減少焊接應(yīng)力和焊接變形的方法.doc

減少焊接應(yīng)力和焊接變形的方法（1）采用適當(dāng)?shù)暮附映绦?，如分段焊、分層焊?（2）盡可能采用對稱焊縫，使其變形相反而抵消； （3）施焊前使結(jié)構(gòu)有一個和焊接變形相反的預(yù)變形； （4）對于小構(gòu)件焊前預(yù)熱、焊后回火，然后慢慢冷卻，以消除焊接應(yīng)力。合理的焊縫設(shè)計(jì)（1）避免焊縫集中、三向交叉焊縫； （2）焊縫尺寸不宜太大； （3）焊縫盡可能對稱布置，連接過渡平滑，避免應(yīng)力集中現(xiàn)象； （4）避免仰焊。 空冷氬弧焊槍的設(shè)計(jì)與制造通過對目前普遍使用的水冷氬弧焊槍結(jié)構(gòu)的分析研究，在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，自行設(shè)計(jì)、制造出了一種簡單、方便、可用于無水冷場合作業(yè)的空冷氬弧焊槍。工藝試驗(yàn)表明，該焊槍性能穩(wěn)定，用此焊槍焊出的焊縫成形良好，符合預(yù)期的設(shè)想。關(guān)鍵詞空冷氬弧焊槍設(shè)計(jì) 1.前言氬弧焊是利用氬氣作保護(hù)氣體的氣體保護(hù)電弧焊。焊接時電弧在電極與焊件之間燃燒，氬氣使金屬熔池、熔滴及鎢極端頭與空氣隔絕。它是利用鎢電極與工件間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材及填充金屬的一種焊接方法。焊接時保護(hù)氣體從焊槍的噴嘴中連續(xù)噴出，在電弧周圍形成氣體層(層流狀態(tài))隔絕氣體起到保護(hù)作用，從而獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫。作為氬弧焊機(jī)重要組成部分之一的氬弧焊槍，其作用是夾持鎢極、傳異焊接電流和輸送保護(hù)氣。焊槍按冷卻方式的不同，可分為水冷式和氣冷式兩種。目前在教學(xué)、科研和實(shí)際生產(chǎn)中使用較多的是水冷式焊槍。此類焊槍帶有一個進(jìn)水管和一個出水管，焊接時通水，通過水的循環(huán)將熱量帶走，從而使焊槍的溫度降低而起到冷卻作用。水冷式焊槍通常要將焊接電纜裝入通水管中作成水冷電纜，只有這樣，才有可能提高施焊時的電流密度，減輕電纜重量，但卻因此增加了制造上的困難，成本因此大大提高。更有甚者，有些場合無冷卻水，這就給焊接施工人員提出了難題。為了彌補(bǔ)現(xiàn)有水冷焊槍上述這些方面的不足，我們自行設(shè)計(jì)并制造出了一種空冷氬弧焊槍，這種焊槍的主要特點(diǎn)是無需冷卻水，結(jié)構(gòu)簡單，能很方便地應(yīng)用于現(xiàn)場安裝，以及無氬弧焊機(jī)的情況下使用。因?yàn)椋捎梦覀冊O(shè)計(jì)制造的焊槍只須一臺常規(guī)直流弧焊機(jī)，再配以供氣系統(tǒng)，即可進(jìn)行焊接操作，大大降低了對設(shè)備的要求，由此降低了成本。目前，市場上一套氬弧焊設(shè)備所需的費(fèi)用達(dá)萬余元，而一臺普通的直流焊機(jī)的價格僅為其一半左右，單從這一點(diǎn)上說，其市場前景看好，如推廣使用，將會帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。2.焊槍的設(shè)計(jì)為使設(shè)計(jì)的焊槍盡可能滿足要求，在設(shè)計(jì)過程中，我們主要從結(jié)構(gòu)及材料選擇兩方面進(jìn)行綜合考慮。設(shè)計(jì)出的空冷氬弧焊槍結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示：圖1空冷氬弧焊槍結(jié)構(gòu)示意圖1.壓緊蓋2.電極夾頭3.主體4.噴嘴5.手柄6.氣閥7.導(dǎo)氣管8.電極接頭該焊槍主要由主體、壓緊蓋、電極夾頭、噴嘴、手柄等幾部分組成。為了降低制造成本和減少加工上的困難，噴嘴采用市場上購買的現(xiàn)成品(與目前氬弧焊槍通用)。設(shè)計(jì)時為了提高保護(hù)效果，原則上應(yīng)使噴嘴上部(即主體內(nèi))有較大的空間作緩沖室，以降低氣流的初速。選用的噴嘴其下部斷面不變的圓柱形通道越長、近壁層流層越厚，保護(hù)效果越佳；通道直徑越大，保護(hù)范圍越寬?；诖丝紤]，在主體下部應(yīng)開有12個均勻分布的直徑為1mm的小孔，如圖2所示。為了電極夾頭能可靠夾緊鎢極，并對準(zhǔn)中心，電極夾頭下端均勻地開有三條寬為1mm的銑刀槽，如圖3所示。圖2(a)主體下部的12個1mm的小孔分布(b)電極夾頭下端的三條銑刀槽圖3工藝試驗(yàn)試板及接頭形式，(a)堆焊，(b)對接此外，為使焊槍能與多種直徑的鎢極配合使用，使其工作范圍擴(kuò)大，可根據(jù)需要，電極夾頭下端的直徑可設(shè)計(jì)成2、3、4、5mm等多種規(guī)格。壓緊蓋的長軸可設(shè)計(jì)成短、中、長三種規(guī)格，以節(jié)約使用貴重的鎢電極。最后，按此設(shè)計(jì)方案，我們成功地制造出了所需的空冷氬弧焊槍(實(shí)物圖略)。3.焊槍的使用與維護(hù)(1)本焊槍可與各種直流焊機(jī)(如硅整流弧焊機(jī))等配套使用。焊接時宜采用直流正極性接法(焊槍接負(fù)，工件接正)。電流工作范圍大致為30250A左右，電流大小的調(diào)節(jié)與直流焊機(jī)的電流調(diào)節(jié)相同。氬氣由氬氣瓶流出，中間通過減壓器、流量計(jì)，最后通入到焊槍。(2)根據(jù)實(shí)際焊接時所需要的焊接電流大小，選定電極夾頭及鎢極直徑，鎢極伸出噴嘴的尺寸與常規(guī)施焊時大致相同。(3)直流焊機(jī)和焊槍本身都不具備引弧系統(tǒng)，焊接前應(yīng)事先準(zhǔn)備好一塊尺寸合適的引弧板(材料為紫銅)，待電弧引燃，并穩(wěn)定燃燒后，再移向所需施焊的結(jié)構(gòu)上焊接。(4)由于焊接時采用接觸式引弧，在一定程度上易造成鎢極損耗加快，所以應(yīng)經(jīng)常注意鎢極的磨損情況，特別注意被焊工件上是否夾鎢，以免產(chǎn)品中產(chǎn)生缺陷。(5)經(jīng)常注意絕緣情況，避免觸電等事故。(6)使用一段時間后，應(yīng)檢查保護(hù)氣體的流暢性，以防止氣流不暢、漏氣等情況發(fā)生。4.工藝試驗(yàn)本文最后還進(jìn)行了有關(guān)的工藝試驗(yàn)。具體是在1Cr18Ni9Ti不銹鋼上分別進(jìn)行了堆焊及試板對接試驗(yàn)。試樣尺寸規(guī)格如下圖所示(圖4)，試樣厚度為=1.5mm。實(shí)驗(yàn)是在ZXG-250型硅整流弧焊機(jī)上進(jìn)行。為準(zhǔn)確測定焊接時的工藝規(guī)范參數(shù)，我們在焊接回路中連上了電流表和電壓表。焊接時記下的規(guī)范參數(shù)值如表1。表1試板焊接規(guī)范參數(shù)值鎢極直徑(mm)焊接電流(A)焊接電壓(V)氬氣流量(l/h)焊接速度(mm/s)2.040165005.4觀察表明，焊接過程中電弧穩(wěn)定，電流、電壓的波動非常小，氣體保護(hù)效果好，焊縫成形美觀，焊接接頭質(zhì)量良好，該焊槍可在實(shí)際生產(chǎn)中推廣使用。焊接切割支持系統(tǒng)切割工藝包括熱切割方法種類及特性描述、氣割工藝（各 種金屬切割特性參數(shù)；氧乙炔切割參數(shù)；氧丙烷切割參數(shù)；焊割炬參數(shù)）、電弧切割工藝（碳弧氣刨用碳棒的型號和規(guī)格、碳弧氣刨工藝參數(shù)、水下切割工藝參數(shù)）、等離子弧切割工藝（等離子切割參數(shù)、等離子弧切割工藝參數(shù)等）、激光切割工藝（各種材料CO2激光器切割性、切割用激光器種類和主要技術(shù)參數(shù)、激光切割不同材料的切割條件）。 該軟件系統(tǒng)為焊接技術(shù)人員提供了大量的數(shù)據(jù)和知識，為焊接技術(shù)人員的實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)提供了極大的幫助。軟件的查詢界面清晰明了，對于技術(shù)人員來說，使用軟件就象瀏覽網(wǎng)站一般簡單、方便。 該軟件有單機(jī)版和網(wǎng)絡(luò)版兩種形式，單機(jī)版滿足技術(shù)人員個人使用之目的，而基于WEB的網(wǎng)絡(luò)版形式，則充分提高了企業(yè)資源共享程度，使技術(shù)人員能夠在局域網(wǎng)內(nèi)共享該軟件的各種功能，只需在服務(wù)器安裝該軟件，每個技術(shù)人員均可利用瀏覽器進(jìn)行瀏覽和使用，安裝維護(hù)方便。焊接切割支持系統(tǒng)切割工藝包括熱切割方法種類及特性描述、氣割工藝（各 種金屬切割特性參數(shù)；氧乙炔切割參數(shù)；氧丙烷切割參數(shù)；焊割炬參數(shù)）、電弧切割工藝（碳弧氣刨用碳棒的型號和規(guī)格、碳弧氣刨工藝參數(shù)、水下切割工藝參數(shù)）、等離子弧切割工藝（等離子切割參數(shù)、等離子弧切割工藝參數(shù)等）、激光切割工藝（各種材料CO2激光器切割性、切割用激光器種類和主要技術(shù)參數(shù)、激光切割不同材料的切割條件）。 該軟件系統(tǒng)為焊接技術(shù)人員提供了大量的數(shù)據(jù)和知識，為焊接技術(shù)人員的實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)提供了極大的幫助。軟件的查詢界面清晰明了，對于技術(shù)人員來說，使用軟件就象瀏覽網(wǎng)站一般簡單、方便。 該軟件有單機(jī)版和網(wǎng)絡(luò)版兩種形式，單機(jī)版滿足技術(shù)人員個人使用之目的，而基于WEB的網(wǎng)絡(luò)版形式，則充分提高了企業(yè)資源共享程度，使技術(shù)人員能夠在局域網(wǎng)內(nèi)共享該軟件的各種功能，只需在服務(wù)器安裝該軟件，每個技術(shù)人員均可利用瀏覽器進(jìn)行瀏覽和使用，安裝維護(hù)方便。淺談焊接安全操作隨著生產(chǎn)的發(fā)展，焊接技術(shù)的應(yīng)用愈來愈廣泛。與此同時，伴隨著各種各樣的不安全、不衛(wèi)生因素的出現(xiàn)，焊接工作也嚴(yán)重地威脅著焊工及其它生產(chǎn)人員的安全與健康。其主要危害如下：1、焊接切割工作過程中需要與易燃易爆氣體、壓力容器和電機(jī)電器接觸；2、焊接過程會產(chǎn)生有毒氣體、有害粉塵、弧光輻射、噪聲和射線等。 上述危害因素在一定條件下可能引起爆炸、火災(zāi)、燙傷、中毒、電光性眼炎和皮膚病等職業(yè)病癥。此外還可能危及設(shè)備、廠房和周圍人員安全，給國家和企業(yè)帶來不應(yīng)有的損失。許多重大、特大事故是由于焊接切割作業(yè)人員違章操作造成。 本文論述了日常較廣泛應(yīng)用的氣焊、焊條電弧焊的特點(diǎn)、危害及安全操作。 氣焊 1、特點(diǎn)及危害 氣焊具有設(shè)備簡單、操作方便、使用靈活、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。因此，在各工業(yè)部門的制造和維修中應(yīng)用比較廣泛。但此過程需利用可燃?xì)怏w（C2H2、液化石油氣和H2等）、助燃?xì)怏w（O2）及高壓氣瓶（氧氣瓶、乙炔瓶等）。如果焊接設(shè)備和安全裝置有故障，或者操作人員作業(yè)時違反安全操作規(guī)程，都可能引起爆炸和火災(zāi)等事故。 2、使用安全要求 1)、工業(yè)用乙炔中常含有磷化氫（PH3）、硫化氫（H2S）等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不但容易引起爆炸，而且焊接時，其中的硫和磷可能轉(zhuǎn)移到焊縫金屬中，使焊縫的機(jī)械性能發(fā)生改變，冷脆、熱裂傾向增加，焊縫質(zhì)量難以保證。因此按容積計(jì)算，要求乙炔中PH3的含量不得超過0.2%；H2S的含量應(yīng)小于0.1%。 2)、氣瓶在保管和使用過程中，避免日光曝曬，遠(yuǎn)離明火和熱輻射。3)、焊接過程中，放氣速度不應(yīng)太快，避免氣體流經(jīng)閥門時產(chǎn)生靜電火花。 4)、乙炔瓶應(yīng)垂直立放，嚴(yán)禁臥放。 5)、氣瓶應(yīng)根據(jù)國家氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程要求進(jìn)行定期技術(shù)檢驗(yàn)，嚴(yán)禁超期使用。 6)、操作人員應(yīng)接受安全技術(shù)培訓(xùn)持證上崗。 7)、焊炬在使用前必須進(jìn)行檢查，包括射吸情況、橡皮管與接頭連接情況、是否漏氣、氣體各通路是否潔凈等，檢查正常后方可進(jìn)行點(diǎn)火操作。使用過程中，防止發(fā)生回火，一旦發(fā)生回火應(yīng)迅速關(guān)閉乙炔調(diào)節(jié)閥，同時關(guān)閉氧氣調(diào)節(jié)閥。 焊條電弧焊 1、特點(diǎn)及危害 焊條電弧焊是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的焊接方法，其重要原因是電弧能有效而簡便地把電能轉(zhuǎn)換成焊接過程所需要的熱和機(jī)械能。同時焊條電弧焊用手工操縱焊條進(jìn)行焊接，可以進(jìn)行全位置焊接；焊接設(shè)備輕便、搬運(yùn)靈活，適用于各種金屬材料、各種厚度、各種結(jié)構(gòu)形狀的焊接。但由于其特殊性會存在以下不安全因素： 1)、電弧弧柱中心溫度高達(dá)60008000，焊條、焊件和藥皮在高溫作用下，發(fā)生蒸發(fā)、凝結(jié)和氣體，產(chǎn)生大量煙塵； 2)、電弧周圍空氣在弧光強(qiáng)烈輻射作用下，會產(chǎn)生臭氧、氮氧化物等有毒氣體； 3)、飛濺、電焊機(jī)線路故障或燃料容器管道補(bǔ)焊防爆措施不當(dāng)，會引起爆炸和火災(zāi)事故。 4)、焊接設(shè)備空載電壓高于人體所能承受的安全電壓，易發(fā)生觸電事故。 2、使用安全要求1)、電焊機(jī)必須有獨(dú)立的專用電源開關(guān)，禁止多臺焊機(jī)共用一個電源開關(guān)；2)、電焊機(jī)防止碰撞、受潮或劇烈振動；3)、電焊機(jī)外露的帶電部分應(yīng)有完好的防護(hù)裝置，不帶電的外殼應(yīng)接地，嚴(yán)禁超負(fù)荷使用；4)、焊接電纜外皮完整、絕緣良好、應(yīng)使用整根導(dǎo)線；5)、電焊鉗必須有良好的絕緣性、隔熱能力，嚴(yán)禁將過熱的焊鉗浸在水中冷卻后立即使用；6)、焊接作業(yè)時，場所應(yīng)有通風(fēng)除塵設(shè)施，可燃、易爆物質(zhì)距作業(yè)點(diǎn)火源應(yīng)不小于10m；7)、焊接作業(yè)人員應(yīng)穿戴好勞動保護(hù)用品，加強(qiáng)自身的防護(hù)，保證自身安全。 結(jié)論 綜上所述，由于焊接過程存在潛在的危險(xiǎn)，為此對從事該作業(yè)人員應(yīng)嚴(yán)格要求，必須對其進(jìn)行相應(yīng)的、專門的安全技術(shù)理論學(xué)習(xí)和實(shí)際操作訓(xùn)練，提高此類作業(yè)人員的安全技術(shù)素質(zhì)，并經(jīng)考核合格取得安全技術(shù)操作證后方準(zhǔn)獨(dú)立作業(yè)；同時通過培訓(xùn)使他們了解焊接生產(chǎn)特點(diǎn)、焊接操作基本原理及焊接工藝、工具的安全使用；嚴(yán)格執(zhí)行安全規(guī)程和實(shí)施防護(hù)措施，保證安全生產(chǎn)，避免發(fā)生事故。硬面堆焊技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用硬面堆焊就是對耐磨部件表面硬化處理的過程。采用高硬度的藥芯焊絲和WD-BX1型專業(yè)明弧平焊焊接設(shè)備進(jìn)行表面堆焊，從而使耐磨部件表面形成比母材材質(zhì)更耐磨的高鉻復(fù)合碳化物，并能夠使該高鉻碳化物與母材很好的結(jié)合成一個整體。采用這種技術(shù)會節(jié)約采購成本的50%以上，有效生產(chǎn)使用時間是原新品的2倍以上。例如：企業(yè)購置新品進(jìn)行生產(chǎn)活動，在耐磨件磨損到最佳生產(chǎn)效率以下時（磨損量約占新品總重量的一小部分），企業(yè)就會報(bào)廢該部件重新購置，那么余下的大部分報(bào)廢處理不經(jīng)濟(jì)，增加采購費(fèi)用，加重企業(yè)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因?yàn)椴捎糜裁娑押讣夹g(shù)可以降低采購費(fèi)用，又能延長耐磨部件的使用壽命，在各個行業(yè)得到了廣泛的關(guān)注與應(yīng)用。下面就各個行業(yè)的實(shí)際情況，介紹硬面堆焊技術(shù)的應(yīng)用。1、鋼鐵行業(yè)硬面堆焊技術(shù)的應(yīng)用 鋼鐵廠的耐磨部件工作環(huán)境非常惡劣。生產(chǎn)過程中溫度高，冷熱循環(huán)頻繁，使耐磨設(shè)備加速磨損，增加鋼鐵廠的維修成本及工作人員的勞動強(qiáng)度。例如鋼鐵廠中的連鑄輥是連軋機(jī)的主體，在生產(chǎn)過程中，連鑄輥通過產(chǎn)生擠壓力來使鋼坯成型。此種工作原理使連鑄輥受到鋼坯的高溫及反作用力的影響，就會使連鑄輥的表面產(chǎn)生非疲勞性裂紋，可以直觀看清，甚至成片狀脫落。給生產(chǎn)運(yùn)行帶來極大的不便，影響生產(chǎn)效率，甚至造成停產(chǎn)。很多鋼鐵廠深知，購買新品交貨工期長，而且生產(chǎn)成本也提高了一半以上。以連軋機(jī)中的一個連鑄輥為例，當(dāng)該輥磨損到最佳生產(chǎn)率以下時，實(shí)際消耗不足整體輥?zhàn)拥?/10，那么9/10的鑄輥報(bào)廢處理不經(jīng)濟(jì)。所以鋼鐵廠大都采用硬面堆焊技術(shù)，在報(bào)廢的輥?zhàn)颖砻娑押赣裁婧辖穑钡蕉训捷佔(zhàn)釉砻娉叽?。這樣，一來可以降低生產(chǎn)成本的一半以上，二來縮短恢復(fù)生產(chǎn)的時間，另外，過鋼量增長810倍，經(jīng)濟(jì)合理。2、水泥生產(chǎn)企業(yè)硬面堆焊技術(shù)的應(yīng)用 目前新型干法生產(chǎn)線在我國蓬勃發(fā)展，立式磨機(jī)以它的低能耗被廣泛應(yīng)用到水泥生產(chǎn)線中。例如：生料粉磨、熟料粉磨、煤粉粉磨以及礦渣粉磨。立式磨機(jī)（通常稱為立磨）因此成為相關(guān)企業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，從而也應(yīng)運(yùn)而生很多服務(wù)項(xiàng)目。立式磨機(jī)的磨輥輥套及磨盤襯瓦的硬面堆焊工程服務(wù)就是其中一項(xiàng)。 提高磨輥輥套及磨盤襯瓦的耐磨性，已經(jīng)成為應(yīng)用立磨水泥生產(chǎn)企業(yè)的硬性指標(biāo)。因?yàn)榱⑹侥C(jī)是水泥生產(chǎn)企業(yè)的重要生產(chǎn)設(shè)備之一。但磨輥輥套及磨盤襯瓦的磨損是主觀存在的，磨損到一定程度，耐磨部件因表面缺失、變形，使部件間隙加大，不能進(jìn)行很好的研磨，從而降低生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)能耗，甚至不能進(jìn)行生產(chǎn)。 根據(jù)目前水泥市場的可觀利潤，停產(chǎn)一天將會對大型水泥生產(chǎn)企業(yè)造成至少幾十萬的純利潤損失。盡快提高生產(chǎn)效率，或盡快恢復(fù)生產(chǎn)是迫在眉捷的。因?yàn)椴捎酶鼡Q新品的維修方式，需要大量采購費(fèi)用，而且供貨周期比較長，若在水泥生產(chǎn)企業(yè)非計(jì)劃性的維修中，顯得遠(yuǎn)水解不了近渴。所以“救急性服務(wù)硬面堆焊”是廣大應(yīng)用立式磨水泥業(yè)主的理想選擇。 水泥生產(chǎn)企業(yè)的耐磨件硬面堆焊，服務(wù)形式可以多樣化，即可以拆下來運(yùn)到堆焊修復(fù)工廠去進(jìn)行堆焊修復(fù)，也可以在不解體磨機(jī)的情況下進(jìn)行磨內(nèi)補(bǔ)焊。以水泥生產(chǎn)企業(yè)的生料磨為例：由于國內(nèi)的水泥生產(chǎn)線趨于大噸位化，所以立式磨的外形尺寸也會相應(yīng)加大，以迎合生產(chǎn)量。磨盤外徑尺寸大部分不小于3米。由于磨內(nèi)空間大，WD-BX1型便攜式焊接設(shè)備輕而易舉的就可以架設(shè)進(jìn)磨內(nèi)，也可多臺架設(shè)。進(jìn)行磨輥輥套及磨盤襯瓦的硬面堆焊。從而節(jié)約了大量拆卸費(fèi)用，減輕工人勞動強(qiáng)度，縮短了檢修工期。尤其是在水泥生產(chǎn)企業(yè)沒有備件的情況下，這種在磨內(nèi)進(jìn)行堆焊的技術(shù)更是水泥業(yè)主的最寵，對比新備品，費(fèi)用低、工期短、耐磨壽命可提高2倍以上。是水泥生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)首選。 國產(chǎn)或進(jìn)口的立式磨機(jī)，在國內(nèi)應(yīng)用頗多。立磨輥套及襯瓦的母材材質(zhì)大體有以下幾種：高鉻鑄鐵、鎳鉻合金等，這些材料都適合表面堆焊，但必須選用專業(yè)焊接設(shè)備及專用焊材。分析立磨耐磨件的磨損原因，有原料進(jìn)料時，對設(shè)備的沖擊，以及在磨輥與磨盤接觸邊緣與物料產(chǎn)生的剪切力，加上磨機(jī)在粉磨物料時受到的反作用力，使耐磨件表面溝壑與凸棱交替變換，使耐磨件表面尺寸變小，增加間隙，影響生產(chǎn)效率。采用沈陽威德焊接的堆焊技術(shù)，可以堆焊分體式部件、平面部件、錐形部件。如錐形磨輥磨損嚴(yán)重，并且在大頭已經(jīng)磨平的情況下，采用沈陽威德焊接的專業(yè)技術(shù)進(jìn)行過渡耐磨層，防止母材與耐磨層結(jié)合不緊密，在運(yùn)行中使耐磨層脫落。 在磨內(nèi)進(jìn)行堆焊技術(shù)經(jīng)濟(jì)、輕松、合理，已被廣泛應(yīng)用。 3、電廠硬面堆焊技術(shù)的應(yīng)用 火力發(fā)電是國內(nèi)電力行業(yè)的佼佼者，也是由于中國煤資源分布廣泛的結(jié)果?；鹆Πl(fā)電大都燃燒煤粉褂昧僥蟹勰悍邸捎諉褐實(shí)撓跋歟粵某寤饕蠶嗟毖現(xiàn)亍夯誦惺保饕墻嚎榧昂罅吭又實(shí)拿焊墑蟹勰費(fèi)埂奔湓誦校醯謀礱婊岢魷止盜圩茨穡癱礱婊嵩謨肽踅喲娉魷摯澩笤?11公分的環(huán)形溝槽，使磨煤機(jī)工作效率越來越低，加大能耗。 此時采用硬面堆焊技術(shù)，對磨輥及磨盤表面進(jìn)行堆焊，使耐磨件表面形成耐磨層，各種性能指標(biāo)均優(yōu)于新鑄造品，這也是由于鑄造工藝本身決定的。 其實(shí)硬面堆焊技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，如礦山、食品、鑄造等等由于貴網(wǎng)絡(luò)雜志篇幅寶貴，故以上所列舉的行業(yè)非常有限，有機(jī)會再做交流。陶瓷的焊接隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，陶瓷的組成、性能、制造工藝和應(yīng)用領(lǐng)域已發(fā)生了根本性的變化，從傳統(tǒng)的生活用陶瓷發(fā)展成為具有特殊性能的功能陶瓷和高性能的工程陶瓷，在現(xiàn)代社會中發(fā)揮了重要的作用。由于陶瓷的脆性很大，不宜做成復(fù)雜的和承受沖擊載荷的零件。因此，必須采取連接技術(shù)來制造復(fù)雜的陶瓷件以及陶瓷和金屬的復(fù)合件。這就涉及到陶瓷與陶瓷以及陶瓷與金屬的焊接問題。不論陶瓷與金屬焊接，還是用金屬填充材料焊接陶瓷與陶瓷時都存在陶瓷/金屬界面的結(jié)合問題。由于陶瓷與金屬在電子結(jié)對、晶體結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、熱物理性能以及化學(xué)性能等方面存在明顯的差別，因此要實(shí)現(xiàn)陶瓷/金屬界面的冶金結(jié)合是非常困難的,用常規(guī)的焊接材料和工藝幾乎無法獲得可靠的連接，現(xiàn)有的較成功的焊接方法都是在陶瓷不熔化的條件下進(jìn)行的，如固相擴(kuò)散焊和釬焊較適合于陶瓷的焊接，并且得到了應(yīng)用。目前陶瓷焊接研究的主要問題為：1）為充分發(fā)揮陶瓷耐高溫的特性，必須解決接頭的高溫性能。2）大面積和復(fù)雜零件的焊接時，陶瓷前開裂和低應(yīng)力破壞是一個嚴(yán)重問題，必須進(jìn)步研究降低內(nèi)應(yīng)力的辦法。3）目前的陶瓷焊接主要都在真空中進(jìn)行，效率低、成本高，必須研究非真空的高效低成本焊接方法。減少焊接應(yīng)力和焊接變形的方法1）采用適當(dāng)?shù)暮附映绦?，如分段焊、分層焊?（2）盡可能采用對稱焊縫，使其變形相反而抵消； （3）施焊前使結(jié)構(gòu)有一個和焊接變形相反的預(yù)變形； （4）對于小構(gòu)件焊前預(yù)熱、焊后回火，然后慢慢冷卻，以消除焊接應(yīng)力。合理的焊縫設(shè)計(jì)（1）避免焊縫集中、三向交叉焊縫； （2）焊縫尺寸不宜太大； （3）焊縫盡可能對稱布置，連接過渡平滑，避免應(yīng)力集中現(xiàn)象； （4）避免仰焊。 焊接應(yīng)力和焊接變形對構(gòu)件有哪些危害?焊接應(yīng)力產(chǎn)生的主要原因，有以下三個方面： （1）熱應(yīng)力。焊接過程對被焊工件來說，是局部的不均勻加熱過程和不均勻冷卻過程。這種不均勻冷熱過程，會使工件中產(chǎn)生熱應(yīng)力。（2）拘束應(yīng)力。由于構(gòu)件本身或外加的剛性拘束作用，使焊接時熱膨脹不暢，引起構(gòu)件產(chǎn)生拘束應(yīng)力。（3）相變應(yīng)力：焊接時，接頭區(qū)域產(chǎn)生不均勻組織轉(zhuǎn)變而引起的應(yīng)力。由廠焊接應(yīng)力的存在，使接頭區(qū)產(chǎn)生不均勻的塑性變形，稱為焊接變形。殘留在焊接構(gòu)件中的焊接應(yīng)力（又稱為焊接殘余應(yīng)力）會降低接頭區(qū)實(shí)際承受載荷的能力。特別是當(dāng)構(gòu)件承受動載疲勞載荷時，有可能發(fā)生低應(yīng)力破壞。對于厚壁結(jié)構(gòu)的焊接接頭、立體交叉焊縫的焊接區(qū)或存在焊接缺陷的區(qū)域，由于焊接殘余應(yīng)力，使材料的塑性變形能力下降，會造成構(gòu)件發(fā)生脆性破裂。焊接殘余應(yīng)力在一定條件下會引起裂紋，有時導(dǎo)致產(chǎn)品返修或報(bào)廢。如果在工作溫度下材料的塑性較差，由于焊接拉伸應(yīng)力的存在，會降低結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，縮短使用壽命。通常，焊件的焊接殘余變形和殘余應(yīng)力是同時存在的，有時焊接殘余變形的危害比殘余應(yīng)力的危害還要大。焊接殘余變形使焊件或部件的尺寸改變，降低裝配質(zhì)量，甚至使產(chǎn)品直接報(bào)廢。矯正變形是一件費(fèi)時的事，會增加制造成本，降低焊接接頭的性能。另外，由于角變形、彎曲變形和扭曲變形使構(gòu)件承受載荷時產(chǎn)生附加應(yīng)力，因而會降低構(gòu)件的實(shí)際承載能力，導(dǎo)致發(fā)生斷事故。焊接修復(fù)中對較薄工件的焊接在焊接修復(fù)中，施焊的工件除材質(zhì)不同外，由于工件的厚度不等，給焊接修復(fù)工作帶來一定的困難。尤其是在焊接設(shè)備不具備的情況下，只能采用手工電弧焊進(jìn)行焊接修復(fù)時，需要注意以下幾方面的事項(xiàng)。 通常將厚度不大于2.0 mm的工件(板材)稱之為薄板，而薄板工件焊接的主要困難是容易燒穿、焊接變形大、焊接成形不美觀，因此在薄板工件的焊接中，要盡量避免對接焊縫。在有條件的情況下，可采用卷邊焊接或搭接，可防止工件的燒穿和焊接變形。但在焊接修復(fù)中條件不允許的情況下，對薄板工件在對接焊接時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)的要求: 一、工件組裝上的要求 1、首先清理焊縫兩側(cè)，露出原金屬光澤。 2、裝配間隙要小于0.5 mm，總之間隙越小越利于施焊，切忌錯邊。 3、定位固定焊時，呈點(diǎn)狀焊接點(diǎn)固，焊點(diǎn)間距應(yīng)在5080 mm左右，以防變形和錯邊。 二、焊接工藝參數(shù)的要求 1、選用小直徑的焊條(2.0 mm2.5 mm)進(jìn)行施焊為宜。 2、可參照焊條說明書選擇小一些的焊接電流。但要適當(dāng)?shù)靥岣吆附铀俣?，以獲得較小的熔池和較淺的熔深。 3、施焊時，采用短弧焊接，直線運(yùn)條，焊條不要作橫向擺動，以免熔池溫度過高，燒穿工件。 4、在有條件的情況下，可將工件放在一定的坡度，采用下坡焊，這樣不但提高焊接速度，同時也可防止變形。 5、在施焊條件困難的部位、操作不便的情況下，可采用間斷滅弧焊，這樣可以隨時控制熔池溫度和熔池形狀，不易燒穿工件，且成形美觀。 總之，在焊接修復(fù)薄板工件中，除掌握上述要點(diǎn)外，還要根據(jù)施焊工件的位置，復(fù)雜情況，靈活運(yùn)用上述幾項(xiàng)，才能獲得滿意的焊縫。淺談焊接安全操作隨著生產(chǎn)的發(fā)展，焊接技術(shù)的應(yīng)用愈來愈廣泛。與此同時，伴隨著各種各樣的不安全、不衛(wèi)生因素的出現(xiàn)，焊接工作也嚴(yán)重地威脅著焊工及其它生產(chǎn)人員的安全與健康。其主要危害如下：1、焊接切割工作過程中需要與易燃易爆氣體、壓力容器和電機(jī)電器接觸；2、焊接過程會產(chǎn)生有毒氣體、有害粉塵、弧光輻射、噪聲和射線等。 上述危害因素在一定條件下可能引起爆炸、火災(zāi)、燙傷、中毒、電光性眼炎和皮膚病等職業(yè)病癥。此外還可能危及設(shè)備、廠房和周圍人員安全，給國家和企業(yè)帶來不應(yīng)有的損失。許多重大、特大事故是由于焊接切割作業(yè)人員違章操作造成。 本文論述了日常較廣泛應(yīng)用的氣焊、焊條電弧焊的特點(diǎn)、危害及安全操作。 氣焊 1、特點(diǎn)及危害 氣焊具有設(shè)備簡單、操作方便、使用靈活、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。因此，在各工業(yè)部門的制造和維修中應(yīng)用比較廣泛。但此過程需利用可燃?xì)怏w（C2H2、液化石油氣和H2等）、助燃?xì)怏w（O2）及高壓氣瓶（氧氣瓶、乙炔瓶等）。如果焊接設(shè)備和安全裝置有故障，或者操作人員作業(yè)時違反安全操作規(guī)程，都可能引起爆炸和火災(zāi)等事故。 2、使用安全要求 1)、工業(yè)用乙炔中常含有磷化氫（PH3）、硫化氫（H2S）等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不但容易引起爆炸，而且焊接時，其中的硫和磷可能轉(zhuǎn)移到焊縫金屬中，使焊縫的機(jī)械性能發(fā)生改變，冷脆、熱裂傾向增加，焊縫質(zhì)量難以保證。因此按容積計(jì)算，要求乙炔中PH3的含量不得超過0.2%；H2S的含量應(yīng)小于0.1%。 2)、氣瓶在保管和使用過程中，避免日光曝曬，遠(yuǎn)離明火和熱輻射。3)、焊接過程中，放氣速度不應(yīng)太快，避免氣體流經(jīng)閥門時產(chǎn)生靜電火花。 4)、乙炔瓶應(yīng)垂直立放，嚴(yán)禁臥放。 5)、氣瓶應(yīng)根據(jù)國家氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程要求進(jìn)行定期技術(shù)檢驗(yàn)，嚴(yán)禁超期使用。 6)、操作人員應(yīng)接受安全技術(shù)培訓(xùn)持證上崗。 7)、焊炬在使用前必須進(jìn)行檢查，包括射吸情況、橡皮管與接頭連接情況、是否漏氣、氣體各通路是否潔凈等，檢查正常后方可進(jìn)行點(diǎn)火操作。使用過程中，防止發(fā)生回火，一旦發(fā)生回火應(yīng)迅速關(guān)閉乙炔調(diào)節(jié)閥，同時關(guān)閉氧氣調(diào)節(jié)閥。 焊條電弧焊 1、特點(diǎn)及危害 焊條電弧焊是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的焊接方法，其重要原因是電弧能有效而簡便地把電能轉(zhuǎn)換成焊接過程所需要的熱和機(jī)械能。同時焊條電弧焊用手工操縱焊條進(jìn)行焊接，可以進(jìn)行全位置焊接；焊接設(shè)備輕便、搬運(yùn)靈活，適用于各種金屬材料、各種厚度、各種結(jié)構(gòu)形狀的焊接。但由于其特殊性會存在以下不安全因素： 1)、電弧弧柱中心溫度高達(dá)60008000，焊條、焊件和藥皮在高溫作用下，發(fā)生蒸發(fā)、凝結(jié)和氣體，產(chǎn)生大量煙塵； 2)、電弧周圍空氣在弧光強(qiáng)烈輻射作用下，會產(chǎn)生臭氧、氮氧化物等有毒氣體； 3)、飛濺、電焊機(jī)線路故障或燃料容器管道補(bǔ)焊防爆措施不當(dāng)，會引起爆炸和火災(zāi)事故。 4)、焊接設(shè)備空載電壓高于人體所能承受的安全電壓，易發(fā)生觸電事故。 2、使用安全要求1)、電焊機(jī)必須有獨(dú)立的專用電源開關(guān)，禁止多臺焊機(jī)共用一個電源開關(guān)；2)、電焊機(jī)防止碰撞、受潮或劇烈振動；3)、電焊機(jī)外露的帶電部分應(yīng)有完好的防護(hù)裝置，不帶電的外殼應(yīng)接地，嚴(yán)禁超負(fù)荷使用；4)、焊接電纜外皮完整、絕緣良好、應(yīng)使用整根導(dǎo)線；5)、電焊鉗必須有良好的絕緣性、隔熱能力，嚴(yán)禁將過熱的焊鉗浸在水中冷卻后立即使用；6)、焊接作業(yè)時，場所應(yīng)有通風(fēng)除塵設(shè)施，可燃、易爆物質(zhì)距作業(yè)點(diǎn)火源應(yīng)不小于10m；7)、焊接作業(yè)人員應(yīng)穿戴好勞動保護(hù)用品，加強(qiáng)自身的防護(hù)，保證自身安全。 結(jié)論 綜上所述，由于焊接過程存在潛在的危險(xiǎn)，為此對從事該作業(yè)人員應(yīng)嚴(yán)格要求，必須對其進(jìn)行相應(yīng)的、專門的安全技術(shù)理論學(xué)習(xí)和實(shí)際操作訓(xùn)練，提高此類作業(yè)人員的安全技術(shù)素質(zhì)，并經(jīng)考核合格取得安全技術(shù)操作證后方準(zhǔn)獨(dú)立作業(yè)；同時通過培訓(xùn)使他們了解焊接生產(chǎn)特點(diǎn)、焊接操作基本原理及焊接工藝、工具的安全使用；嚴(yán)格執(zhí)行安全規(guī)程和實(shí)施防護(hù)措施，保證安全生產(chǎn)，避免發(fā)生事故。用不同的焊條進(jìn)行鑄鐵冷焊應(yīng)注意的事項(xiàng)1、采用銅鐵焊條（如Z607）焊接時，焊條金屬中的鐵與銅互不相溶，以機(jī)械混合物的狀態(tài)存在，而且混合得不均勻。當(dāng)焊條中w(Fe)增大30%時，使焊縫金屬的塑性大為降低，在焊接剛性接頭的焊縫時，易在焊縫中產(chǎn)生裂紋。因此應(yīng)盡量采取短弧焊接，減少焊條的擺動，采用多層焊等工藝措施來防止焊接裂紋的產(chǎn)生。 2、在鑄鐵冷焊時，為了修補(bǔ)個別重要的鑄件缺陷，往往采用純鎳焊條或鎳鐵、鎳銅焊條進(jìn)行補(bǔ)焊，如Z308，Z408和Z508等。用鎳銅焊條所補(bǔ)焊的鑄鐵件，一般加工性能較好，但焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度一般都比較低，同時由于銅鎳合金的收縮率很大，其焊縫的抗裂性也較差。所以這種焊條只適用于強(qiáng)度要求不高的，但表面需要加工的鑄件補(bǔ)焊。用純鎳焊條補(bǔ)焊的優(yōu)點(diǎn)是焊縫金屬加工性良好，但價格昂貴，在一般情況下不宜采用。使用這類焊條操作時，除按一般工藝要求進(jìn)行焊接外，尚需注意補(bǔ)焊速度不能過快，應(yīng)斷續(xù)進(jìn)行焊接。每次焊接長度不宜超過40-50mm,并在焊一層后用小錘敲擊，以消除應(yīng)力。待焊縫冷至不燙手時再焊第二層，這樣才能保證補(bǔ)焊工作取得較好的效果。 3、高釩鑄鐵焊條是一種比較經(jīng)濟(jì)的鑄鐵冷焊電焊條，如Z116和Z117。這種焊條需要采用短弧焊接，并以分段倒退的順序進(jìn)行焊接，每段長約10-30mm,宜采用較小的電流，焊后同樣敲擊焊縫，以減少應(yīng)力。碳素結(jié)構(gòu)鋼及低合金高強(qiáng)鋼焊接方法選擇三峽工程壓力鋼管選用16MnR和160Q2可焊性好的鋼種，其焊接方法首選氣保焊。在預(yù)制廠應(yīng)推廣實(shí)心焊絲氣保焊，在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上推廣藥芯焊絲氣保焊，推廣氣電立焊；在工地安裝立足于手工焊的基礎(chǔ)上推廣氣保護(hù)焊。這些方法必將帶來巨大的效益。 關(guān)鍵詞：焊接設(shè)計(jì)；焊接方法；氣保焊；實(shí)心焊絲；藥芯焊絲 三峽工程目前正在施工的重要結(jié)構(gòu)主要有電站壓力鋼管、水輪機(jī)座和船閘門，其中水輪機(jī)座的施工工藝質(zhì)量由國外公司負(fù)責(zé)，其余兩項(xiàng)由國內(nèi)制造商和施工單位承包，閘門制造多由國內(nèi)知名船廠承擔(dān)，具焊接工藝比較成熟，相對船體制造的沒備和工藝已不是什么難事；由于材料為強(qiáng)度級別較低(Q345)的低合金鋼，所以今后的主要問題是工地安裝時，如何提高效率，降低成本。 壓力鋼管的制作和安裝將成為主要矛盾，工程前期共有壓力鋼管14條，約22500t，由于材料復(fù)雜(上段為16MnR，下段為610U2低合金高強(qiáng)鋼)，板厚度大(最厚達(dá)58mm)，特別是管道直徑大(12499mm)，安裝位置復(fù)雜，因此不同于常規(guī)管道的制作和安裝。 此次有幸參加了三峽開發(fā)總公司工程建設(shè)部組織的“三峽工程金屬結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)專家咨詢會”，受益匪淺，但由于時間太短，會前對幾個承包單位的工作和試驗(yàn)資料未及仔細(xì)學(xué)習(xí)，所以有些意見未能允分表達(dá)，現(xiàn)對有些觀點(diǎn)加以說明。 1 三峽工程壓力鋼管的選材思想和實(shí)踐是成功的 上段選用16MnR、下段選日本NKK的60kg級的610U2都是可焊性好的鋼種，特別是日本的610U2，屬于低碳調(diào)質(zhì)鋼中的焊接無裂紋鋼(CF鋼)，其特點(diǎn)是含碳量低(0.09)、總碳當(dāng)量低(CEQ2=0.39%)、裂紋敏感系數(shù)低(PCM0.19)。由于在鋼材生產(chǎn)過程中采用新技術(shù)，如在線余熱淬火等，在碳當(dāng)量不大情況下，增加其淬透性，并加入多種微量元素，所以能在保證高強(qiáng)度的同時提高其塑性和韌性(-40時其AKv200J甚至達(dá)300以上)，增加了在減輕重量情況下得到高質(zhì)量焊縫的可能性。 2 從焊接設(shè)計(jì)出發(fā)，選擇焊材的原則 16MnR是焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)用最多的鋼種，一般焊縫按等強(qiáng)設(shè)計(jì)，此鋼種國內(nèi)的焊接材料、焊接方法配套均非常成熟。 關(guān)于610U2類型的低碳調(diào)質(zhì)鋼，本來其可焊性也是較好的，但是在焊接時若處理不當(dāng)，在熔合區(qū)的冷裂和影響區(qū)的脆化和軟化等缺陷也有發(fā)生，在特殊情況下特別是在工地安裝中，對焊接熱輸入和預(yù)熱等方面有一定要求。 焊接無裂紋鋼種，采用低H或超低H焊材，在板厚50mm以下或在0以上環(huán)境均可不預(yù)熱。此種鋼冶煉技術(shù)優(yōu)越，其力學(xué)指標(biāo)突出，特別是在屈強(qiáng)比的沖擊性能方面(如本次選用的610U2就是這樣)，但在焊接時，如要求焊縫沖擊性能達(dá)到母材要求，這顯然是不合適，焊縫設(shè)計(jì)其力學(xué)指標(biāo)以工作要求為主，不低于母材力學(xué)指標(biāo)的保證值，再留有適當(dāng)余量，而不應(yīng)該以母材的實(shí)測值為標(biāo)準(zhǔn)，有時為了提高焊縫的塑韌性可適當(dāng)降低焊縫的設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)。實(shí)踐證明，低強(qiáng)匹配的焊縫，往往能提高焊縫的韌性和抗裂紋敏感性。 3 關(guān)于焊接方法 壓力鋼管的主要加工工藝是焊接，原則上，手工電弧焊、埋弧焊、氣保護(hù)實(shí)心焊絲和藥芯焊絲焊，自保護(hù)藥芯焊絲等均可選用，應(yīng)根據(jù)施工條件、結(jié)構(gòu)形式、效率與成本核算、焊接質(zhì)量的水平綜合考慮，選擇原則應(yīng)為：在好的勞動條件下，低成本地完成高質(zhì)量的焊縫。 這次論證會上的基本結(jié)論是：廠房預(yù)制推行自動實(shí)心焊絲氣保護(hù)焊；工地安裝采用手工焊；研制全位置自動焊設(shè)備。對此結(jié)論大多數(shù)與會者雖能接收，但還存在某些疑慮。 (1)從保證焊接質(zhì)量出發(fā)，焊接冶金過程完善(如通過滲合金控制焊縫成分和H值含量)；保護(hù)好；焊接熱源能量集中，易控制熱輸入和焊接變形；能通過焊接設(shè)備控制焊接質(zhì)量等，具有這些能力的焊接方法是最好的。 對這二種鋼特別是610U2應(yīng)首選氣保焊，因?yàn)榈秃辖鸶邚?qiáng)鋼焊接質(zhì)量的主要問題是焊接裂紋和熱影響區(qū)的脆化和軟化，而氣保焊最大的特點(diǎn)是低H焊、易控制熱輸入，例如測擴(kuò)散H含量平均值為：手工電弧焊的酸性焊條21.9，堿性焊條3.15；CO2保護(hù)焊1，MAG焊0.03，埋弧焊2.17，單位：ml/100g。 焊接的抗銹能力實(shí)驗(yàn)：埋弧焊當(dāng)0.3g/10mm時產(chǎn)生氣孔，而CO2焊1g/10mm才產(chǎn)生氣孔。所以，C02焊是一種低H焊接。另外氣保焊能量密度大，在正常規(guī)范下，其熱輸入僅為手工焊的1/21/3(特別是脈沖MAG焊)而且變形小，這對具有一定熱敏感性的高強(qiáng)鋼極為重要。氣保焊的優(yōu)點(diǎn)是效率高成本低，因?yàn)樗娜刍矢?，不用清渣換焊條，坡口小，熔敷金屬少，坡口加工量少。 (2)氣保焊分實(shí)心焊絲和藥芯焊絲，它們有一些共同的特點(diǎn)，如熱量集中、高效，也有不同處(見后)。氣保焊已成為焊接碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼的主要工藝方法，我國造船工業(yè)所用鋼材與三峽的16MnR和610U2基本類似，其熔化極氣體保護(hù)所占比例已達(dá)60%以上(其中藥芯焊絲又占?xì)獗：?0%以上)，其它行業(yè)如石化、電力、機(jī)械等也基本相同。說明這種焊接方法是金屬結(jié)構(gòu)制造企業(yè)的看家方法。 4 關(guān)于氣保焊的效率和質(zhì)量 由于氣保焊特別是CO2焊有一定局限性，另一方面推廣氣保焊是個系統(tǒng)工程，從設(shè)備、焊材配套到焊縫設(shè)計(jì)等，全都要適應(yīng)新方法。所以推廣時還需制定規(guī)程和獎勵制度。 4.1 氣保焊的效率 一種焊接方法的效率，由它的熔深、能量密度、熔化速度、熔敷效率等因素決定，除此以外，被焊工件的坡口型式及其填允量，也直接影響效率。 手工焊和氣保焊熱源雖都是電弧，但是由于燃弧率不同，弧區(qū)介質(zhì)不同，所以會影響熔深和能量密度，從而使熔化速度，熔敷效率有很大差別。 - 燃弧率 熔敷速度 熔敷效率 平均熔深 - 手工焊30% 3550g/min 55% 3mm CO2 45% 平均90g/min 9095% 6mm MIG/MAG50% 60140g/min 9699% 46mm 焊芯焊絲50% 140200g/min 8387% 46mm - 從表中熔敷速度和熔敷效率看，氣保焊單位時間熔敷到焊縫上的金屬量應(yīng)該比手工焊多兩倍以上。在推廣氣保焊時，實(shí)際效率的提高往往達(dá)不到理論數(shù)據(jù)，很重要的原因是焊件坡口型式?jīng)]有做相應(yīng)的改變；另外就是由于氣保焊設(shè)備材料不配套或使用不當(dāng)，大大增加了輔助時間，從我國船廠統(tǒng)計(jì)看，氣保焊每日消耗焊材1015kg(日本可到50kg)，手工焊67kg。 4.2 氣保焊的質(zhì)量 氣保焊不但可用于低合金高強(qiáng)鋼的焊接，而且可以說是焊接的首選方法。這不僅因?yàn)樗仁止ず傅男首钌俑咭槐兑陨?，而且它最易保證高強(qiáng)鋼的焊接質(zhì)量。 如在1中所述，選材很好，碳當(dāng)量和裂紋敏感系數(shù)都很小，可焊性良好，這就不需要很多復(fù)雜工藝而能保證質(zhì)量。當(dāng)然對這樣一項(xiàng)跨世紀(jì)工程來說，仍需作到萬無一失。16MnR屬于C-Mn系列的熱軋正火鋼，610U2屬于超低碳多元素調(diào)質(zhì)鋼，一般均在焊態(tài)下使用。這兩類鋼焊接接頭質(zhì)量的主要問題是保證焊縫的高綜合性能，防止影響區(qū)的脆化和軟化，保證熔合區(qū)和熱影響區(qū)不發(fā)生裂紋并有一定韌性。由于610U2屬于熱處理強(qiáng)化鋼在焊態(tài)下使用，如何同時保證焊縫的綜合性能及熱影響區(qū)的韌性，實(shí)踐證明雖不是非常困難，但在選擇焊接材料及工藝時應(yīng)保證焊縫金屬一定的化學(xué)成分，選擇合適的線能量與適當(dāng)?shù)念A(yù)熱和層間溫度相配合，從而得到合適的t8/5，以保證熱影響在AC1-AC3之間的部分得到合適的組織(最多的針狀鐵素體，最少的M-A組元)和品粒度。另外還應(yīng)控制含H量，進(jìn)一步防止冷裂的發(fā)生。 低C調(diào)質(zhì)鋼特別是CP鋼，含C量極低，熱影響區(qū)只能形成低C馬氏體、巳由于Ms點(diǎn)較高，能產(chǎn)生自回火，所以冷裂傾向不大，又由于含C，S量都低，Mn/S大，所以熱裂傾向很小，只要注意工藝的選用，不管是手工焊、埋弧焊，實(shí)心或藥芯氣保焊均可保證焊接質(zhì)量?？梢钥闯觯x擇焊材可以保證焊縫成分，但更重要的是選擇合適的工藝。 選用氣保焊焊接上述兩種鋼，應(yīng)該說是最合適的方法，因?yàn)樗鼰崃考?，容易控制熱輸入，又是一種低H焊接法；在允許的同樣線能量下，其焊接效率又大大高于手工焊，焊接變形小，不易引起應(yīng)力集中和矯正工時，但是為什么至今在部分單位得不到認(rèn)同呢?其原因首先是方法本身的局限性：氣保焊有惰性氣體非熔化極(T1G)、CO2氣體實(shí)心焊絲和藥芯焊絲、氧化性混合氣體實(shí)心和藥芯焊絲幾種。除TIG外均可用于此二種鋼，與手工焊和埋弧焊相比，實(shí)心焊絲保護(hù)焊不是氣渣聯(lián)合保護(hù)，在調(diào)整成分方面主要通過焊絲。在冶金反應(yīng)方面單，所以為保證質(zhì)量，冶煉專用配套焊絲很重要；另外，由于氣體起保護(hù)作用并參與熱反應(yīng)，有許多優(yōu)點(diǎn)(如能形成帶電離子和壓縮電弧，電弧能量密度加大，低H)也有其缺點(diǎn)(如增C，形成氣孔)，所以，在焊接碳素結(jié)構(gòu)鋼和熱軋正火低合金鋼常用的焊絲中，降低含C量，加大Mn、Si含量以保證焊縫的金屬成分和性能，特別是韌性。除氣保焊本身局限性外，我國配套焊絲極不完善(H08Mn2Si和H08Ma2SiA)，這就是許多部門采用氣保焊后不能達(dá)到希望的焊縫性能的原因。特別是在焊接低C調(diào)質(zhì)鋼時，需要針對鋼種選用合適的焊絲。加之選擇工藝程序不合理，設(shè)備使用不當(dāng)，氣體選用處理不當(dāng)，工人又都是手工焊轉(zhuǎn)行，自然推廣氣保焊就有一定阻力。 5 關(guān)于韌性 對韌性的擔(dān)心源于焊接接頭的低應(yīng)力破壞，而低應(yīng)力破壞的原因，是材料在一定溫度下的塑脆轉(zhuǎn)變和接頭存在的缺陷擴(kuò)張?jiān)斐傻模虼藦馁|(zhì)量保證體系上分別用沖擊韌性和斷裂韌性指標(biāo)來控制以上兩種原因所引起的脆性破壞。 雖然過去發(fā)生的脆斷實(shí)例均是在有缺陷的情況下產(chǎn)生的，但是接頭中微小缺陷難于檢測，而且斷裂韌性的實(shí)驗(yàn)過于復(fù)雜，所以一般結(jié)構(gòu)均以控制沖擊韌性指標(biāo)為主，但沖擊韌性指標(biāo)是材料塑性和強(qiáng)度的綜合指標(biāo)，塑脆轉(zhuǎn)變溫度又是一個范例，所以它不能單一成比例的反映其塑性。 材料沖擊韌性指標(biāo)的確定過程(例如碳素鋼的常溫為27J，低合金鋼-20及-30為47J)，是以分析過去脆斷實(shí)例和有關(guān)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)且有一定裕量，所以在滿足指標(biāo)要求又不存在可檢缺陷時，一般不會發(fā)生脆斷事件，對重要結(jié)構(gòu)還應(yīng)做斷裂韌性實(shí)驗(yàn)。 焊接接頭的韌性包括焊縫及近縫區(qū)韌性，近縫區(qū)的韌性主要與近縫區(qū)的脆化有關(guān)，近縫區(qū)脆化原因與晶粒數(shù)、析出相、灰雜物偏析、組織及其變化有關(guān)。所以提高接頭韌性，對應(yīng)控制焊縫合金化和熱循環(huán)；而對近縫區(qū)只能合理選擇母材、控制線能量和熱循環(huán)。 關(guān)于三峽工程所用兩種鋼的韌性控制問題，16MR焊接在我國已很有經(jīng)驗(yàn)；對于610U2鋼，制造廠成分匹配合理和煉鋼技術(shù)高超，CEQ和PCM很低，綜合性能很好，其沖擊韌性在-20時均達(dá)200J以上；在選擇焊材和焊接方法上，三峽的實(shí)踐證明手工焊沖擊韌性最高；但不能因此則認(rèn)為只能用手工焊。 根據(jù)以上分析，提高焊縫韌性決定于合金化和冷卻速度(線能量和子熱等)。而合金化靠選擇焊材和保證過渡，因此，手工焊和氣保焊藥芯絲較有利，因?yàn)樵趪鴥?nèi)手工焊條配套最全，兩者均是氣渣聯(lián)合保護(hù)，但其它方法也都可以保證控制焊縫成分；對近縫區(qū)，由于母材已定，應(yīng)從焊接工藝上控制線能量及預(yù)熱手段。所以不管上述的那種焊接方法，只要能選擇合適的焊材和焊接工藝，均可保證韌性要求，但對韌性指標(biāo)的要求應(yīng)科學(xué)而適當(dāng)。 從青云和葛洲壩集團(tuán)提供的材料看，實(shí)驗(yàn)雖還不完善，但數(shù)據(jù)也完全說明此結(jié)論(見6.1，6.2內(nèi)容)。無限制提高沖擊韌度裕量不但在經(jīng)濟(jì)上不可取，在保證質(zhì)量方面也無大好處，因?yàn)闆_擊韌度是代表塑性和強(qiáng)度的綜合指標(biāo)，沖擊韌度很高時，s會相應(yīng)提高，斷裂韌性的指標(biāo)-裂紋容限尺寸就會減小，所以接頭沖擊韌度數(shù)值應(yīng)保證其最低平均值達(dá)到母材的設(shè)計(jì)保證值且有一定裕量即可，不應(yīng)以母材實(shí)測值為標(biāo)準(zhǔn)。 6 關(guān)于C02實(shí)心焊絲和藥芯焊絲焊接 6.1 關(guān)于實(shí)心焊絲的焊接 實(shí)心焊絲氣保護(hù)焊應(yīng)是這兩種鋼的首選工藝方法，不僅可在廠房內(nèi)預(yù)制，還應(yīng)用到工地安裝上，但要在工地風(fēng)力允許或解決防風(fēng)措施情況下，上面