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关键词:钢筋焊接 电焊 预应力筋 技术
钢筋常用的焊接方法有闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊、电阻电焊和埋弧压力焊等。热扎钢筋的对接焊接,可采用闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊或气压焊;钢筋骨架和钢筋网片的交叉焊接,宜采用电阻电焊;钢筋与钢板T形连接,宜采用埋弧压力焊或电弧焊。
一、钢筋焊接的一般规定
1、轴心受拉和偏心受拉杆件中的钢筋接头,均应焊接。普通混凝土中直径大于22mm的钢筋和轻集料混凝土中直径大于20mm的I级钢筋及直径大于20mm的II、III级钢筋的接头,均宜采用焊接。对轴心受压和偏心受压柱中的受压钢筋的接头,当直径大于32mm时,应采用焊接。
2、对有抗震要求的受力钢筋的接头,宜优先要用焊接或机械连接,接头应符合下列规定:
(1)纵向钢筋的接头,对一级抗震等级,应采用焊接接头,对二级抗震等级,一擦眼焊接接头。
(2)框架底层柱、剪力墙加强部位纵向钢筋的接头,对一、二级抗震等级,应采取焊接接头,对三级抗震等级,宜采用焊接接头。
(3)钢筋接头采用焊接接头是,设置在梁端、桩端的箍筋加密区范围内。
3、当受力钢筋采用焊接接头时,设置在同一构件内的焊接接头应互相错开。在任意焊接接头中心至长度为钢筋直径d的35倍且不小于500mm的区段内,同一钢筋不得有两个接头;应该区段内有接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率,应符合下列规定:
(1)非预应力筋,受拉区不宜超过50%,受压区和装配式构件连接处不限制。
(2)预应力筋,受拉区不宜超过25%,当有可靠保证措施,可放宽至50%,受压区和后张法的螺栓端杆不受限制。接头宜设置在受力较小的部位,且在同一根钢筋全长上宜少设接头;承受均布荷载作用的尾面板、楼板、檩条等简之受弯构件,当在受拉区内配置的受力钢筋少于3根时,可在跨度两端各四分之一跨度范围内设置一个焊接接头。
4、焊接接头距钢筋弯折处,不应小于钢筋直径的10倍,且不宜位于构件的最大弯矩处。
5、焊接网和焊接骨架的焊点,当设计无具体要求时,应按下列规定进行焊接:
(1)焊接骨架的所有钢筋相交点必须焊接。
(2)当焊接网片只有一个方向受力时,受力主筋与两端边缘的连根锚固横向钢筋的全部相交点必须焊接;当焊接网两个方向受力时,则四周边缘的两根钢筋的全部相交点均应焊接;其余的相交点可间隔焊接。焊接网及焊接骨架外形尺寸的允许偏差应符合相关规定。
二、电弧焊
电弧焊是利用弧焊机送出的低压高电流将焊条与电燃烧范围内的焊件融化,凝固后便形成焊缝与接头。电弧焊包括:帮条焊、搭接焊、坡口焊等焊接方式。
1、电弧焊接的一般规定。
(1)应根据钢筋级别、直径、接头形式和焊接位置选择焊条,焊接工艺和焊接参数。
(2)焊接时,引弧应在垫板、帮条或形成焊缝的部位进行,不得烧伤主筋。
(3)焊接底线与钢筋应接触紧密。
(4)焊接过程中应及时清渣,焊缝表面应光滑,焊缝余高应平缓过渡,弧坑应填满。
2、焊接设备。
电弧焊的主要设备时弧焊机,弧焊机可分为交流弧焊机和直流弧焊机两类。电弧焊的主要设备是弧焊机,弧焊机可分为交流弧焊机和直流弧焊机两类。起重焊接整流器,是一种将交流电变为直流电的手弧焊电源。这类整流器多用硅元件作为整流元件,故也称硅流焊机。
3、帮条焊与搭接焊
(1)施焊前,钢筋的装配与定位,应符合下列要求。
1)采用帮条焊时,两主筋端面之间的间隙应为2~5mm。
2)采用搭接焊时,钢筋的顶弯和安装,应保证两钢筋的轴线在一直线上。
3)帮他和主筋之间用四点定位焊固定;搭接焊时,用两点固定,定位焊缝应离帮条或搭接端部20mnn以上。
在现场预制构件安装条件下,节点处钢筋进行搭接焊时,若钢筋预弯确有困难,可不顶弯。
(2)施焊时,引弧应在帮条或搭接钢筋的一端开始,收弧应在帮条或搭接钢筋端头上,弧坑应填满。多层施焊时,第一次焊缝应有足够的熔深,主焊缝与定位焊缝,特别是在定位焊缝的时段与终端,应融合良好。
(3)钢筋接头采用帮条焊接或搭接焊时,焊缝长度不应小于帮条或搭接长度,焊缝高度h≥0.3d;并不得小于4m;焊缝高度h≥0.7d,并不得小于10mm。钢筋与钢板接头采用搭接焊时,焊缝高度h≥35d,并不得小于6mm;焊缝宽度b≥05d,并不得小于8mm。
4、坡口焊
坡口焊多用于装配式结构中直径8~40mm的I~II级钢筋对接焊中。坡口焊分为平焊和立焊两种。坡口平焊时,V开坡口角度为55~56°;坡口立焊时,坡口角度为40~55°,起重下钢筋为0~10°,上钢筋为35~45°。
坡口加工时不得用电弧切割,宜用氧乙炔焰切割或锯割。
钢筋电弧焊接时,为了防止烧伤主筋,焊接地线英语主筋接触良好,并不应在主筋上引弧。焊接过程中应及时清渣。帮条焊或搭接焊,其焊缝厚度不应小于钢筋直径的0.3倍,焊缝宽度不小于钢筋直径的0.7倍。
电弧焊接头的焊缝表面应平整,不得有较大的凹陷、焊瘤;接头处不得有裂纹:咬边深度、气孔、夹渣的数量和大小,以及接头尺寸偏差不得超过规范规定。接头抗拉强度不得低于该级别钢筋的规定抗拉强度值,且三个试件中制药有两个成塑性断裂。
5、电弧焊的质量检验
(1)取样数:电弧焊接头外观检查,应在清渣后逐个进行目测或量测。当进行力学性能试验时,应暗些列规定抽取试件:
1)以300各同一接头形式、同一钢筋级别的接头作为一批,从成品中每批随机切取3各接头进行拉伸试验。
2)在装配式结构中,可按生产条件制作模拟构件。
(2)外观检查:钢筋电弧焊接头外观检查结构,应符合下列要求:
1)焊缝表面应平整,不得有凹陷或焊渣。
2)焊接接头区域不得有裂纹。
3)焊接接头尺寸的允许偏差及咬边深度、气孔、夹渣等缺陷允许值应符合规定。
4)坡口焊、熔槽帮条焊接头的焊缝余高不得大于3mm。
5)顶埋件T字接头的钢筋间距偏差不应大于10mm,钢筋相对钢板的注浆偏差不得大于4°。
外观检查不合格的接头、经修整或补强后,可提交二次验收。
(3)拉伸试验:钢筋电弧焊接头拉伸试验结果,应符合下列要求:
1)3个热扎钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于该级别钢筋规定的抗拉强度。
2)3个接头试件均应断于焊缝之外,并应至少有2个试件呈塑性断裂。
当试验结果,有一个试件的抗拉强度小于规定值,或有1个试件断于焊缝,或有2个试件发生脆性断裂时,应再取6个试件进行复验。
关键词: 焊接技术 焊接设备
中图分类号:P755文献标识码: A
1汽车车身概述
1.1车身结构
汽车车身是一个形状复杂的空间薄壳体。其主要部件均由钢板冲压焊接而成。为了增加美观和防腐性车身表面还涂有漆膜。此外还有很多金属的和非金属的装饰件。因此,冲压、焊装、涂装、内饰是车身制造的四大工艺。
车身壳体按照受力情况可分为非承载式、半承载式和承载式(或称全承载式)三种。 非承载式车身的特点是车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接。在此种情况下,安装在车架上的车身对车架的加固作用不大,汽车车身仅随本身的重力,它所装载的人和货物的重力及其在汽车行驶时所引起的惯性力和空气阻力。而车架则承受发动机及底盘各部件的重力,这些部件工作时通过其支架传递的力以及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传来的力(最后一项对车架或车身影响最大)。 下图是为白车身结构。
图1.1 白车身结构
图1.2车身制造过程
1.2车身工艺
汽车车身的制造程序虽然大致相同,但由于年生产纲领不同,生产方式也不相同,使用的设备和工艺装备不同,声长过程中的机械化自动化程度不同,因此工艺特征有很大差别。
在单件少量生产中,车身覆盖间的形成大都已板金为主,配以少量的胎具和工具。只有少数对外观影响大的覆盖件采用模具成形;车身的总装也是使用简单夹具和样架结合找来定位的,其焊接虽然部分已采用点焊,但还大量采用二氧化碳气体保护焊和气焊,甚至手工电弧焊。为了获得平整的表面,往往刮腻子、打磨数次。涂饰采用手工喷漆和自然干燥。在小批量生产中,主要覆盖件往往采用简单模具在液压式压力机上成形,至于切边、翻边、冲孔等工序还需手工配合一些机器完成。装配一般在固定式装配台上进行,使用简单的夹具来确定零件的相互位置,互换性差。焊接主要是点焊和二氧化碳保护焊,虽然有简易喷漆室和烘干室,但操作仍多为手工,工序间的运输主要靠行车或地面轻便小车来完成。中批和大批量生产基本上属于流水线形式。覆盖件在冲压线上全模具成形,然后被送到有快速定位和加紧的固定式或随行式夹具的装配线上,按工位完成合件、分总成和车身总装。焊接则大量采用悬挂式点焊机配以各种专用焊钳和焊枪,有的还有少量多点焊机。车身的表面处理则在有脱脂、磷化、电脉底漆和烘干室等先进设施的图示生产线上完成。工序间的运输也因使用滑道、输送带和悬链等而实现了机械化和半自动化。大量生产的机械化、自动化程度更高。车身覆盖件的半自动或自动冲压生产线上完成。装焊和涂饰分别在自动控制的生产线上进行。这些自动线还大量装备了机器人和计算机等现代高科技产品。
不管哪一种生产方式,与一般机械产品相比,车身生产具有明显的特点:
(1)冲压件质量要求高,制造难度大。
(2)车身的表面处理要求高。
(3)车身制造投资大、周期长。
2汽车车身焊接工艺
2.1焊接工艺简介
汽车车身壳体是一个复杂的结构件,它是由百余种甚至数百种薄板冲压件经焊接、铆接、机械联结及粘接等方法连接而成的。由于车身冲压件的材料大都是具有良好的焊接性能的低碳钢,所以焊接是现代车身制造中应用最广泛的联结方式。
由于车身零件大都是薄壁板件或薄壁杆件,其刚性很差,所以在装焊过程中必须使用多点定位加紧的专用焊装夹具,以保证各零件或合件在焊接处的贴合和相互位置,特别是门窗等空洞的尺寸等。这也是车身装焊工艺的特点之一。为了便于制造,车身设计时,通常将车身划分为若干分总成,各分总成又划分为若干个合件,合件由若干个零件组成。车身装焊的顺序则是上述过程的逆过程,即先将若干个零件装焊成合件,再将若干个合件和零件装焊成分总成,最后将分总成和合件、零件装焊成白车身总成。如以下流程:
冲压零件――焊接小组件――焊接分总成――焊接总成――白车身。
对于有骨架的中型或大型客车,一般是先装焊前、后围和左、右围等几个大块骨架分总成,然后在底板的基础上将这几大片分总成焊合成车身骨架总成。最后在骨架上蒙皮就成为白车身总成。
3汽车生产线上的常用焊接设备简介
目前汽车生产常用的焊接设备大致可以分为四类:直接焊接设备类、工装夹具类、扣合压力类、检测工具类。
3.1直接焊接设备类
直接焊接设备是指使用此类设备使工件通过焊接的方式粘合在一起的焊接设备,目前公司主要有以下种类的直接焊接设备:悬挂式点焊机、傀儡焊、自动焊、点焊机器人、弧焊机器人、MIG焊机、固定式螺母凸焊机、螺柱焊机等。
悬挂式点焊机
图3.1
悬挂式点焊机――该产品整体性能相当稳定、使用便捷、维护方便。傀儡焊、自动焊
图3.2
傀儡焊――就是借助外界人工焊接对生产线上焊接通道不畅通、普通焊钳不能焊接的零件进行的一种焊接,即通过焊钳在辅助机构上进行焊接,辅助机构引至需要焊接的零件位置从而完成焊接。
自动焊――即通过可编程控制器对焊钳的运动轨迹及焊接参数进行自动控制,使焊钳按照工艺的规定进行自动焊接。
点焊机器人、弧焊机器人
图3.3
机器人焊钳控制方式有伺服控制与气动控制两种方式。伺服焊钳对零件的精度要求较高,如果零件的精度达不到要求,机器人伺服焊钳的故障率就会非常高,并且维护费用大,备件费用也较高,不利于企业的成本节约。气动焊钳的维护成本相对较低,并且维护方便,相对伺服焊钳而言零件的精度对设备造成的损坏率较低。
MIG焊机
图3.4
MIG焊机――俗称二氧化碳保护焊,此设备整体性能稳定,故障率低,其中一个不足是MIG焊机的焊枪部分易损坏。
MIG焊机的另一缺点是在使用过程中烟、尘比较大。
3.2工装夹具类
装配用夹具
这类夹具主要是按车身图纸和工艺上的要求,把焊件中各零件或组件的相互位置能准确地固定下来,工件只在它上面进行点固,而不完成整个焊接工作。
图3.4
焊接用夹具
这类夹具专门用来焊接焊件,即将已经点固好的焊件放在它上面完成所有焊缝的焊接。它的主要任务是防止焊接变形,并使处在各种位置的焊缝都尽可能地调整到最的利于施焊和位置。一般这类夹具用于焊件重量大或采用自动焊进行焊接的情况,在手工操作小件焊接时,除有特殊质量要求外,一般不采用这类夹具。
检验夹具
简称检具,它是用于检查焊接完的车身部件的形状尺寸是否符合质量要求,起量规的作用。
其它夹具
指矫正夹具,整修加工夹具和热处理夹具等
3.3扣合压力类
压合模具,主要用于内外门板的包边,与压力机相结合,可以一次完成。效率高,工作强度低,使用寿命长。
压合夹具,采用气动或电动方式提供的夹具强制动作,结合人工使两个零件压合在一起,也主要用于门板包边。缺点是效率较低,包边质量差,使用寿命较短,优点是投入费用较少。
3.4检测工具类
检具,如上,也可以归到夹具类。检具的结构包括检具钢架(分为钢架结构和钢板结构,需退火处理)、仿形树脂,定位(包括主副定位销及夹紧点),检测销、检测片及检测规尺。
柔性检测
便携式柔性测量臂测量直径3米,可以随时随地检测白车身部件的质量,发现关键尺寸的偏移情况,保证及时的对生产现场的夹具及相关工装进行调整校正。
白车身整车测量
整车测量约300个元素,可实现每天离线测量3台驾驶室。自动水平双悬臂测量机测量范围为5000mm×3000mm×3000mm,测量精度保证小于0.1mm。以此保证驾驶室在漫长的生命周期中保持各项尺寸符合设计要求。
参考文献:
关键字 机械焊接;焊接技术
中图分类号TG44 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)91-0062-02
21世纪以来,科技作为生产力的主要推动者,其影响渐渐波及至机械制造业中。从而催生出众多机械制造工艺,在这些工艺中,焊接技术的发展最为明显。
1机械焊接
焊接是一种金属加工工艺,它被广泛应用于航空航天、机械制造、汽车制造等现代工业生产中。近年来,随着科技的进步,新型焊接技术也不断发展和提高。
2机械焊接技术
2.1电子束焊接
电子束焊接首先应用在德国,之后逐渐发展成熟。较之传统的焊接工艺,它的能量密度更高,并且热变形较小,应用的范围也较为广泛。
电子束焊接的工作原理是:用电子枪中聚集的告诉电子束对工件的接缝处进行轰击,在轰击的过程中,会发生机械能的转变,即动能转化为热能。这样就产生了焊接所需要的热源,利用这些热能,完成焊接工作。
以前,电子束焊接主要被应用于国防、军工工业中。近些年来,这种焊接技术开始在民用工业中推广使用。比如汽车工业的齿轮、发电站的锅炉等。
2.2激光焊接技术
激光焊接技术是激光加工技术中的重要部分,它是一种高能束的热传导性技术。与传统的焊接工艺相比,激光焊接技术更加快捷方便,同时焊接的质量和稳定性更高,工件产生变形的可能也小,因此被大量投入工业生产。
激光焊接技术主要是利用抛物镜或者凸透镜汇集周围的热量,这时的激光就是一个高温度的热源,将其应用于工件接缝的表面,能够起到焊接的作用。根据工件的不同,激光焊接的方式也有所不同,常用的激光焊接方式是传导焊接和小孔焊接两种。
在航天航空工业中,经常会利用激光焊接技术来进行工件的修复;在汽车制造领域,激光焊接技术被广泛应用于散热器、传动轴等零部件的制造中。随着激光加工技术的不断发展,激光焊接技术的应用领域必然还会扩大。
2.3搅拌摩擦焊接技术
搅拌摩擦焊接技术,顾名思义就是利用摩擦力产生的热量进行焊接,这就决定了它的使用范围,即低熔点的金属焊接。这种焊接技术的自动化水平更高,接头的质量和稳定性更好,并且节能低碳。
在进行搅拌摩擦焊接过程中,会将一个搅拌针焊缝中,利用摩擦力对金属进行加热,让其呈现一种塑性状态,同时金属会形成旋转的空洞,随着搅拌针的不断前移,旋转空洞和塑形金属各自向相反的方向移动,金属在冷却之后,焊接的缝隙密度会更高。
搅拌焊接技术主要用于造船业、航空航天业、建筑业、交通工具等领域。在造船业中,它主要被用来焊接甲板上、船头上的部件;在航空航天业中,飞机的机身、油箱都会用到它;而交通工具领域,火车、高速列车等的车身、交换器等都要用搅拌摩擦焊旱季技术。
2.4电渣焊接技术
电渣焊接技术是一种利用电阻热进行焊接的技术。它能够一次性焊接钢材、铁基金属等质地较厚的工件,同时生产成本也较低,焊接质量较高。
电渣焊接技术依据的原理是:把电热组作为一种热源,用来熔化金属和木材,之后冷却凝固,使各金属原子之间相互连接。常用的电渣焊技术主要有熔嘴、非熔嘴电渣焊技术,丝极电渣焊技术,板级电渣焊技术等。
电渣焊技术主要被应用于一些特殊的地方或行业,比如铁路各个站点的焊接;鼓风炉壳等厚壁容器的焊接等等。
2.5等离子弧焊接技术
等离子弧焊接技术是一种基于等离子弧切割工业的新型焊接技术。它是一种较为及其精密的焊接技术。
等离子弧焊接技术准确地说应该是“压缩电弧焊接”,它是焊炬将整个电弧进行最大限度的压缩,促使其中的等离子效应加剧,之后电弧就变成了一个具有稳定性、单向性的强大射流热源,温度高达16000K~33000K,然后可以直接进行金属的焊接。通常企业较为常用的等离子弧主要是转移型的和非转移型两种。
2.6超声波焊接技术
超声波焊接技术主要是进行热塑性塑料制品焊接的高科技技术,这种技术焊接出来的塑料制品档次和质地较高,同时生产的成本和效率也就高。
在超声波进行焊接的过程中,发生器会释放出20KHz或者15KHz具有高压性、高频性的信号,通过能量转换系统,可以将这种信号转化为一种高频的机械振动,用于塑料品的工件中。然后通过摩擦力是接口的温度升高,当温度达到工件的熔点时,工件会自动融化来填充接口处的缝隙。冷却定型以后,整个焊接工艺就顺利完成。
超声波焊接技术因为其本身的特性,所以在塑料品加工行业中应用较为广泛,而在机械类加工工业中,应用较少。
2.7爆炸焊接技术
自1944年Carl提出爆炸焊接技术之后,美国、日本、德国等先后对其进行了研究。时至今日,这项技术已经日趋成熟。
爆炸焊接技术热源的主要来源是炸药爆炸时,产生的强大能量。这种能量能够是金属物质熔化变形,之后重新进行各个原子之间的组合,冷却之后增加焊接的稳定性。它是一门危险性较高、科技和人员要求也较高的焊接技术。
爆炸焊接技术由于在焊接的过程中,需要大量炸药做引,故而存在着安全隐患。一般的民用企业因为资金或者技术的缺乏,安全措施不足,通常不会采用这种技术。所以爆炸焊接技术主要应用于国防工业(化工、石油、造船、航空航天)和军工工业(军事、核工业)等。
2.8机器人焊接技术
机器人技术其实是在焊接自动化的基础上发展而来的。在20世纪末期,首次被应用于焊接技术领域。近年来,随着市场经济的发展,各企业订单量和交易量的不断增加,生产线不断扩大,机器焊接技术已经成为自动化焊接领域的主要发展趋势。
机器人焊接技术是一种容机械制造、计算机编程、物理力学等为一体的综合性学科。要使用这种技术,首先要制造符合标准的机器人,通过计算机编程将各种参数计算后安装至机器人的“大脑”中。这一系列工作完成之后,机器人可以根据工作指令来进行焊接。
机器人焊接技术的发展至今还不太成熟,故而各种行业的使用都比较少。
作为加工制造行业中的关键技术,焊接技术和工艺的不断创新,不仅能够促进其自身的发展,也能够促进整个机械制造行业的发展壮大。
参考文献
【关键词】化工设备;焊接;质量控制
一、焊接材料和方法分析
(1)材料的焊接性分析。所谓材料的焊接性是指在一定的工艺条件下,焊接接头能符合质量要求的可能性。具体来说是指材料在现有的焊接方法和焊接工艺条件下进行焊接时,能够获得高质量的焊接接头,而且接头不会出现裂纹、断裂等导致材料的性能指标明显下降。拥有良好焊接性的材料采用一般的焊接工艺就能够达到焊接要求,而焊接性不良的材料往往采用特殊焊接工艺也难以达到焊接要求。影响材料焊接性的因素有很多,具体包括塑性、膨胀系数、导热系数、热容量、熔点和沸点等。(2)不同的材料选择不同的焊接方法。首先是碳钢焊接方法。碳钢根据含碳量不同,可以把钢材分为低碳钢和中碳钢。低碳钢常用的焊接方法是手工电弧焊,焊接效果良好。其次是合金钢的焊接。目前应用较多的合金钢是含铝钢,这类钢的一个特点就是淬火变脆,因此在进行含铝钢焊接时,要注意焊缝的合金化。在焊接过程中药快热快冷,缩短高温停留时间,防止碳迁移。
二、焊接前的准备工作
(1)焊接工件准备。现代工业生产中应用到的设备都比较大,特别是一些塔器和球罐等,难以运输,很多组队工作都需要在施工现场完成。但是在进行设备组件焊接前必须清楚设备组队的详细内容。对于那些相对较为简单的设备组队,要给于充分的焊接技术指导,进行技术交底。对于那些复杂设备的组队焊接工作,要编制相应的施工方案,经各方批准后方可实施焊接。而且在进行具体的焊接工作以前,要检查焊接接头的坡口形式、工件的尺寸等,发现运输途中出现损伤的要先进行修复工作,再进行焊接工作。(2)焊接设备准备。焊接设备的准备主要是指焊接电源和焊接辅助设备的准备,这样在进行焊接工作过程中就会提高焊接工作效率、提高焊接质量。常见的焊接辅助设备是氩弧焊机、手工电弧焊机等。电源有直流电和交流电之分,由于不同设备对焊接的要求不同,对电源的选择也不同。国际上最先进的焊接电源是陡降性硅整流弧焊电源,在特殊条件下必须使用该电源。(3)焊接材料准备。常见的焊接材料有焊条、焊剂、焊丝、保护气体等。在所有的焊接材料中,焊条是尤为重要的,在进行焊接前,要先对焊条进行烘干,根据焊接要求的不同选择不同的焊接材料。在进行焊接前对焊接材料的准备工作不仅能够提高工作效率,而且能够在很大程度上提高焊接质量。(4)焊接工艺准备。焊接工艺的准备主要包括焊接工艺指导书和焊接工艺指令卡的编制。如果材料的焊接性试验针对的是本单位首次施工的材料,应该确认该材料和已经试验过材料的焊接性相同或相同,此时试验可以免做,否则一定要做可焊性能试验。然后,根据试验得出的数据,对焊接电流、焊材、保护气流量、线能量等进行评定,根据母材的特性,编制特定的预热或焊后热处理工艺。否则不能进行焊接施工。
三、焊接技术的质量控制
(1)焊接前的质量控制。焊接前的质量控制是指编制详细的焊接施工作业指导书,其主要包括四个方面,首先是材料、方法、人员管理。使用什么样的焊接材料、应用那种焊接工艺、焊接材料的管理、焊接人员的选择和培训、焊接质量如何控制、防护措施、安全措施等一定要做到位。其次是做好加工工作。坡口加工要领、引弧板的安装等一定正确到位。第三,组装,具体包括预热、定位、清根、焊缝加工、后热、焊缝返修等。第四,焊后检查,具体指焊后外观检查、检查方法和要领,需要达到什么样的标准等。(2)焊接中的质量控制。所谓焊接中质量的控制是指要加强对焊接人员的管理,确保焊接人员按照焊接工艺指导书和焊接计划书的要求进行焊接操作。比如,焊接顺序要正确,焊接电源、焊接速度、运条方法、焊条和焊丝的选择、后热保温等一定要和焊接计划书相一致,并根据要求,对焊缝的外观尺寸等进行确认。(3)焊接后的质量控制。所谓做好焊接后的质量控制是指要做好焊接施工的记录工作,并确保施工记录的真实和有效,并且具有可溯性,一方面给焊接施工人员以思想上的压力,确保其认真对待焊接工作,保证整个焊接施工过程的严肃性,保证焊接质量。另一方面,为以后的焊接工作积累经验,成功的经验可以进行总结和推广,发现问题并及时解决,防止再次出现同类问题,推动焊接技术和焊接工艺的发展。
参 考 文 献
[1]卢金海,化工设备的焊接技术和质量[J].技术论坛.2010(2):104
关键词:油田 长输管线 焊接技术
石油工业的迅猛发展带动了长距离输油、输气钢质管道的建设有了长足的发展,管道施工技术也有了飞速提高。管道运输作为继铁路、公路、水路、航空之后的第五大物流方式,一旦建成、投产,就可以连续运行。但因管道掩埋于地下,运行中不易发现潜在的危险,因而会长期对沿途的人和建筑物构成威胁,尤其是天然气、煤气等易燃气体管道,其威胁程度更大。故确保管道施工质量对管道的运行安全和使用寿命是非常重要的。
一、长输管线焊接中确保施工人员技术过关
施工人员是决定焊接质量第一位的要素。从事压力管道受压元件焊接的焊工;经规定的基本知识和操作技能考试合格后;取得质量技术监督部门颁发的焊工合格证;且在有效期内方能进行相应项目的焊接工作。严禁无证从事焊接作业。施工企业必须与焊工签订劳动合同。管工要对管口组对质量负责;确保管口表面质量;坡口尺寸;对口间隙;错边量控制在规定的范围内。《石油天然气钢制管道无损检测》是等同采用API有关标准制定的;该标准第一次提出错边未焊透这一新的焊接缺陷概念;并将错边未焊透的长度单独进行焊缝质量评级;而且规定出现错边未焊透的x光底片不能评为一级片。此外错边未焊透缺陷的返修是较为困难的。另外;质检员要起到严格把关的作用。及时发现问题;及时给予纠正;及时反馈质量信息;防止不合格品发生。焊接机组其他人员都必须围绕保证焊接质量这个中心;尽心、尽责、尽力做好本岗位工作。
二、焊接设备和检验仪器工具
长输管道焊接所需的自动焊机、手弧焊机、氩弧焊机、焊条烘干设备和焊缝热处理装置等;应具备保证焊接质量的过程能力。所有指示、测量、检验所使用的仪器、仪表;检验工
具;如电流表、电压表、焊口检验尺、温湿度仪、风速仪、红外测温仪等等;都应通过周期检定合格;并在有效期内。据实际经验;焊机上电压表、电流表所指示的数值与焊点附近的真实数值是有一定的差距的;主要原因是焊接把线有一定的电阻而造成电压降。要比较准确地掌握焊接电流、电压值;我们的做法是用钳形电流表在焊点附近;对正在工作的焊接把线测量电流、电压数值。这样测量的数值是比较准确的。
三、焊材的选用
目前,野外大口径、高壁厚管道焊接施工中,使用的电源是适用于纤维素型焊条、低氢型焊条和自保护药芯焊丝的逆变式直流电源;普遍使用的焊丝是伯乐焊丝与哈伯特焊丝。特点如下:伯乐焊丝熔敷金属冷凝速度快,操作性能、焊接性能、脱渣性能优越。焊接时伯乐焊丝的铁水较稠,所形成的保护熔渣较厚,熔池的保护效果比较好,底部焊缝易于成形,采用单道焊接时底部焊缝高度易于控制。伯乐焊丝焊接参数的调节范围比较大。采用密封铁桶和锡箔包装,防潮效果好,能保证焊接质量和减少焊材的浪费,适用于野外工程的施工作业。
哈伯特焊丝的不足,主要表现为铁水较稀,在焊缝腰部焊接时,若焊接参数(焊接电流、电压、送丝速度)选用稍大,就会导致熔渣呈球状倒流,导致熔渣跑到熔池的前面,铁水和熔池不能清楚分辨,熔池观察困难;同时焊缝表面熔渣保护层较薄,焊接熔池得不到很好的保护,在金属结晶过程中有害气体容易进入熔池,导致焊缝成形后存在密集型气孔和条状夹渣等缺陷。在焊接底部焊缝时,由于重力作用铁水容易往焊缝中间堆积,使焊缝的余高难以控制。同时哈伯特焊丝的焊接参数调节范围较小,对参数精度的要求比较高。
四、焊接工艺评定的选取
焊接工艺评定、焊接施工措施方案或焊接作业指导书是焊接施工必须严格遵守的“法律”文件。在压力管道安装质保体系诸多控制点中;一般将焊接工艺评定设置为“停点”;不具备焊接工艺评定不得开焊。焊接工艺评定的内容、数量要能覆盖长输管道线路、联头、返修、不同壁厚及爬坡管段等各种焊接工况。焊接作业指导书依据焊接工艺评定来制定;焊接作业指导书中的焊接工艺参数应在焊接工艺评定规定的范围内。焊接作业指导书应由焊接技术人员向焊接施工班组交底;交底的内容包括:焊接工艺参数;工艺流程;质量要求;检验方法;焊接环境要求;施工安全要求等。
焊接方法是:焊条电弧焊加自保护药芯焊丝半自动焊;焊接方向:下向;每层焊工数:二至四人;层间温度:不低于八十摄氏度;焊后热处理:无;焊条烘干:按焊条生产厂家要求执行;焊丝烘干:无;根焊与填充焊时间间隔:不大于十分钟;填充、盖面焊丝外伸长度:二十至三十毫米。
清理措施清理工具:动力角向磨光机和钢丝刷;焊缝余高:焊缝表面不低于母材表面,焊缝余高一般不应超过两毫米,局部不超过三毫米,余高超过三毫米时,应进行打磨,打磨应与母材圆滑过渡,但不得伤及母材。必须清理焊层间的熔渣后,方可进行后续焊层的焊接,焊接接头必须打磨。
五、焊接环境控制
焊接环境直接影响焊接质量。当施焊环境出现下列任何一种情况,且无有效防护措施时禁止施焊。主要有:雨雪天气禁焊;大气相对湿度大于百分之九十禁焊;低氢型焊条电弧焊,风速大于每秒五米禁焊;酸性焊条电弧焊,风速大于每秒八米禁焊;自保护药芯焊丝半自动焊,风速大于每秒八米禁焊;气体保护焊禁焊,风速大于每秒两米禁焊;环境温度低于焊接工艺规程中规定的温度禁焊。
六、焊前及焊接检验检测控制
焊前焊接质检员应检查焊缝坡口表面状况、坡口角度、钝边、组对问隙、错边量等数据应符合工艺文件规定。监督施焊的全过程;检查焊接工艺的执行情况;发现问题及时处理或向有关人员反馈。每条焊缝焊完后;焊工应按要求将飞溅、熔渣及肉眼可见的缺陷等清除干净;自检合格后;按规定进行焊口标识并做好记录;交焊接质检员确认和专检。焊接质检员对焊工自检合格后的焊缝进行外观检查。需要无损检测的焊缝由焊接质检员根据规定的探伤比例、施焊外观质检情况和焊接作业指导书的规定进行无损检测委托;严禁焊前指定待探的焊口。对焊接咬边应予重视。焊接咬边将造成应力集中;而成为疲劳裂纹源;使管道早期疲劳断裂失效。目视法测量咬边深度只能由检验者凭经验来进行;对于内咬边的深度;通过x射线透照的方法来进行测量。咬边深度的测定;存在一定的误差。钢制管道焊缝咬边;应尽可能进行补焊、修磨;使焊缝与母材圆滑过渡;消除咬边对焊接接头性能的不利影响。
七、结束语
综上所谈,本文主要论述了油田长输管道中的焊接技术问题,通过技术人员的控制、焊接设备、焊材选用、焊接工艺的选用以及环境控制和焊接后质量检测等六个方面谈了如何确保长输管线的施工质量,希望本文所谈能对油田长输管线施工质量的提高带来帮助。
参考文献
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[2]李;长输管线高效焊接技术及焊机特点[J];焊接技术;2000年S1期
关键词:焊接;生产现状;技术
中图分类号:U671.8 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)32-0007-01
随着社会经济的快速发展,焊接技术也随之不断的创新与改革,这不仅有利于我国社会经济的快速发展,还有效的促进我国制造行业的快速发展,在我国现阶段,人们为了推动制造行业的发展,将许多先进的技术应用到制造行业中,焊接技术是制造行业应用较为广泛的技术,所以,本文就焊机技术的现状及未来的发展趋势进行分析与研究,以促进焊接技术在制造行业中快速发展。
1 我国当前焊接技术的发展现状
在我国现阶段,随着社会经济的快速发展,人们的生活水平在不断的提高,我国城市建设及社会发展的主要材料之一就是钢结构材料,人们对钢结构的材料质量要求也在不断的提高,因此在对钢结构进行加工的时候,对钢结构焊接技术要进行严格的控制,使之达到钢结构工程设计的相关规定。但是随着电子信息时代的快速发展,焊接加工技术被广泛的应用到各个行业中,从而有效的实现了焊接技术的自动化,这不仅加快了焊接技术的快速发展,而且更有效的提高了焊接的施工质量。在现阶段,焊接技术已经广泛的被应用到各个行业中,并且还充分的利用计算机技术对焊接过程中存在的应力变形及相关的问题进行控制。目前,人们已经对焊接技术创新进行了全面的分析与研究,以促进我国焊接技术的快速发展。
2 我国焊接技术的发展特点
焊接技术是一项综合性很强的工艺技术,焊接技术的发展与现代科技发展相辅相成,近二三十年焊接技术在我国得到了快速的发展,各种焊接技术不断的增多,真空、红外线、等离子物理、电子束、声学微、电子、超声等现代化科技技术在焊接技术方面得到了广泛的应用。焊接新技术不仅促进了焊接技术的快速发展,也奠定了焊接技术在制造行业的地位,并且有效的扩大了焊接技术的应用范围。
在我国现阶段,机械制造行业以及其他产业的主要制造技术就是焊接技术,焊接技术广泛的应用于家用电器、轻工纺织、部件、海洋工程、机车、汽车、船舶、特种设备、桥梁、建筑、矿山、冶金、煤炭、石化、航空航天、核能及电站等我国社会经济的各个行业中。焊接技术中渗透着现代化的科学技术,有效地促进了我国焊接技术的快速发展。
3 现代工业常用的高效焊接方法
3.1 气体保护焊
一般以气体作为电弧的媒介,并且保护焊接区及电弧的电弧焊就是气体保护焊,依据气体保护焊焊接效果的不同,分为非熔化极(钨极)惰性气体保护焊和熔化极气体保护焊。
3.2 电阻焊
在两电极之间压紧被焊接的焊件,并对其加以电流,使电流流经被焊接的焊件接触面以及焊件临近区域产生的电阻热效应将其加热至塑性状态或者融化,使焊件形成金属结合的一种方法叫做电阻焊。电阻焊一般广泛的应用于航空航天、汽车、家用电器及电子等行业中。
3.3 螺柱焊接
螺柱焊接一般按照焊接方式不同分为拉弧式和分为储能式两种,这两种焊接方式都是单面焊接。由于螺柱焊接不需要穿孔,所以螺柱焊接不漏气、不漏水,也不需要对非焊接面进行再次焊接或者加工。
3.4 磁控焊接
磁控焊接技术是近几年发展的新型焊机技术。磁控焊接一般使用外加磁场控制焊接的质量,磁控焊接具有投入成本低、效益高、耗能少及附加装置简单等提点,在国外有“无缺陷焊接”的美誉,所以,磁控焊接技术得到了广泛的应用,也引起了焊接工作人员的兴趣。
3.5 多电弧共熔池焊接
由于一个熔池上燃烧多个电弧,不仅可以提高总的焊接热量,还可以改变焊接热量的分布特点,能向熔池及焊接两侧面提供一定的热量和液体金属,有效地提高了焊接的速度及焊接的生产质量。
4 我国焊接技术在各个领域中的应用
4.1 在航空航天中的应用
众所周知,焊接技术性能可靠、焊接质量优良,在航空航天工业中被广泛的应用,在航空航天工业中焊接技术占全部工时的10%,航空航天领域中50%以上的连接部件使用的都是焊接技术。由于航空航天工业对材料的要求比较特殊,所以在航空航天种焊接技术应运而生,在现阶段,高能束流焊接技术及固态焊接技术在航空航天工业中应用比较多。其中在我国航空航天工业中最常用的先进焊机技术是搅拌摩擦焊、电子束焊及激光焊,焊接技术在航空航天技术中被广泛的应用,促进了航天航空业的快速发展。
4.2 汽车制造领域中的应用
在汽车制造领域中汽车的变速箱齿轮、汽缸、离合器、行星齿轮框架、后桥及发动机增压器涡轮等部件都使用的是电子束焊接技术;而汽车中的车身拼焊、零部件的焊件及框架结构主要使用的是激光焊接技术;在汽车制造领域中汽车的液压成型管附件、汽车车门预成型件、汽车地方车身支架、汽车轮毂及发动机引擎主要应用的也是搅拌摩擦焊接技术,由此可见,焊接技术广泛地应用于汽车制造领域。
4.3 船舶工业中的应用
高效焊接技术在船舶制造工业中具有至关重要的地位,高效焊接技术是一项专业性、技术性很强的系统工程,尤其是二氧化碳气体有效的保护半自动焊接技术的应用率达到60%~65%,高效焊接技术成为我国船舶制造工业中的关键技术之一。现阶段先进的船舶焊接技术是保证船舶制造质量、缩短船舶制造工期、降低船舶制造成本、提高船舶制造效率的有效途径,也可以有效地提高企业的经济效益。
5 我国焊接技术的发展趋势
我国焊接材料的产量在全世界位居首位,但是焊接产品的质量以及高品质焊接材料的生产与世界先进国家存在一定的差距,主要表现在以下几点:①对焊接材料预处理缺少专业的体系及技术,如对焊接原材料的筛选及检验,对焊接材料的混合均匀度及焊接预烧结处理等;②在工作中对于焊条药皮密实度的改善,就我国目前的油压式压涂机的具体工作性能来看,依旧存在很多不完善的方面,比如工作中由于对水玻璃加入量的加大,就会降低药皮在工作中的实际性能;③在实际的生产车间环境治理方面国外主要是以密闭的方式来进行熔炼焊剂工作中,但是从我国的现状来看,其主要是使用敞开式的生产方式;④在相关焊剂生产设备的自动化水平方面,对于焊剂的成形以及相关的颗粒度等方面依旧存在很大的差距;⑤在实际工作中的无铅连接材料以及技术应用方面,就目前我国的实际应用现状来看,与国际先进水平依旧存在很大差距,相关的钎焊理论与实践水平只在部分领域取得了一些成绩,也就是说,其发展应用的总体技术水平依旧不高,在以后的工作中要特别注意高端焊接产品以及特种助焊剂等方面的应用以提升工作。
6 结 语
在我国现阶段,随着焊接技术的快速发展,在促进社会经济快速发展的同时,也给人们的生活带来了便利,但是随着焊接材料的不断变化及焊接技术的快速发展,制造行业对焊接技术提出了更高的要求,同时,在现代化的社会中,焊机技术已经进入了数字化的时代,所以,我们应该尽可能地将先进的科学技术及理念应用在焊接技术中,加大焊接技术的研发力度,努力研发新的焊接技术及方法、发现新的焊接材料及焊接设备,进一步提高焊接机械化、安全可靠性及自动化水平,有效地促进我国焊接技术及制造行业的快速发展,提高经济效益。
参考文献:
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关键词:逆变;焊接电源;焊接技术
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.027
进入21世纪以来,社会正经历着多个方面的共同改革,其中不仅仅有基础的计算机技术和网络技术改革,还伴随着一定的信息技术改革,并且出现了最为先进的智能控制技术。而其中的很多内容都对焊接领域造成了最为直接的影响,同时带动了所有科学领域的全面发展,使得他们的研究方向有了本质上的改善。在焊接领域的发展当中,本身已运用了一定的新技术,而这些新技术的运用,除了给焊接领域形成了较大的发展空间,还使得焊接学科面临着新时代的各种挑战。而在焊接技术发展的过程中,出现了相当多的先进技术和材料。而焊接结构也在这个时期朝着全新的方向进行发展,整体的质量变得相当轻,而且体积也十分小,强度反而变得更高。此外,由于国内微电子技术和航天领域的不断发展,使得焊接技术必须具有较为稳定且焊接的飞溅必须十分小的特征,整体的质量也需要相当可靠,而这样的状况对整个焊接电源形成全新的发展要求[1]。
1 逆变焊接电源的发展状况
伴随着时代的发展,现代的自关断器件不断的增加,而其功率也在不断的提升当中,甚至涌现出了一些价格低效率高的开关器件,而在这些器件的驱动下,其中的保护模块进行了迅速的更新。弧焊逆变器属于当前时代的全新逆变器,其经历了最初的晶体管弧逆变器,一直发展到了现如今的效益晶体弧焊逆变器,并衍生出测全新的IGBT逆变器。而国际上相当有名的焊接公司都对这一逆变器进行了研究,并且将逆变焊机作为主要的研究对象和产品研制,尤其是西方国家,对于逆变焊机的市场争夺相当激烈。而我国现阶段的逆变焊机种类也十分多,其中不仅有基础的晶体管和场效应晶体管,而且包括了IGBT,它们被广泛的应用到了手弧焊机、CO2焊机和空气离子切割机当中。
现阶段,我国的产品发展已将IGBT作为了最为主要的逆变器发展方向,并且对于其中的产品优化有了相当大的关注度,已在当前的市场当中进行了全面的推广和应用。所出售的逆变焊机主要是小功率的逆变焊机,而对于大功率的逆变焊机开发,国内仍然没有较好的策略,并且相比于国外的逆变电源,国内依然有着相当大的差距。而且逆变技术的应用在焊接的领域当中还包括了电阻焊电源。通常而言逆变点焊机所包括的变压器十分小,而可以控制的精确度却相当高,能够用在实际的精密焊接当中具有相当大的发展潜力。伴随着80时代出现了逆变点焊机,西方国家项目推出了各种各样的焊接产品,并且广泛的应用在汽车、电子产品等领域,逐步建立起了以逆变点焊机器人为主的焊装线,使得逆变电阻和逆变电源能够投入实际的使用当中。
逆变电焊机主要被应用在较小功率的焊接当中,并且小功率的焊接点往往都会在实际的电子工业应用当中。但是逆变电源的发展依旧不成熟,需要进行深层次的研究和开发。而很多的逆变电源本身的体积十分小,重量也比较轻,能够实现较高的节能省材效果,由于整体的工作频率相当高,因而还需要具有较高的反应速度,进而实现良好的输出,切实改善整体的焊接工艺。因而在以后的发展当中,需要将逆变电源完全的运用在自动化和半自动化的焊接设备当中,进而使得更多的焊接设备在选择配套电源的时候选用逆变焊接电源[2]。
2 逆变焊接电源以及相关技术的发展
2.1 基础的开关元件优化
对于弧焊逆变器而言,功率开关元件属于它的核心部件,而且它对于逆变电源的基础设计和性能优化有着最为直接的影响。伴随着功率开关元器件的不断发展,弧焊逆变器成为了新时期主要的焊接工具,并且在功率开关元器件的基础上,进行着深层次的开发和优化。而它的多样化发展也使得逆变焊机能够进行多种容量以及特性上的开发,进而使得功率元器件可以朝着多样化的方向发展。而在这个时候,要想提高整个逆变电源的可靠性,必然需要选择一些性能较好、可靠性较好的开关元器件,进而简化当前逆变电源当中的电路设计,充分解决现阶段的逆变焊机大功率的设计难点,进而提高逆变电源的可靠性。从当前的功率元器件发展来看,晶体管式的弧焊逆变器将会逐渐的退出市场,并且完全被最新的IGBT弧焊逆变器所代替。而功率的开关元器件也在这个时期朝着相当高的容量化和集成化发展,并且所具有的功能会相当多,很容易实现完全的控制。
2.2 磁性材料的相关发展
在高频率的弧焊逆变器当中,经常会使用到一定的磁性器件,而这些磁性器件往往有着相当多的全新特点,并且磁性电流往往都是一些非正弦的,其中的磁化效果很可能并不是对称的。而在某些电路当中需要采取一定的去磁措施,如果磁性材料在较高的频率当中运行,则其中的结构以及设计工艺都需要进行深层次的完善,而对于这一方面的内容,我国并没有很好的了解还需要进行深层次的拓展。最后,由于大功率弧焊逆变器在使用的过程中,经常会运用到高频率的变压器,而它的磁化工作本身不太对称,因而对于变压器的要求相当高。
3 结语
逆变焊接电源以及相关的焊接技术在时代的发展当中,必然会得到最为广泛的应用,并为当前的焊接产生最为高效的推动作用。
参考文献:
【关键词】复合钢板焊接;接头断裂;分析
前言
复合钢板以其高耐磨性、良好的耐冲击性、较好的耐热性和耐腐蚀性、选择面广、适应性强、方便加工及高性价比等抗磨材料中的优势,被广大厂矿企业所采用。但在使用的过程中曾出现过焊接接头断裂现象不容忽视。需要加以分析和改进,以保证使用的安全性和使用寿命。
一、复合钢板的焊接技术分析
复合钢板是由不锈钢、镍基合金、铜基合金或钛板为复层,珠光体钢为基层,以爆炸焊、复合轧制、堆焊等方法制成的双金属板材。复合钢板的基层应满足接头强度和刚度的要求,复层应满足耐蚀等要求。为了保证复合钢板不失去原有的综合性能,对基层和复层必须分别进行焊接。其焊接性、焊材选择、焊接工艺等由基层、复层材料决定。基层和复层交界处的焊接属异种钢焊接,其焊接性主要取决于基层和复层的物理性能、化学成分、接头形式、填充金属成分。
1、焊接方法
根据复合钢板材质、接头厚度、坡口尺寸及施焊条件等确定焊接方法,通常有焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、C02气体保护焊及等离子弧焊等。目前常用钨极氩弧焊或焊条电弧焊焊接复层.用埋弧焊或焊条电弧焊焊接基层。
2、坡口形式
对接接头坡日形式可采用V形、X形、v和U联合形坡口。也可以在接头背面一,段距离内进行机械加工,去掉复层金属,以确保焊基层焊道时不使基层焊肉焊到复层上。一般尽可能采用x形坡口双面焊,先焊基层,再焊过渡层,最后焊复层。以保证焊接接头具有较好的耐腐蚀性。同时考虑过渡层的焊接特点,尽量减少复层一侧的焊接工作量。角接接头坡臼形式是无论复层位于内侧或外假,均先焊接基层。复层位于内侧时,在焊复层以前应从内倒对基层焊根进行清根。复层位于外侧时,应对基层最后焊道进行修磨光。焊复层时,先焊过渡层。再焊复层。当复层金属的熔化温度高于基层钢的熔化温度,而且两种金属在冶金上不相容时,复层金属必须采用衬垫以保持复层的完整性。在基层焊完后,用角焊缝将衬垫与复层焊接起来。
3、焊接时的注意事项
1)在进行装配的时候点焊只能在基础层上面进行,不管是焊接还是点焊都需要对复层实施必要的保护,避免碳钢对复层的污染。特别要注意的是,经过打磨的碳钢砂轮不能在经复层使用。2)针对需要返修的复合层焊接或者是过渡层焊接,只能用砂轮来打磨和清除缺陷,避免不锈钢和碳钢的渗入。3)对焊接影响最大的就是不锈钢复合板,因此,在装配的时候应该严格控制坡口的错位。4)对不锈钢复合板进行焊接时最重要的一点就是碳钢混入不锈钢焊缝里或复层不锈钢混入碳钢焊缝中:在对基层进行焊接时应该注意不能使复层熔化,使用自动埋弧焊接的时候应该更加小心,把靠近复层的自动埋弧焊变为焊条电弧焊;在对过渡层进行焊接的时候要注意的是,基层和复层的结合处的熔合情况:在对过渡层进行复层焊之前要首先进行铁离子检测,不合格时就应该砂轮打磨再进行检测。在焊接的同时应注意飞溅的碳钢杂物进入到不锈钢焊缝中。5)不能用低合金焊材和碳钢焊材在复层焊缝、过渡层焊缝以及复层母材上面进行焊接。对过渡层进行焊接时应注意基层母材、基层焊缝、复层母材,而且要注意的是应该铺满基层母材和基层焊缝。
二、复合钢板焊接接头断裂的原因分析
1、断裂原因
1)材料不合格。分析认为,冲击功不合格与钢板爆炸复合后的热处理工艺以及执行热处理工艺过程中出现的某些偏差有关,如恒温温度或冷却速度不均匀等,表现为其金相组织不均匀,有的区域珠光体呈正常的块状分布,而有的区域珠光体则呈网状分布。相对于铁素体,珠光体相的塑性韧性较低,若其连成网状,则会降低母材组织的冲击韧性。2)校圆时复层未焊,复层剔除深度和宽度不够,坡口根部存在应力集中。3)施焊时的环境温度较低,增加了材料的脆断敏感性。
2、硬度问题能谱分析
按不同材料检号及规格,共选取了18组试样的冲击试验。由于筒节断裂是在基层焊接完成后的校圆阶段发生,当时20台换热器的筒节全部卷制完成。因此,进一步的检验只能在筒体两端的开孔位置取样,筒体上开孔的最大直径为φ250mm,故无法进行完整的力学性能试验。取样前重新调整,以便对不同的材料检号取样。结果表明,与断裂的2个筒节具有相同材料检号的另外4个筒节的冲击功全不合格,单值最高为42J,最低为17J。18组试验中有10组合格,8组不合格,其中数量最大的(16+3)mm和(12+3)mm两批钢板试样的冲击功有合格的也有不合格的。此外,对厚度为(16+3)mm和(24+3)mm复合钢板在不同部位取样做冲击试验发现,同一张钢板板头位置试样的横向平均冲击功几乎是板中间部位试样的3倍。对同一部位的纵、横向冲击韧性进行比较试验,结果表明,纵向平均冲击功大约比横向平均冲击功高1倍。从断裂的筒节上取样进行金相检验,基层16MnR的金相组织除带状组织明显外,未见其它异常,晶粒度为8级。冲击试样的金相组织观察表明,其珠光体呈网状分布,这说明母体组织不均匀,表现为冲击功相差较大。在扫描电镜下观测到的断口形貌。从断口的低倍形貌可以看出,裂纹起源于右侧表面,即复层刨削后的坡口根部位置。且裂纹起始阶段有明显的撕裂现象,其微观形貌为韧窝特征。其它区域主要为裂纹的快速扩展区,其微观形貌为解理特征,宏观上表现为光亮区域。
能谱分析结果也表明,裂纹起源于复层,扩展过程中又从复层穿入基层,最终导致断裂。
3、改进措施
通常情况下,不合格的材料将被判报废。由于该批材料不合格的主要原因是爆炸复合后的热处理工艺及其热处理过程不当,其力学性能中仅0℃冲击功不合格,金相组织观察也未发现过烧等组织缺陷,因此,采用重新进行热处理的办法恢复其组织与性能。正火是将材料重新加热到完全奥氏体化后空冷的热处理工艺,热处理后可获得新的先共析铁素体和珠光体组织,能切断材料原有组织的遗传性,消除原材料中的粗大组织。为此,进行了正火热处理试验。试验结果表明,采用正火热处理极大地改善了材料的冲击韧性,其各项性能均满足标准要求。
考虑到在正火热处理试验后,材料的抗拉强度已达到标准要求的最低抗拉强度。因此,在制定热处理工艺时,将恒温阶段的温度降低了15℃,以确保材料的强度符合标准要求。对换热器筒节的正火处理共进行了4炉,每炉带2块母材试板,试板从断裂的筒节上切取。根据由随炉试板制备的试样所做的冲击试验结果,经正火处理后筒节材料的冲击功提高了2-5倍,取得了良好的效果。
结语
复合钢板具有良好的耐腐蚀性,它既节约了不锈铜的材料又保证了产品的质量。因此,被广泛的应用到实际的工作施工当中,水利、冶金、食品工业、核工业、石油化工等领域都有大量的应用。在复合钢板爆炸焊接中,应严格按标准规范要求执行。用复合钢板制造各种设备时,刨削复合层要彻底。控制焊接环境温度,使其超过5℃,以避免材料产生低温脆断。
参考文献:
[1] 何奖爱,王玉伟,刘云秋 离心铸造复合钢板力学性能及微观组织的研究-材料科学与工艺 2009,8(4)