焊接工艺管理.docx
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焊接工艺管理
焊接工艺管理
概述:
焊接工艺是控制焊接接头焊接质量的关键因素。
必须按焊接方法、焊接材料的种类、板厚的接头的形式等分别编制焊接工艺。
在制造厂,多以工艺细则卡规定焊接工艺的内容。
在施工现场,多以焊接作业指导书和技术措施来加以规定。
其编制依据都是相应的焊接工艺评定试验结果。
焊接工艺细则卡、焊接作业指导书牌号及规格、焊接工艺规范参数、操作技术、焊后检验等。
焊接工艺规范参数夫:
焊接工艺规范参数包括焊前的预热强度、焊接电参数(电流、电压、电流种类、频率、焊接速度和送丝速度等),后热温度和保温时间,消氢处理温度和保温时间、焊后热处理和消除应力处理制度等。
在气体保护焊中,还应包括气体,混合比、流量、电极直径和喷嘴直径等,所有这些参数在焊接工艺细则中必须明确规定。
焊前预热:
预热温度是焊接工艺的规范的主要参数之一,其主要作用如下:
a、去氢作用
b、避免形成脆硬组织
c、减缓内应力
焊接电流:
焊接电流是熔化焊接中最主要的规范参数之一。
常用两种电流进行焊接,即直流电和交流电。
直流电按电源输出端正负极与焊条和工件的不同接法分为反接与正接两种。
直流正接时,工件为阳极,工件接受电子轰击放出的全部动能和位能(逸出功),产生大量的热,因此,熔池深而乍,生产率高,工件的收缩和变形都小,所以,除焊接铝、镁及其合金外,一般均采用直流正接。
交流电焊接时,形成脉冲电弧,与直流电相比稳定性较差,引弧较困难,优点是电弧不会产生磁偏吹。
焊接电流的大小直接关系到焊接质量和效率。
实际生产中,主要根据焊条直径和焊接位置选择接电流。
焊接电流和焊条直径大致存在下列关系关系:
I≈(30-50)d
式中:
I-焊接电瀛,A;
d-焊条直径,㎜。
30~50为系数,由焊条性质决定,如不锈钢焊条电阻较大,易过热发红,应取较低的系数。
其次也应考虑焊接位置。
立焊和横焊时,焊接电流一般比平焊低10%~15%;仰焊时,焊接电流比平焊低15%~20%。
焊接速度:
焊条相对于焊件的直线运动速度。
焊接线能量:
焊接线能量是焊接时的热输入量,是由焊接电流、电弧电压和焊接速度共同决定的,对焊接头的质量有重要影响。
可用下式表达:
E=60IU/υ
式中:
E—焊接线能量,J/㎝
I—焊接电流,A
U—电弧电压,V
υ—焊接速度,㎝/min
焊后加热和消氢处理,焊后加热是指焊接结束后将焊件或焊接区立即加热到150~250℃的范围内,并保持一段时间,也称之为低温后热。
在后热的温度范围内加热,也能产生消氢的作用。
但由于温度较低,氢逸出的速度较慢,特别对于厚壁焊缝需相当长的时间才能达到预期的效果。
在300℃以上较高的温度下,氢的扩散作用加快,消氢效果显著改善。
因此以消氢为目的,后热处理应在300~400℃温度范围内进行,这种处理就称其为“消氢处理”。
其重点是每条焊缝焊完后,立即将焊件或整条焊缝加热到上列温度,并保持2—4小时后空冷。
消氢的作用机理与低温后热相似。
由于加热温度较高,效果更好。
但时消氢处理需消耗较多的能量,故在实际生产中,只是在焊接寻氢致裂纹特别敏感的厚壁焊缝中才加以应用。
焊后立即进行热处理可不进行后热。
焊后热处理
水调质处理:
水调质处理即水淬加回火处理,在厚壁压力容器中常用来提高壳体的强度和韧性,以更好发挥低合金钢铁的综合性能。
正火或正火加回火:
正火处理主要用于细化晶粒。
厚壁构件经正火处理的高温空冷后会产生较高的内应力,故正火后应紧接做回火处理。
对于某些低合金钢,只有经过正火加回火,才能达到符合要求的综合性能。
消除应力处理:
消除应力处理的定义,是将焊件均匀地以一定的速度加热到Acl点以下足够高的温度,保温一段时间后随炉均匀地冷却到300~400℃,然后将工件移到炉外空冷。
消除应力处理的主要作用是:
a、消除焊接接头中的内应力和冷作硬化,提高接头搞脆断的能力。
b、稳定结构形状,消除焊件在焊后机械加工和使用过程中的畸变。
c、促使焊缝中的氢向外扩散,提高焊缝的抗裂性和韧性。
d、改善低合金钢接头中焊缝和热影响区组织,使淬硬组织得到回火处理,提高这些组织的韧性。
e促使耐热钢焊件焊缝及热影响区的碳化物稳定,提高接头的高温持久强度。
此外,随着焊接方法的不同,还有其他一些焊接规范参数,如气体保护焊时的焊丝直径、电感;埋弧焊时的焊丝直径、焊丝伸出长度、焊丝便宜量等,均应符合实际情况的需要。
焊接工艺评定
概述:
焊接工艺包括的内容相当广泛,任何一个主要工艺规范参数的改变都会对接头的性能产生较大的影响,因此对于所编制的将用于施工生产的每项焊接工艺应作相应的评定,焊接工艺评定的主要内容是按准备采用的焊接工艺的焊接工艺在接近实际生产的条件下焊制模拟产品接头的试板,并从焊成的试板中按产品的技术条件取出拉力、弯曲和冲击试样。
对于新工艺,新焊接方法,新钢材和新型焊接材料必须首先进行响应的焊接性试验和工艺试验。
焊接工艺评定试验只是对新工艺和新材料的最后的验证。
对于已经评定合格并在生产中应用的成熟工艺,如因某种原因需改变一种或一种以上主要焊接工艺参数,则需重做焊接工艺评定试验,因此,可通过焊接工艺评定这一环节严格控制产品的焊接质量,它是焊接工艺准备中不可缺少的程序。
焊接工艺评定具备与否,也是质量管理工作中的一个重要的控制点。
焊接工艺评定首先是按照钢种来进行的,原则上每一个钢种的接头均需焊接工艺评定试验。
但为了避免不必要的重复工作,将各种钢材按其聋强度等缓和焊接性归并成类。
属于同一类的各种钢材,只要厚度在规定的范围内,则已评定合格的工艺可相互通用。
应当指出,在焊接工艺评定中,不是所有的焊接工艺参数的变动都需重作工艺评定试验。
因为某些焊接工艺参数的改变并不影响接头的机械性能。
焊接工艺评定通用规则:
焊接工艺评定一般规定如下:
a、焊接工艺评定应采用对接接头或角接接头。
对接焊缝试件评定合格的焊接工艺亦可用于角焊缝。
b、评定试件应采用管状试件或板状试件,板状试件评定合格的焊接工艺可用于管状焊件,管状试件评定合格的焊接工艺亦可用于板状焊件。
c、当改变焊接接头方法时,应重新进行焊接工艺评定。
d、当同一个焊接接头采用多种焊接方法时,可按每种焊接方法分别进行焊接工艺评定,也可进行组合焊接工艺评定,组合焊接工艺评定合格后,其中的每种焊接方法可单独用于相应厚度范围焊件。
e、焊接工艺因素分为重要因素、补加重要因素和次要因素(其具体指向内容可参见GB50236-98《现场设备、工艺管道焊接工程施工及验收规范》。
重要因素应为影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊接工艺因素;补加重要因素应为影响焊接接头冲击性能的焊接工艺因素;次要因素应为对要求测定的力学性能无明显影响的焊接工艺因素。
当变更任何一个重要因素,应按增加或变更的补加重要因素焊接制冲击性能试件进行试验;当变更次要因素时,可比重新进行焊接工艺评定,但应重新编制焊接作业指导书。
凡属首次焊接的材料应进行焊接工艺评定,且应使用与工程实际相同的材料。
一种母材评定合格的焊接工艺可用于同组别号的其他母材。
f母材应根据其化学成分、力学性能和焊接性能进行分类分组。
异种钢焊接工艺评定由于各标准中分类方法不同,评定合格的焊接工艺其母材认可范围必须符合所选用焊接工艺评定标准的规定。
g当改变焊后热处理种类时,应重新进行焊接工艺评定。
h评定合格的焊接工艺其母材厚度和焊缝金属厚度的认可范围:
参见GB5023-98和JB4708-2000。
l评定合格的焊接工艺可用于焊缝返修、补焊和打底焊,当母材厚度大于40㎜时,评定合格的焊接工艺所适用返修焊缝的焊件母材最大厚度可不限。
j评定合格的焊接工艺可用于不等厚对接焊件,但焊件两侧母材的厚度都应在评定厚度的认可范围内。
评定合格的焊接工艺用于角焊缝时,角焊缝时,角焊缝母材厚度可不限。
焊接工艺评定的监督检查
焊接工艺评定的监督检查方法是:
检查焊接工艺评定报告。
焊接工艺评定的检查时机:
焊接工艺评定应在确认了材料的焊接性后,在工程焊接之前,以防止“先施工,后评定”的情况。
焊接过程管理
焊前准备:
焊前准备是指坡口的制备,接头的装配同,焊接区域的清理和焊接材料的选择等工作
一般规定
1、坡口的制备与清理。
2、焊接接头的
3、焊材的选用
4、焊缝的设置应符合规范的要求
焊前准备的质量监督检查要点
1、金属材料的检查
2、焊接材料和焊工资格的检查
3、焊接备料的检查
4、焊接环境的检查
5、焊接试验的检查
焊接过程的通用要求:
焊工必须按图样、工艺文件、技术标准施焊。
焊接环境:
1、焊接环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和焊工技能不受影响。
2、焊接时的风速:
气体保护焊不能大于2m/s,其他焊接方法不得大于8m/s,否则须采取有效防护措施。
3、焊接电弧1m范围内的相对湿度不得大于90%,铝及铝合金焊接时不得大于80%。
4、当焊件表面潮湿、覆盖有冰雪,或在下雨、下雪刮风期间,焊工及焊件无保护措施时,不应进行焊接。
定位焊符合下列规定:
1、焊接定位时,应采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺,并由合格焊工施焊。
2定位焊的长度、厚度和间距,应能保证焊缝在下工焊接中不致开裂。
3、在焊接根部焊道时,应对定位焊缝进行检查,当发现缺陷时应处理后方可施焊。
4、与母材焊接的工卡具其材质应与母材相同或属同一类别号。
拆除后应将残留焊疤打磨修整致与母材表面齐平。
5、焊接接头拘束度大时,推荐采用低氢型药皮焊条施焊。
6、熔入永久焊缝内的定位焊缝两端应便于接弧,否则应予修整。
焊接时,禁止在非焊接部位引弧或试验电流,并应防止电弧擦伤母材。
电弧擦伤处的弧坑需经打磨,使其均匀过渡到母材表面,若打磨后的母材厚度小于规定值时,则需补焊。
内侧充氩(或其他保护气体)。
对含铬量大于或等于3%或合金元素总含量大于5%的焊件,氩弧焊打底焊接时,焊缝内侧应充氩气或其他保护气体,或采取其他防止内侧焊缝金属被氧化的措施。
焊接时应采取合理的施焊方法和施焊顺序。
除工艺或检验要求需分次焊接外,每条焊缝宜一次连续焊完。
当中断焊接时据工艺要求智取保温缓冷或后热等防止产生裂纹的措施,再次焊接前应检查焊层表面无裂纹后,方右按原工艺要求继续施焊。
低温钢、奥氏体不锈钢、耐热耐蚀高合金钢以及奥氏体与非奥氏体异种钢焊接时应符合下列规定:
1、应在焊接作业知道书规定的范围内,在保证焊透和熔合良好的情况下,采用小电流、短电弧、快速焊和多层多道焊工艺,并应控制层间温度。
2、对抗腐蚀性能高的双面焊焊缝,与腐蚀介质接触的焊层应最后施焊。
符合钢焊接应符合下列规定:
1、严禁使用基层和过渡层焊条焊接复层。
2、焊接过渡层时,选用小的焊接线能量。
3、在焊接复层前,应将落在复层坡口表面上的飞溅物清理干净。
焊前预热及焊后热处理。
焊前预热及焊后热处理工艺应符合设计或焊接作业指导书的规定:
1、当焊件温度低于0℃时,所有钢材的焊缝应在始焊处100㎜范围内预热到15℃以上。
2、要求焊前预热的焊件,其层间温度应在规定的预热温度范围内。
3、焊前预热的加热范围,应以焊缝中心为基准,每侧不应小于焊件厚度的3倍;焊后热处理的范围,每侧不应小于焊缝宽度的3倍,加热带以外应进行保温。
4、焊前预热及焊后热处理过程中,焊件内外壁温度应均匀。
5、焊前预热及焊后热处理时,应测量和记录温度,测温点的部位和数量应合理,测温仪表应经计量检定合格。
焊后热处理温度以在焊件上直接记录为准,在整个热处理过程中应当记录。
6、对容易产生焊接延迟裂纹的钢材,焊后应及时进行焊后热处理,当不能及时进行焊后热处理时,应在焊后立即均匀加热至200~300℃,并进行保温缓冷,其加热范围应与焊后热处理要求相同。
7、焊后热处理的加热速率、热处理温度下的恒温时间及冷却速率应符合设计文件或焊接作业指导书的规定。
当无规定时,常用管材焊接的焊前预热及焊后热处理温度应符合现行国家标准GB50236-98中表6.4.11的规定。
设备、容器焊接的焊前预热及焊后热处理温度应符合现行国家标准GB150《钢制压力容器》的有关规定。
其余材料及焊接结构的焊前预热及焊后热处理温度应符合相应规范的规定。
8、热处理后进行返修或硬度检查超过规定要求应重新进行热处理。
9、预热和热正理的检查。
预热温度可用测温计测量。
测温点应根据焊缝的形状和大小选择,当焊缝部位的结构比较简单、工件较薄、焊接工作量较小时,测温咪可距焊缝近些。
通常,预热温度的测点应距焊缝边缘100~300㎜。
焊缝返修
1、当焊后检验发现焊缝缺陷超出设计文件和标准规定时,必须进行返修,焊接返修后应按原规定方法进行检验。
返修次数、部位和返修情况应记入产品质量证明书或交工技术文件。
2、必须准确地确定缺陷的部位,彻底清除所有的焊接缺陷。
如对缺陷清除的程度有怀疑,可用各种无损探伤方法补充检查。
3、GB50236-98规定:
对不合格焊缝的返修,返修前应进行质量分析,当同一部位的返修次数超过两次时,应制定返修措施并经焊接技术负责人审批后方可进行返修。
补焊工艺应与原焊缝施焊工艺相同。
4、要求焊后热处理的焊缝,一般应在热处理前进行返修。
如在热处理之后方可进行返修。
补焊后应做必要的热处理。
焊接检验、试验
焊接检验可分破坏性检验和非破坏性检验两大类,其方法和作用各不相同。
具体方法见图:
外观检验
水压试验
强度检验
气压试验
气密性试验
吹气试验
氨渗漏试验
非破坏性检验致密性检验煤油试验
载水试验
沉水试验
水冲试验
射线探伤
超声波探伤
磁粉探伤
无损检测渗透探伤
涡流探伤
焊接检验声发射检测
拉伸试验
弯曲试验
力学性能试验冲击试验
压扁试验
硬度试验
疲劳试验
化学分析
破坏性检验化学分析试验
腐蚀试验
宏观检验
金相检验微观检验
断口检验
焊接缺陷的分类及其危害
焊接缺陷是指由于不完善的焊接施工所导致的有碍产品使用性能或产品质量不符合使用要求或不符合验收标准的损伤或缺陷。
焊接缺陷从广义上可分为:
焊接的不连续性、焊接接头脆化、焊接接头软化、焊接接头耐腐蚀性下降、焊接变形等五大类。
其中后面四类缺陷大多是由于违反焊接工艺或错用焊接材料引起的。
现主要介绍熔焊缺陷,也就在焊接接头不连续性缺陷。
根据GB6417-86《金属熔化焊缝缺陷分类及说明》,可将缺陷分为裂纹、孔穴、固体夹杂、未焊透和未熔合、形状缺陷、其他缺陷共六大类。
焊接缺陷产生过程十分复杂,既有冶金的原因,又有应力和变形的原因。
通常焊接缺陷容易出现在焊缝及其周围,这些地方正是结构中拉伸残余应力最大的地方。
一般认为,焊接缺陷之所以会降低结构的强度,其主要原因是减小了结构承载截面的有效面积,并在缺陷周围产生了严重的应力集中,从而增加了结构的脆性断裂和应力腐蚀开裂倾向,降低了结构的疲劳强度。
焊接检验
焊前检验:
焊前检验主要是对焊前准备的检查,可最大限度地避免或减少焊接缺陷的产生,应按图纸、标准和作业指导书等对结构尺寸、坡口尺寸、坡口表面、组对后几何尺寸等进行检验。
焊接过程检验:
焊接过程内容不仅包括焊缝的形成过程,还应包括后热和焊后热处理过程。
焊接中间检验的焊缝成型过程应包含定位焊、线能量、焊接层敷、层间清理、层间温度、焊根检查等方面,均应符合有关规定。
焊后检验:
外观检验:
无损检测和强度试验;产品焊接试板的试验。
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