大一些,反之,应小一些。在焊接过程中,开始时倾角可大一些,形成熔池后,倾角可以适当减少,焊接快终结之前,还应进一步减小倾角,以免烧损收尾边。焊接速度的选择:焊接速度的选择主要取决于厚度和焊件熔点。厚度大、熔点高的焊件,焊接速度宜慢一些,以免发生未熔合的缺陷;厚度小、熔点低的焊件,焊接速度要快一些,以免烧
6、穿母材。焊炬火焰的点燃和调节:点燃氧乙炔焊炬时,先将氧气调节阀开启少许,然后再开启乙炔调节阀,使两种气体混合后从喷嘴中喷出,此时将喷嘴移近火源即可点燃。点燃后,如连续发出“叭叭”声,说明氧气压力过大,应将氧气调节阀关小一点,直至正常点燃即可。刚点燃的火焰一般为碳化焰,不适于直接用于气焊。点燃后调节氧气调节阀使火焰加大,燃烧更充分,同时调节乙炔调节阀,使之获得所需的火焰类型和能率,即可投入焊接。需要熄火时,先关闭乙炔调节阀,后关闭乙炔调节阀,否则会出现大量的碳灰,且容易发生回火。如焊接过程中如发现火焰不正常,应及时调节,调节无效则将其熄灭,用通针将焊嘴内的杂物清除,然后再点燃,调节火焰颜色正常至
7、正常状态。焊接时,应使火焰均匀分布喷射到金属焊缝两侧,避免造成焊缝的歪斜,火焰内焰芯的尖端距熔池表面保持在35之间,得到较为均匀一致的焊缝。起焊:起焊时,焊炬倾角可稍大一些,采取往复移动法对起焊周围的金属进行预热,然后将焊点加热使之形成白亮而且清晰的熔池,即可加入焊丝并向前移动焊炬继续焊接。焊丝的填充:正常焊接时,应将焊丝末端置于外层火焰下进行预热,当焊丝的熔滴滴入熔池时,要将焊丝抬起,并将移动火焰以形成新的溶池,然后,再继续向熔池中加入焊丝熔滴,便可形成一道焊缝。焊丝末端与火焰的距离无统一规定,火焰能率较大时,相距稍远点;火焰能率较小时,相距可稍近一点, 以保持熔滴连续加入熔融池中。 焊炬的
8、摆动:正常焊接时,焊丝与焊件表面的夹角约为3040,焊丝中心线与焊炬中心线夹角约为90100之间,而且要求焊丝和焊炬作均匀摆动。焊炬的摆动有三种形式,一是沿焊缝方向作前后摆动,便以不断熔化焊件和焊丝形成连续焊缝;二是在垂直于焊缝方向作上下跳动, 以调节熔池温度;三是在焊缝宽度方向作横向摆动(或打圆圈运动),便于坡口边缘很好熔合。 焊丝的摆动:焊丝的摆动有三种形式,一是沿着焊缝前进方向的摆动;二是上下摆动;三是左右摆动。当焊丝摆动与焊炬摆动相配合,才能获得性能良好的焊缝。 接头与收尾:接头指在已经凝固的熔池处重新起焊,更换焊丝也属于重新起焊,接头时应用火焰将熔池周围加热,使已固化的熔池重新熔化形
9、成新的熔池,方可加入焊丝继续焊接下去。对于重要的焊件,接头至少要与原焊缝重叠810,保证其焊接质量。到达终点时,要收尾了,收尾时,由于温度较高,散热条件差,此时应减小焊炬的倾角,加快焊接速度并多加一些焊丝使熔池面积扩大,避免烧穿。 气焊焊接方法可分左焊法与右焊法;焊缝位置所处的空间,通常可分平焊、立焊、横焊和仰焊。左焊法是批火焰从接头(起焊点)右端沿着焊缝向左移动的焊接方法。右焊法是指火焰从接头(起焊点)左端沿着焊缝向右移动的焊接方法。两者各有自己的优缺点。采用左焊法操作者能清楚地看到熔池上的凝固边缘,并可获得高度和宽度较均匀的焊缝,对待焊区有预热作用,效率较高,操作方便,易于掌握,应用最普通
10、,但左焊法焊缝易氧化,冷却快,适用于5以下薄板的焊接。采用右焊法时火焰遮盖整个熔池,使熔池与周围空气隔离,能防止金属被氧化,减少气孔,使焊缝金属缓慢冷却,从而改善了焊缝组织,适用于厚度较大、熔点较高的焊件焊接,此方法不容易掌握,焊前方金属没有预热作用。针对两种方法的优缺点,合理应用于实际工作。在我们实际工作中通常遇到的大部分是低碳钢的焊接,由于低碳钢的含碳量低,具有良好的焊接性能。采用中性焰焊接便可得到良好的焊接接头。低碳钢薄板常用气焊来焊接。对于一般结构,采用H08A焊丝;对于重要的结构,采用H08MnA、H15Mn焊丝,焊丝直径选择可参照上述规定要求。 在焊接过程中,由于多种原因造成焊缝存
11、在缺陷,焊缝缺陷可分外部缺陷和内部缺陷两种。外部缺陷分布于焊缝的外表面上,用肉眼就可以看到,一般表现为焊缝的几何尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、凹坑、塌陷、烧穿、表面孔穴等。内部缺陷分为未焊透、未熔合、夹渣、内部气孔、内部裂纹等。因此在实际操作中,掌握焊接操作要点,采取预防措施,防止焊缝缺陷的出现,保证焊接接头质量。 焊缝几何形状与尺寸缺陷:主要指焊缝外表面高低不平,焊波粗劣;焊缝宽度不均匀;焊缝余高不足或不一致。分析其形成的原因,主要是焊接坡口角度不当;组对间隙不均匀;火焰能率时大时小;焊接速度不稳定;焊丝和焊炬倾角不当等原因造成的,因此针对上述原因,采取预防措施:1)按要求加工坡口,保持组对间
12、隙,并在施焊前作定位焊。2)按工艺要求选择焊炬与焊嘴,并注意调节氧气与乙炔的压力,保持火焰能率稳定。3)按选定的倾角参数,以恒定速率施焊,切勿时快时慢。 咬边:是指焊接过程中,沿焊缝的母材金属部位产生沟槽或凹陷现象。造成咬边的主要功能原因是选择的焊接参数不当或操作方法不正确造成的。火焰能率过大、焊炬倾角不符合要求、焊炬和焊丝摆动不当等原因都会产生咬边现象。其预防措施:1)正确选择火焰能率;2)按要求摆动焊炬和焊丝;3)施焊时保持焊炬和哩丝的倾角。 焊瘤:焊瘤是焊接过程中,熔化金属流淌到焊缝之外未熔化母材金属上形成的金属瘤。主要是由于火焰能率过大;焊接速度过慢;组对间隙过大;焊丝和焊炬倾角不当等
13、因素造成的。可采取以下措施减少焊瘤缺陷的形成,1)按工艺要求调整组对间隙,不能偏大。2)操作时焊炬和焊丝的倾角符合要求。3)立焊和仰焊时,火焰能率要比平焊时的小15%20%。 夹渣:焊接后残留在焊缝中的焊渣。主要是由于焊丝与母材金属化学成分不当,使焊缝金属中含有较多的O2、N2和S导致夹渣;火焰能率偏小使金属熔池热量不足,流动性差,熔渣来不及浮出导致夹渣;焊丝和焊炬倾角不正确;焊件边缘、焊层和焊道间熔渣未清理干净导致夹渣。可采用以下预防措施防止夹渣现象的出现:1)按要求选用与母材金属匹配的焊丝;2)旗焊前彻底消除锈皮、油污和焊层间的熔渣;3)选择合适的火焰能率;4)随时观察熔渣流动方向调整焊丝
14、和焊炬的倾角,使熔融渣能顺利浮到熔池表面上。 凹坑和弧坑:焊后在焊缝表面(或背部)形成的低于母材金属表面的局部低洼。主要是由于火焰能率过大,以及收尾时间过短,未能填满熔池造成的。2)调整焊接速度与送丝速度,使熔池填满;3)收尾时应多添加焊丝,填满弧坑后再撤离焊炬。 未焊透与未熔合:焊接接头根部未完全熔透的现象称之为未焊透;焊道与母材金属之间或焊道之间未完全熔化的结合部分称为未熔合。主要是由于火焰能率过小,焊接速度太快,熔池存在的时间过短,母材金属不能充分熔合等原因造成的。可采用以下措施控制此两种缺陷的出现:1)火焰能率应符合焊件板厚的要求,不能用小焊嘴对厚板件施焊;2)焊接速度要均匀,不能过快
15、。施焊之前,可用试焊法检验焊接速度是不否得当;3)焊丝、焊炬的倾角要合适,焊炬摆动要适当。 烧穿:焊接过程中,熔化金属自坡口背面流出形成穿孔的现象。产生的原因:主要是接头处的间隙过大或钝边大度薄;火焰能率太大;焊接速度过慢。可采用以下预防措施:1)选择合理的坡口,坡口角度和间隙不宜过大,钝边不宜过小;2)火焰能率和焊接速度符合要求。 过热和过烧:气焊时,金属过热会产生氧化皮,且内部晶粒粗大,其特征是表面发黑。过烧则会使晶粒粗大,且晶粒表面被氧化使晶粒之间的联系削弱,产生脆性。主要由于焊接时火焰能率过大;焊炬在某处停留时间过长。3)使用氧化焰也将导致过热或过烧。预防措施:1)严格遵照按板厚选择焊
16、炬和焊嘴的要求选用焊炬和焊嘴,以保持适当的火焰能率。2)严格采用中性火焰,避免出现氧化焰。3)适当的焊接速度,使熔池温度不至于过高。 气孔:焊接时,熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴。主要是因为焊接过程中氢气和一氧化碳两种气体造成的气孔分别称之为氢气孔和一氧化碳气孔。1)焊前将坡口两侧2030范围内的油污、铁锈和水等污物清除干净。2)根据实际情况适当调整焊接速度,使气体能从熔池中充分逸出。3)熔剂应保存在干燥环境中,防止受潮。4)焊接时,焊炬和焊丝倾角要适当,摆动要正确。 裂纹:焊接时由于焊接应力的作用,使焊接接头中局部区域的金属原子结合力遭到破坏,形成新的界面所产生的缝隙称为
17、焊接裂纹。分热裂纹和冷裂纹两类。热裂纹是由于熔池结晶过程中的偏析造成的,其预防措施:1)严格控制母材金属和焊丝中C、S、P等元素的含量,适当提高Mn的含量。2)控制焊缝断面形状,宽深比不宜过小。3)对刚度较大的焊件,应选择合适的焊接参数和合理的焊接顺序和方向。必要时还要采取预热和缓冷措施以减少焊接应力。冷裂纹产生有三个主要因素:一是焊接残余应力的作用;二是扩散氢的聚集在空穴中形成强大的气压;三是热影响马氏体组织转变形成淬硬组织。1)焊前预热和焊后缓冷,改善接头的金相组织,降低热影响区的硬度和脆性,加速氢向外扩散,减少残余应力。2)选择合理的焊接参数,特别要选择合理的焊接速度。3)去除坡口两侧和
18、焊丝表面的油污、铁锈和水分,焊剂焊前要烘干,减少氢的来源。4)采用合理的焊接顺序,改善应力状态。5)重要焊件焊后立即进行除氢处理。二、手工氩弧焊手工氩弧焊是气体保护焊接方式之一,利用惰性气体氩气作为保护熔池、电弧的屏障进行焊接的。分为添加焊丝与不加焊丝两种方法进行焊接,要根据焊接结构和材料的具体要求而定。它是依靠钨丝与焊件之间所产生的电弧来加热熔化母材金属的。主要用于焊接有色金属、不锈钢、高温合金、钛及钛合金以及一些难熔的活性金属,有时也用于黑色金属重要构件根部熔透焊接。手工钨极氩弧焊系统由供气系统、供水系统、控制盒、焊接电源、焊枪、焊件组成。氩弧焊机的使用方法:1NSA4-300型焊机是最常
19、见的氩弧焊机,使用时接通电源、水源(其中冷却系统也有风冷却方式)和气源。2将焊接电源开关拧到“通”位置上;3焊接转换开关放到“氩弧焊”位置上;4根据焊接电流是否要衰减,将电流衰减开关旋至“有”或“无”两位置上。“有”表示有衰减。5根据焊接参数,调节焊接电流旋钮、衰减时间旋钮和气体滞后时间旋钮至所需的位置。6根据焊接需要,将长、短焊转换开关扳到相应位置。7按照焊枪冷却方式,选择水冷或气冷并将开关扳到相应位置上。水冷时,只有当水的流量超过1L/min时,水压开关才能打开,水流指示灯亮,焊机才能接通。8打开检气开关,调节氩气流量到规定值,然后关闭检气开关,即可进行正常焊接工作。焊枪、焊丝与焊件之间角
20、度如下图: 引弧:分为接触短路引弧、高频高压引弧和高压脉冲引弧三种。接触短路引弧采用钨极末端与焊件表面垂直接触后立即提起引弧。高频高压引弧和高压脉冲引弧是在焊接设备中装此引弧装置,引弧成功后自动切断,这种方法引弧质量较好。 熄弧的操作方法可采用下列方法:1调节好焊机上衰减电流值,在熄弧时松开焊枪上的开关,使焊接电流衰减,逐步提高焊接速度和填丝速度,然后熄弧。2减小焊枪与工件的夹角,拉长电弧,使电弧热量主要集中在焊丝,并加大焊接速度和填丝速度,填满弧坑后熄弧。3环形焊缝熄弧先拉长电弧,待重叠焊接2030然后熄弧。手工钨极氩弧焊时,焊枪一般只用直线 运动,只有在某些特殊要求情况下,元件作小幅的摆动
21、。摆动方式以圆弧“之”字型为主。 焊丝的送丝方式:指续法与手动法1指续法:将焊丝夹在大拇指与食指中间,靠中指和无名指托住,当大拇指将焊丝向前移动时,食指往后移动,然后大拇指迅速擦焊丝表面往后移动到食指的地方,大拇指再将焊丝向前移动。如此反复将焊丝不断送入溶池中。2手动法送丝:将焊丝夹在大拇指与食指、中指之间,手指不动,靠手沿焊缝方向前后移动和手腕的上下反复运动将焊丝送入熔池中。焊丝送入熔池方法好图。焊缝形成后,进行焊后热处理,降低焊缝的焊接残余应力、软化淬硬部位、改善焊接接头的性能。对于低碳钢,其无淬硬的倾向,一般不需要作焊后的热处理。焊后需热处理的主要包括:低合金结构钢的焊缝、低温使用的容器
22、的焊缝、大型压力容器的焊缝、焊件热处理等。主要采用消除应力退火和高温回火两种焊后热处理方法。在600650范围内作消除应力退火;在低于ACl转变温度作高温回火,消除淬硬组织。在实际工作中,常采用火焰对焊缝附近加热处理的办法进行焊后热处理。三、气割气割:指氧气切割,即利用气体火焰加热金属待切割处,到达一定温度后,由割炬喷嘴喷出高速氧气流,使待切割处金属燃烧被氧气流吹离母体而形成切口,完全切割的全过程。 切割氧气压力、切割速度、预热火焰能率、割炬与工件之间的倾角和距离等因素是保证切口质量的技术数据。 切割氧的压力由氧气调压阀得到调节;切割速度的选择取决于割件厚度和割嘴形状。合理的切割速度通过试割来
23、决定,一般以不产生或只有少量拖量为宜。气割时预热火焰采用中性焰或轻微氧化焰,在切割过程中随时观察和调整火焰,以防止碳化焰。预热火焰能率根据工件的厚度来选择。割炬的倾角主要由割件的厚度来决定,割件厚度在420时,割炬后倾2030;割件厚度在2030时,割炬与表面垂直;厚度超过30时,割炬应前倾20,待割穿后再将割炬垂直表面进行正常切割。割炬与工件通常保持35之间,此时加热条件最好,割缝渗碳可能性小。割嘴规格根据工件厚度来选择1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号中哪种型号。点燃割炬调好火焰之后就可以进行切割了,操作姿势是双脚八字型蹲在工件一侧,右臂靠住右膝盖,左臂放在两腿中间便于气割移动。右手
24、握住割炬手把并以右手大拇指和食指握住预热氧调节阀,便于调整预热火焰能率。气割时过程中,割炬运行要均匀,割炬与割件的距离保持不变。每割一段距离需要移动身体位置时,将切割氧调节阀,等重新切割时再度开启。进行气焊、气割时注意的安全与环保事项:1氧气胶管与乙炔胶管不要沾上油污,以防止老化;防止火烫与折伤;严禁使用补回火烧损的胶管;胶管与各接头要联接要密封可靠;乙炔管使用中脱落、破裂或着火时,应首先关闭焊炬的所有调节阀将火焰熄灭,然后再关乙炔气瓶;氧气管着火时应迅速关氧气瓶阀,停止供气(禁止用折弯气管的办法来熄灭火焰)。2气焊时必须戴保护目镜,以免眼睛受强光的刺激,并防止飞溅入眼内。3使用过程中若发生回
25、火,应迅速关闭乙炔调节阀,同时关闭氧气调节阀。待回火熄灭后,打开氧气调节阀,吹除残留在焊炬内的余烟,并将焊炬前部放到水中冷却。4氧气减压器如发生冷冻结,只能用温水解冻,绝对不能用明火烘烤。5氧气、乙炔减压器必须必须定期检修、压力表应定期检验。6定期对氧气瓶进行检查。经过3年的使用氧气瓶,需用22.5MPa再次进行水压试验,以确保安全。瓶外装有两个防震圈,防止搬运时意外碰撞,拉运时要拧好瓶帽,并避免互相碰撞,只能用单一专用的运输车辆运送,不能与其它物品混杂,也不能与乙炔瓶一同运输。一般应横放在车厢里,头部朝向一方,垛高不得超过车厢高度,则不超过五层;如立放时,车厢高度应在瓶高的三分之二以上。 7
26、氧气瓶一般应直立放置,且必须安放稳固,防止倾倒。8夏季使用氧气瓶时,必须将它放在凉棚内,严禁阳光直照;冬季使用过程中,如发生冻结,只能用热水解冻。9严禁氧气瓶阀、氧气减压器、焊炬沾上易燃物和油污,以免引起火灾。严禁在气瓶上进行电焊引弧。充满的气瓶上不能喷字。10只能用手或扳手旋转瓶帽,禁止用铁锤敲击。11在瓶阀上安装减压阀之前,应先拧开瓶阀少许,吹掉出气口内的杂物,然后关闭瓶阀再装上减压器。装上减压器后,要缓慢开启阀门,防止太快造成高压氧流冲击减压器,引起事故。安装时,连接螺纹一定要拧紧,防止氧气流冲击脱落,操作者应站在阀门出口的侧面。12氧气瓶内的氧气不能全部用完,最后要留下0.10.2MP
27、a的氧气, 以便在充氧气之前吹除瓶阀口的灰尘。13溶解乙炔瓶使用时应直立放置。卧放会使丙酮随乙炔的流出,甚至会通过减压器流入乙炔胶管和焊炬,引进爆炸。乙炔气瓶搬运、装卸都应竖立放稳,静止20分钟后再连接乙炔减压器进行使用。14应避免溶解乙炔瓶遭受剧烈震动和撞击,防止瓶内多孔性填料下沉而形成空洞,影响乙炔的贮存,甚至发生乙炔爆炸。15溶解乙炔瓶体表面的温度不超过3040,否则,丙酮对乙炔的溶解度会明显降低,大量乙炔溢出,压力增高,不利于安全生产,因此乙炔瓶应远离热源的地方。16乙炔减压器与溶解乙炔瓶阀的连接密封必须可靠,否则,泄漏的乙炔气与空气混合,将酿成爆炸事故。17使用压力不得超过0.15MPa,输出流速不超过1.52.5m/h, 以免用气不足。使用过程中,当高压表为零,低压表示数为0.010.03MPa时,不能继续使用,至少要保留0.049MPa的压力。应将瓶阀关紧,卸下重新灌装乙炔气。18开户瓶阀时应缓慢,一般只开户3/4圈即可。乙炔瓶阀冻结时,不能用明火烤,只能用40以下的温水解冻。19乙炔瓶每23年应进行一次技术检验。20氧气瓶与乙炔瓶之间的距离不小于5米,距明火的距离不小于10米,进行气焊与气割作业前,应将周围易燃易爆物资清理干净,按要求摆放好经检验合格的消防器材。21.如果胶管需横跨道路,应设法避免被车轮辗压。22操作者必须穿戴规定的工作服、手套。
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