一建機(jī)電教材解讀：1H412032 焊接方法與工藝評定

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　　1H412032焊接方法與工藝評定

　　焊接方法是直接影響焊接成本、焊接效率和焊接質(zhì)量的主要因素。焊接工藝評定是指為驗證所擬定的焊件焊接工藝的正確性而進(jìn)行的試驗過程及結(jié)果評價，是在具體條件下解決初步擬定的焊接工藝是否可行的問題，是焊接質(zhì)量保證的有效措施。本條主要知識點是：常用焊接方法;焊接工藝評定。

　　一、常用的焊接方法

　　(一)電弧焊

　　以電極與工件之間燃燒的電弧作為熱源，是目前應(yīng)用最廣泛的焊接方法。

　　1.焊條電弧焊

　　以外部涂有涂料的焊條作為電極及填充金屬，電弧在焊條端部和被焊工件表面之間燃燒，熔化焊條和母材形成焊縫。涂料在電弧作用下產(chǎn)生氣體，保護(hù)電弧，又產(chǎn)生熔渣覆蓋在熔池表面，防止熔化金屬與周圍氣體相互作用，又向熔池添加合金元素，改善焊縫金屬性能。

　　2.埋弧焊

　　以連續(xù)送進(jìn)的焊絲作為電極和填充金屬。焊接時，在焊接區(qū)上面覆蓋一層顆粒狀焊劑，電弧在焊劑層下燃燒，將焊絲端部和局部母材熔化，形成焊縫。埋弧焊可以采用較大焊接電流，其最大優(yōu)點是焊接速度高，焊縫質(zhì)量好，特別適合于焊接大型工件的直縫和環(huán)縫。

　　3.鎢極氣體保護(hù)焊

　　(1)屬于不(非)熔化極氣體保護(hù)電弧焊，是利用鎢極與工件之間的電弧使金屬熔化而形成焊縫。焊接中鎢極不熔化，只起電極作用，電焊炬的噴嘴送進(jìn)氬氣或氦氣起保護(hù)電弧和熔池作用，還可根據(jù)需要另外添加填充(焊絲)金屬。是連接薄板金屬和打底焊的一種極好方法。

　　(2)屬于不(非)熔化極電弧焊，它是利用電極和工件之間的壓縮電弧(轉(zhuǎn)移電弧)實現(xiàn)焊接，電極常用鎢極，產(chǎn)生等離子弧的等離子氣可用氬氣、氮氣、氦氣或其中兩者的混合氣，焊接可添加或不添加金屬。等離子電弧挺直，能量密度大，電弧穿透能力強(qiáng)。焊接時產(chǎn)生的小孔效應(yīng)，對一定厚度內(nèi)的金屬可不開坡口對接，生產(chǎn)效率高，焊縫質(zhì)量好。

　　4.熔化極氣體保護(hù)電弧焊

　　是利用連續(xù)送進(jìn)的焊絲與工件之間燃燒的電弧作為熱源，利用電焊炬噴嘴噴出的氣體來保護(hù)電弧進(jìn)行焊接。熔化極氣保焊的保護(hù)氣體有氬氣、氮氣、CO2或這些氣體的混合氣體。以氬氣、氮氣為保護(hù)氣體的稱熔化極惰性氣體保護(hù)焊，以惰性氣體和氧化性氣體(O2、CO2)的混合氣體或CO2或O2+ CO2的混合氣體作為保護(hù)氣時，稱為熔化極活性氣體保護(hù)焊。熔化極氣體保護(hù)焊的優(yōu)點是可以方便地進(jìn)行各種位置焊接，焊接速度快、熔敷率較高。

　　5.藥芯焊絲電弧焊

　　屬于熔化極氣體保護(hù)焊的一種類型，也是利用連續(xù)送進(jìn)的焊絲與工件間的電弧作為熱源的，焊絲芯部裝有各種成分藥粉。焊接時外加氣體主要是CO2，藥粉受熱分解熔化，起到造氣、造渣、保護(hù)熔池、滲合金及穩(wěn)弧作用。若不另加保護(hù)氣體時，叫自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊。

　　(二)電阻焊

　　以電阻熱為能源的焊接方法，包括以熔渣電阻熱為能源的電渣焊和以固體電阻為能源的電阻焊，主要有點焊、縫焊、凸焊及對焊等。

　　(三)釬焊

　　利用熔點比被焊材料的熔點低的金屬作釬料，經(jīng)過加熱使釬料熔化，靠毛細(xì)管作用將釬料吸人到接頭接觸面的間隙內(nèi)，潤濕金屬表面，使固相與液相之間相互擴(kuò)散而形成釬焊接頭。

　　(四)螺柱焊

　　將螺柱一端與板件(或管件)表面接觸通電引弧，待接觸面熔化后，在螺柱上加一定壓力完成焊接的方法。LNG罐頂部防潮層鋼板外側(cè)需焊接大量的混凝土掛釘。采用螺柱焊的方法可提高功效十幾倍。

　　(五)其他焊接方法

　　電子束焊、激光焊、閃光對焊、超聲波焊、摩擦焊、爆炸焊、電渣焊、高頻焊、氣焊、氣壓焊、冷壓焊、擴(kuò)散焊等。

　　一、 接工藝評定

　　(一)焊接工藝評定及其作用

　　1.焊接工藝評定：在產(chǎn)品正式焊接以前，對初步擬定的焊接工藝細(xì)則卡或其他規(guī)程中的焊接工藝進(jìn)行的驗證性試驗。即按準(zhǔn)備采用的焊接工藝，在接近實際生產(chǎn)條件下，制成材料、工藝參數(shù)等均與產(chǎn)品相同的模擬焊接試板，并按產(chǎn)品的技術(shù)條件對試板進(jìn)行檢驗。

　　2.若全部有關(guān)指標(biāo)符合技術(shù)要求，則證明初步擬定的焊接工藝是可行的，此時即可根據(jù)焊接工藝評定報告編制正式的焊接工藝細(xì)則卡，用以指導(dǎo)實際產(chǎn)品的焊接。

　　3.若檢驗項目指標(biāo)中有一項不合格，則表明該焊接工藝不能用于生產(chǎn)，需作相應(yīng)修改或重新擬定后，再做焊接工藝評定試驗。

　　4.焊接工藝評定作用：用于驗證和評定焊接工藝方案的正確性，其評定報告不直接指導(dǎo)生產(chǎn)，是焊接工藝細(xì)則(卡)的支持文件，同一焊接工藝評定報告可作為幾份焊接工藝卡的依據(jù)。

　　(二)焊接工藝評定依據(jù)

　　根據(jù)不同產(chǎn)品和焊接工藝評定的具體要求，按相應(yīng)的工藝評定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行評定。

　　(三)焊接工藝評定的步驟

　　1.編制焊接工藝評定委托書。

　　2.擬定焊接方式，需要考慮的因素主要包括：

　　(1)母材的物理特性，例如現(xiàn)在LNG罐普遍采用的9%Ni鋼(也有稱為Ni9鋼，化學(xué)式為06Ni9DR，屬低溫容器鋼)由于其磁化特性，在用普通的逆變焊機(jī)施焊時，會出現(xiàn)磁偏吹現(xiàn)象。所以根據(jù)9%Ni母材的這一物理特性，宜選用具有消磁特性的焊機(jī)進(jìn)行施焊。無定形樹脂如ABS/PC,PVC,PMMA及PES;半結(jié)晶樹脂如HDPE,PA,PP、TP。的焊接宜采用振動焊。

　　(2)母材的化學(xué)特性，例如鈦及鈦合金的化學(xué)活性大，易被氧、氮等污染，所以不能采用手弧焊、二氧化碳?xì)獗：傅群附臃椒āＤ壳俺Ｓ玫氖菤寤『?、埋弧焊和真空電子束焊。鋁、鎂合金和合金鋼焊接多采用鎢極和熔化極惰性氣體保護(hù)焊。

　　(3)焊縫的受力狀況，例如板材的搭接焊縫一般作為密封焊，其焊縫抗折彎性能較差，儲罐底板的焊接多采用這種形式，這類焊接多采用手工電弧焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。

　　(4)待焊部件的幾何形狀，例如大型構(gòu)件或重型結(jié)構(gòu)，其焊縫規(guī)則且填充量較大，宜采用埋弧自動焊。而對于薄板的點焊和焊縫，宜采用電阻焊。

　　(5)焊接位置，例如必須采取仰焊的焊縫，則無法使用埋弧焊。

　　3.按焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計文件規(guī)定，擬定焊接工藝指導(dǎo)書或評定方案、初步工藝。確定焊接方法后，需制定焊接工藝參數(shù)。焊接工藝參數(shù)的種類各不相同，如手弧焊主要包括：焊條型號(或牌號)、直徑、電流、電壓、焊接電源種類、極性接法、焊接層數(shù)、道數(shù)、檢驗方法等等。

　　4.按照擬定的焊接工藝指導(dǎo)書(或初步工藝)進(jìn)行試件制備、焊接、焊縫檢驗(熱處理)、取樣加工、檢驗試樣。

　　5.根據(jù)所要求的使用性能進(jìn)行評定。若評定不合格，應(yīng)重新修改擬定的焊接工藝指導(dǎo)書或初步工藝，重新評定。

　　6.整理焊接記錄、試驗報告，編制焊接工藝評定報告;評定報告中應(yīng)詳細(xì)記錄工藝程序、焊接參數(shù)、檢驗結(jié)果、試驗數(shù)據(jù)和評定結(jié)論，經(jīng)焊接責(zé)任工程師審核，單位技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，存人技術(shù)檔案。

　　7.以焊接工藝評定報告為依據(jù)，結(jié)合焊接施工經(jīng)驗和實際焊接條件，編制焊接工藝規(guī)程或焊工作業(yè)指導(dǎo)書、工藝卡，焊工應(yīng)嚴(yán)格按照焊接作業(yè)指導(dǎo)書或工藝卡的規(guī)定進(jìn)行焊接。

　　(四)焊接工藝評定要求

　　1.一般要求

　　(1)焊接工藝評定應(yīng)以可靠的鋼材焊接性能為依據(jù)，并在工程施焊之前完成。

　　焊接工藝評定所用的焊接參數(shù)，原則上是根據(jù)被焊鋼材的焊接性試驗結(jié)果來確定的，尤其是熱輸入、預(yù)熱溫度及后熱溫度。對于焊接性已經(jīng)被充分了解，有明確的指導(dǎo)性焊接工藝參數(shù)，并已經(jīng)實踐中長期使用的國內(nèi)、外生產(chǎn)的成熟鋼種，一般不需要由施工企業(yè)進(jìn)行焊接性試驗。對于國內(nèi)新開發(fā)生產(chǎn)的鋼種，或者由國外進(jìn)口未經(jīng)使用過的鋼種，應(yīng)由鋼廠提供焊接性試驗評定資料。否則施工企業(yè)應(yīng)收集相關(guān)資料，并進(jìn)行焊接性試驗，以作為確定焊接工藝評定參數(shù)的依據(jù)。

　　(2)焊接工藝評定所用的設(shè)備、儀表應(yīng)處于正常工作狀態(tài)，鋼材、焊接材料必須符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，由本單位技能熟練的焊接人員使用本單位焊接設(shè)備焊接試件。

　　(3)主持評定工作和對焊接及試驗結(jié)果進(jìn)行綜合評定的人員應(yīng)是焊接工程師。

　　(4)完成評定后資料應(yīng)匯總，由焊接工程師確認(rèn)評定結(jié)果。

　　(5)經(jīng)審查批準(zhǔn)后的評定資料可在同一質(zhì)量管理體系內(nèi)通用。

　　例如，對壓力容器焊接工藝評定的基本要求有：從焊縫處的部位來講，受壓殼體上的縱、環(huán)焊縫，法蘭、接管、管板上的焊縫和受壓元件上的點固焊、吊裝焊、組裝焊點及耐蝕堆焊層等均要求進(jìn)行焊接工藝評定。評定時分別按對接焊縫、角焊縫和堆焊焊縫三種方式制備試板。其中對接焊縫試板要進(jìn)行外觀檢查、射線探傷(無損探傷)、拉伸試驗和沖

　　擊試驗等;耐蝕堆焊層試板要進(jìn)行滲透探傷、彎曲試驗和化學(xué)成分分析。

　　2.評定規(guī)則

　　(1)改變焊接方法必須重新評定;當(dāng)變更焊接方法的任何一個工藝評定的重要因素時，須重新評定;當(dāng)增加或變更焊接方法的任何一個工藝評定的補(bǔ)加因素時，按增加或變更的補(bǔ)加因素增焊沖擊試件進(jìn)行試驗。

　　(2)任一鋼號母材評定合格的，可以用于同組別號的其他鋼號母材;同類別號中，高組別號母材評定合格的，也適用于該組別號與低組別號的母材組成的焊接接頭。

　　(3)改變焊后熱處理類別，須重新進(jìn)行焊接工藝評定。

　　(4)首次使用的國外鋼材，必須進(jìn)行工藝評定。

　　(5)常用焊接方法中焊接材料、保護(hù)氣體、線能量等條件改變時，需重新進(jìn)行工藝評定。

　　3.評定資料管理

　　(1)評定的所有原始資料應(yīng)全部收集，進(jìn)行系統(tǒng)整理、建檔、作為技術(shù)資料保存。

　　(2)企業(yè)應(yīng)明確各項評定的適用范圍。

　　(3)評定資料應(yīng)用部門根據(jù)已批準(zhǔn)的評定報告，結(jié)合施焊工程或焊工培訓(xùn)需要，按工程或培訓(xùn)項目，分項編制《焊接工藝(作業(yè))指導(dǎo)書》，也可以根據(jù)多份評定報告編制一份《焊接工藝(作業(yè))指導(dǎo)書》。

　　(4)《焊接工藝(作業(yè))指導(dǎo)書》的編制，必須由應(yīng)用部門焊接專業(yè)工程師主持進(jìn)行。

　　(5)《焊接工藝(作業(yè))指導(dǎo)書》應(yīng)在工程施焊或焊工培訓(xùn)考核之前發(fā)給焊工，并進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)交底。