海工焊接經(jīng)驗(yàn)分享

1、第一個(gè)問(wèn)題：海工焊接中焊縫的要求。主要是余高、包角、焊趾過(guò)度、焊縫設(shè)計(jì)形式、全焊透焊縫焊接注意事項(xiàng)及焊接順序。（1）余高：余高主要對(duì)焊縫起到增加強(qiáng)度的作用，但是并不是余高越高越好，應(yīng)該控制在一個(gè)范圍內(nèi)，一般選在2-5mm 余高過(guò)高會(huì)引起焊縫橫向的不連續(xù)，在焊趾處引起應(yīng)力集中問(wèn)題等。（2）包角：包角是所有焊接過(guò)程中最不應(yīng)該忽視的問(wèn)題。一條焊縫是否焊接完成主要看包角包的是否合格和完美。包角包不好就會(huì)給這條焊縫的質(zhì)量留下隱患，一般包角會(huì)有氣孔、夾雜和未融合等缺陷，這就有可能引起焊縫從包角處出現(xiàn)裂紋進(jìn)行擴(kuò)散，引起焊縫縱向斷裂。（3）焊趾：焊趾是焊縫與母材的連接部位，一般情況下此處容易引起應(yīng)力集中，所以

2、海工焊縫焊接完畢后要對(duì)焊趾進(jìn)行處理，一般式打磨過(guò)度等，也有用TIG熔修的。（3）焊縫形式：盡量采用減小收縮、減少引力集中的形式，可以適當(dāng)?shù)淖冎本€焊縫為弧線焊縫等辦法。（4）全焊透：一般全焊透在海工項(xiàng)目中用于厚板、強(qiáng)度等級(jí)高的板材，當(dāng)然此結(jié)構(gòu)部分屬于受力較大部分，一般全焊透焊縫容易引起缺陷，UT合格率下降。主要因?yàn)槠驴谛问讲缓侠?、焊工操作不?dāng)、反面清根不徹底以及碳刨坡口形式不合理造成的。（5）焊接順序：要根據(jù)結(jié)構(gòu)情況來(lái)確定，屬于現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)類。有一個(gè)總體原則就是：盡量保持有自由端收縮、從中間向兩邊以及普通焊接中的一些方位順序（這個(gè)只要是做過(guò)焊接的都懂的，如果您不懂那就趕快看看書，我就不說(shuō)了 呵呵 ）

3、 還希望大家積極發(fā)帖，提問(wèn)、解答繼續(xù)交流！對(duì)于50的F級(jí)板在海工項(xiàng)目中用于厚板、強(qiáng)度等級(jí)高的板材，當(dāng)然此結(jié)構(gòu)部分屬于受力較大部分，一般在焊縫立體交叉焊接節(jié)點(diǎn)處容易引起缺陷，主要受三項(xiàng)拉力，其中焊接應(yīng)力中主要為拉伸應(yīng)力的作用下容易產(chǎn)生裂紋。我個(gè)人認(rèn)為主要應(yīng)考慮一下幾個(gè)方面;1、定位焊必須有足夠的長(zhǎng)度和厚度，必要時(shí)應(yīng)開(kāi)一定的坡口。2、定位焊時(shí)，為進(jìn)一步增加縱縫端部位的拘束度，在縱縫終端部位的定位焊縫長(zhǎng)度應(yīng)不小于100mm，并應(yīng)有足夠的焊縫厚度，且不得有裂紋、未熔合等缺陷。3、嚴(yán)格控制焊接熱輸入量；焊接過(guò)程中必須嚴(yán)格控制焊接熱輸入量，這不僅是為了確保焊接接頭力學(xué)性能的需要，而且對(duì)防止裂紋的產(chǎn)生有著十

4、分重要的作用。焊接電流的大小對(duì)三項(xiàng)力有很大的影響，因?yàn)楹附与娏鞯拇笮≈苯优c溫度場(chǎng)和焊接熱輸入量相關(guān)。4、嚴(yán)格控制熔池形狀及焊縫成形系數(shù)。隨著海洋事業(yè)的發(fā)展，海洋石油開(kāi)發(fā)逐漸由淺海向深海發(fā)展，由溫暖海區(qū)向低溫寒冷海區(qū)發(fā)展。海洋平臺(tái)要經(jīng)受各種氣候條件和風(fēng)浪的襲擊，遭受海水的腐蝕，工作環(huán)境非?？量?。其次，結(jié)構(gòu)大型化趨勢(shì)顯著，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊接工作量大，節(jié)點(diǎn)焊接本來(lái)就很困難，加之應(yīng)力集中程度高，其結(jié)構(gòu)處于更危險(xiǎn)的狀態(tài)，且隨著結(jié)構(gòu)大型化，導(dǎo)致構(gòu)件厚度增加，其破壞的危險(xiǎn)性也就愈來(lái)愈大，因此在海洋平臺(tái)修理時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)焊接的要求也越來(lái)越高。下面根據(jù)我司修理“南海2號(hào)”“南海5號(hào) “南海6號(hào) 等海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)修理的成功

5、經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)其結(jié)構(gòu)修理時(shí)的焊接要求和焊接方法如下，以供同行參考使用。一、海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)焊接的特點(diǎn)1 為了防止冷裂縫和提高熱影響區(qū)的韌性，多采用低氫型和超低氫型堿性焊條。2 焊接熱量輸入通常限制在4050kJera的范圍，以確保焊接接頭的韌性和抗脆斷性。3 厚板焊件，一般焊前需預(yù)熱，以防止裂紋發(fā)生。4 管節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵部件焊后還需要進(jìn)行熱處理，以消除焊接殘余應(yīng)力。5 管件桁架結(jié)構(gòu)大多采用全位置、全熔透、多層多道手工焊接。6 承受交變應(yīng)力的管節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵構(gòu)件的角焊縫還需磨修或熔修，以修整焊縫和消除表面缺陷，減少應(yīng)力集中，提高疲勞壽命。二 對(duì)焊縫金屬和焊接接頭的性能要求1 韌性衡準(zhǔn)材料韌性的指標(biāo)主要是夏比V型

6、缺口沖擊韌性值。2 硬度限制熱影響區(qū)最高硬度，不僅是為了防止焊接冷裂紋的發(fā)生，也是為了防止氫致應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。降低焊縫熱影響區(qū)硬度的主要措施是選擇較高的焊接熱輸入量，采用回火焊道和選用碳當(dāng)量較低的材料。3 疲勞由結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和焊接成形引起的應(yīng)力集中，是影響焊接接頭疲勞壽命的重要因素，特殊構(gòu)件的角焊縫對(duì)其形狀和缺陷必須侈整。并與母材表面光滑過(guò)渡。4 腐蝕為了避免焊縫金屬的腐蝕。在焊接材料的選取上。應(yīng)使焊縫金屬的電極電位正于母材金屬和過(guò)熱區(qū)。焊后熱處理對(duì)減輕腐蝕也有好處。采用碳當(dāng)量較低的鋼材。（明天待續(xù)）三海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)焊接材料的選擇根據(jù)平臺(tái)構(gòu)件的用鋼等級(jí)和平臺(tái)設(shè)計(jì)要求。選用與之相匹配的焊條或焊絲和焊；f

7、嚏。焊后焊縫金屬和焊接接頭的性能與母材的性能基本一樣。能阻止焊縫和熱影響區(qū)焊接裂紋的發(fā)生和擴(kuò)展。不致發(fā)生脆斷和疲勞。選擇焊接材料。要考慮發(fā)生裂紋的可能性。約束度高、應(yīng)力集中高的部件。選用塑性韌性好的低氫堿性焊條和韌性高的焊絲和堿性焊劑。Z向鋼的焊接選用低氫型和超低氫型焊接材料。焊接材料還要根據(jù)平臺(tái)構(gòu)件類別不同。分別選用不同級(jí)別的材料。次要構(gòu)件選用普通結(jié)構(gòu)鋼焊條。如J422、J423等；主要構(gòu)件選用相應(yīng)級(jí)別的低氫型堿性焊條。如J427、J5o7等；對(duì)于特殊構(gòu)件。一定要用相應(yīng)等級(jí)的低氫型或超低氫型堿性焊接材料。以防止冷裂紋和提高焊縫金屬和焊接頭的韌性。四海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)焊接前的準(zhǔn)備工作1 焊接工藝認(rèn)可

8、焊接工藝規(guī)程是根據(jù)焊接工藝合格記錄制定的規(guī)程。是對(duì)初步焊接工藝規(guī)程的修正。焊接工藝規(guī)程應(yīng)包括下列內(nèi)容：(1)鋼材等級(jí)和尺寸；(2)焊接材料(焊條、焊絲、焊劑)等級(jí)、牌號(hào)及規(guī)格；(3)焊接方法；(4)接頭、坡口的設(shè)計(jì)及公差要求；(5)焊接位置。包括平焊、橫焊、立焊、仰焊等；(6)焊接順序；(7)焊接參數(shù)。包括焊接電漉、電弧、電壓、焊接速度和熱量輸入范圍；(8)焊前預(yù)熱和層間溫度；(9)焊后熱處理參數(shù)。2 焊工與無(wú)損檢測(cè)人員認(rèn)可參加管接點(diǎn)焊縫焊接韻工人。要經(jīng)過(guò)專門的考試認(rèn)可?，F(xiàn)場(chǎng)焊接管節(jié)點(diǎn)的焊工需取得6GR位置合格性考試認(rèn)可。3 焊前工藝準(zhǔn)備(1)焊件和裝配；(2)焊縫坡口；(3)焊前預(yù)熱：為緩和

9、焊接應(yīng)力。降低焊縫擴(kuò)散氫含量。減少裂紋發(fā)生幾率。焊前對(duì)大厚度焊件、約束度高的焊件以及平臺(tái)特殊構(gòu)件要進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱溫度通常在100Cl5O 之間。五 常用的焊接方法I 手工電弧焊2 埋弧自動(dòng)焊3 藥芯焊絲電弧焊六 施焊工藝l焊接環(huán)境和施焊條件平臺(tái)焊接工作在具有防風(fēng)、防雨雪的遮蔽條件下進(jìn)行，特別是在露天進(jìn)行氣體保護(hù)焊時(shí)，一定要有防風(fēng)措施。施焊時(shí)的環(huán)境溫度不得低于經(jīng)批準(zhǔn)的焊接工藝認(rèn)可試驗(yàn)所規(guī)定的最低溫度，風(fēng)速一般不得超過(guò)5級(jí)，相對(duì)濕度不得大于90 。遇有下列情形之一時(shí)，焊接前應(yīng)預(yù)熱，預(yù)熱溫度應(yīng)與認(rèn)可的焊接工藝一致(1)焊接高強(qiáng)度鋼，特別是淬火圓鋼，厚橫截面鋼材或承受高約束的鋼材；(2)高濕度條件下；

10、(3)鋼材的溫度低于O 。2對(duì)接縫和焊接坡口海上設(shè)施結(jié)構(gòu)的對(duì)接縫一般應(yīng)全焊透，對(duì)厚度超過(guò)6ram的對(duì)接全焊透焊縫，為保證全都厚度充分焊透，需將焊件連接邊緣加工成坡口形狀，并采用多層、多道單面或雙面焊。坡口的形式有U塑和X型。3多層多道焊平臺(tái)結(jié)構(gòu)焊接，許多構(gòu)件需采用多層、多道焊。4角焊縫大厚度板全熔透角焊縫，焊接應(yīng)力高，應(yīng)力集中嚴(yán)重。為減少應(yīng)力集中，要求角焊縫表面成為凹面形，并平滑地向母材表面過(guò)渡。對(duì)特殊構(gòu)件(關(guān)鍵構(gòu)件)的角焊縫施焊時(shí)，焊工應(yīng)仔細(xì)地焊成凹面形，并要求修整加工。（明天待續(xù)）第四講 接上期七導(dǎo)管架管節(jié)點(diǎn)圓管和相貫線的節(jié)點(diǎn)焊接節(jié)點(diǎn)圓管和相貫線焊縫應(yīng)分別采用封底焊條、填充焊條和蓋面焊條進(jìn)

11、行焊接。焊接材料用與母材強(qiáng)度和韌性等級(jí)相匹配的低氫塑或超低氫型堿性焊條，焊條直徑根據(jù)焊件厚度和焊接層次加以選擇，其中蓋面焊宜用小直徑焊條，以改善節(jié)點(diǎn)的抗疲勞性能。八焊后工藝處理焊后工藝處理主要是指焊縫修整、缺陷修補(bǔ)和焊后熱處理。焊后工藝處理的目的是提高焊縫金屬和焊接接頭的韌性和疲勞強(qiáng)度。九焊接檢驗(yàn)應(yīng)對(duì)海上設(shè)施結(jié)構(gòu)焊接作業(yè)實(shí)施全程質(zhì)量監(jiān)控，要有專職檢驗(yàn)人員按照認(rèn)可的建造檢驗(yàn)工藝和質(zhì)量控制工藝對(duì)結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，嚴(yán)格執(zhí)行三級(jí)檢驗(yàn)制度，即自檢、互檢和專檢，檢驗(yàn)范圍包括過(guò)程檢驗(yàn)和完工檢驗(yàn)，待全部合格后報(bào)驗(yàn)船師檢驗(yàn)和船東認(rèn)可。l 過(guò)程檢驗(yàn)和控制(1)燒低氫焊條時(shí)，焊工在領(lǐng)取焊條前一定要帶保溫筒，而且

12、保溫筒在使用時(shí)一定要接上電源。任何焊工不得隨意將不是從烘箱中領(lǐng)取的焊條放入保溫筒內(nèi)，焊工在一天的工作結(jié)束后必須及時(shí)將保溫筒內(nèi)剩余的焊條放進(jìn)烘箱內(nèi)。(2)每個(gè)焊工在施焊前要帶好錘子、鋼絲刷或風(fēng)鏟等必備工具，而且要檢查電源線的連接是否牢固，檢查施工區(qū)域的環(huán)境衛(wèi)生及風(fēng)力和風(fēng)向，并采取一定的預(yù)防措施，這是保證焊縫質(zhì)量的前提條件。(3)進(jìn)行打底焊時(shí)，施工人員要非常認(rèn)真，不能因?yàn)榉疵嬉獨(dú)馀俣笠?，?shí)際上對(duì)于焊縫質(zhì)量的好壞，打底焊的質(zhì)量起著非常重要的作用。(4)對(duì)于對(duì)接焊和全焊透的角焊縫，在焊接之前要進(jìn)行50 一l00 預(yù)熱，且在多層多道焊時(shí)，每道焊縫層間溫度要控制在l00 一150之間，每條焊縫要盡量一次

13、性連接不斷地焊完，不能因?yàn)橥饨缫蛩赜绊懚g歇進(jìn)行操作，這樣才能保證層間溫度。(5)在多層多道焊時(shí)，下一道焊縫焊接之前要對(duì)前一道焊縫進(jìn)行敲渣和適量的打磨并進(jìn)行100 目檢，在確保沒(méi)有任何缺陷后才能進(jìn)行下一道焊縫的焊接工作，否則要及時(shí)消除缺陷才能繼續(xù)焊接。(6)嚴(yán)格按工藝要求的焊接順序進(jìn)行焊接，以便最大限度地減少焊接應(yīng)力和焊接變形。(7)所有對(duì)接焊縫和全焊透角焊縫背面都要進(jìn)行碳刨，碳刨深度一般為5ram左右，對(duì)于有缺陷的部分可以適當(dāng)刨深到消除缺陷為止。碳刨后不能馬上進(jìn)行打磨，必須100 目檢發(fā)現(xiàn)無(wú)缺陷后才能進(jìn)行打磨工作，否則要進(jìn)行消除缺陷的處理。2 完工檢驗(yàn)(1)外觀檢驗(yàn) 焊接完成48小時(shí)后，在清

14、除表面焊渣不涂防銹漆的狀態(tài)下，外觀經(jīng)專檢合格后報(bào)驗(yàn)船師和船東檢驗(yàn)。(2)焊縫無(wú)損檢測(cè)無(wú)損探傷一般應(yīng)在焊后48小時(shí)進(jìn)行，當(dāng)焊件被要求做焊后熱處理時(shí)，無(wú)損探傷應(yīng)在熱處理后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的范圍應(yīng)包括：A 對(duì)接焊縫；B 全焊透的K、T、Y型節(jié)點(diǎn)焊縫；C 部分焊透的K、T、Y型節(jié)點(diǎn)焊縫或填角焊縫。海洋工程鋼結(jié)構(gòu)常用的無(wú)損檢測(cè)方法有：射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)和磁粉檢測(cè)。（完）下行焊焊接，是在焊接薄板控制變形的最好的一種焊接方法。該工藝的特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好，與焊條電弧向上焊相比可提高工效2倍以上。特別是CO2焊接的效率就更高了。采用此工藝方法，必須要有一定的工藝文件作支撐才可以。第五講 樁腿制造中的焊接

15、難點(diǎn)及尺寸精度控制（一）樁腿及樁靴所用的材料中很多為屈服強(qiáng)度是500兆帕級(jí)的超高強(qiáng)鋼，而齒條等部位為E500，不僅屈服強(qiáng)度高，而且要確保-40的低溫沖擊性能，這給焊接帶來(lái)很大的難題，也使得焊接工藝的認(rèn)可試驗(yàn)難上加難。在焊接工藝認(rèn)可試驗(yàn)前的模擬試驗(yàn)中，通過(guò)鋼的供貨狀態(tài)（調(diào)質(zhì)狀態(tài)）,我們分析了下列焊接時(shí)易出現(xiàn)的問(wèn)題：1. 裂紋(1)據(jù)化學(xué)成分計(jì)算得到鋼的碳當(dāng)量：（CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 ）。結(jié)果是CE的值為0.40-0.41，這說(shuō)明存在著很強(qiáng)的淬硬傾向，鋼中的淬硬傾向越大，越容易產(chǎn)生裂紋。一方面，鋼淬硬之后形成脆硬的馬氏體組織，從金屬的強(qiáng)度理論可以知道，馬

16、氏體是一種脆硬的組織，發(fā)生斷裂時(shí)只需消耗較低的能量，因此，焊接接頭有馬氏體存在時(shí)，裂紋易于形成和擴(kuò)展。另一方面，鋼淬硬會(huì)形成更多的晶格缺陷，主要是空位和位錯(cuò)。在應(yīng)力和熱力不平衡的條件下，空位和位錯(cuò)都會(huì)發(fā)生移動(dòng)和聚集，當(dāng)它們的濃度達(dá)到一定的臨界值后，就會(huì)形成裂紋源。在應(yīng)力的繼續(xù)作用下，就會(huì)不斷的發(fā)生擴(kuò)展而形成宏觀的裂紋。(2)氫也是引起焊接冷裂紋的重要因素之一，并且具有延遲的特性。尤其是殘余擴(kuò)散氫的影響，即在較低溫度下（Ms點(diǎn)以下）才具有致裂作用的氫的影響。焊縫中氫的濃度達(dá)到一定值后，在應(yīng)力的作用下就會(huì)產(chǎn)生裂紋。一般情況下，氫致裂紋出現(xiàn)在熱影響區(qū)，但是焊接超高強(qiáng)度鋼時(shí)，由于焊縫的合金成分復(fù)雜，熱

17、影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變可能先于焊縫，此時(shí)氫就相反地從熱影響區(qū)向焊縫擴(kuò)散，那么延遲裂紋就可能在焊縫上產(chǎn)生。(3)超高強(qiáng)鋼焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂紋不僅取決于鋼的淬硬傾向和氫的有害作用，而且還決定于焊接接頭所處的應(yīng)力狀態(tài)，甚至在某些情況下，應(yīng)力狀態(tài)還起取決性的作用。焊接接頭所承受的拘束應(yīng)力還包括不均勻加熱及冷卻過(guò)程中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力和金屬相變時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力。綜上所述，超高強(qiáng)度鋼焊接時(shí)，產(chǎn)生冷裂紋的機(jī)理在于鋼種淬硬之后，受氫的誘發(fā)和促進(jìn)使之脆化，在拘束應(yīng)力的作用下形成了裂紋。2. 晶粒長(zhǎng)大引起的沖擊韌性的下降經(jīng)分析，高強(qiáng)度鋼都存在一個(gè)韌性最佳的冷卻時(shí)間t8/5，t8/5 過(guò)小或過(guò)大都會(huì)使韌性下降。t8/5 過(guò)小時(shí)，

18、韌性下降的原因是由于全部得到了馬氏體，當(dāng)t8/5增加時(shí)，引起脆化的原因除了奧氏體晶粒粗化引起的脆化外，主要原因是由于上貝氏體和塊狀的M-A組元。同時(shí)，這種鋼對(duì)線能量是非常敏感的，也就是說(shuō)，線能量也是使沖擊韌性下降的一個(gè)重要因素。3. 熱影響區(qū)的軟化這是QT狀態(tài)供貨的這種高強(qiáng)度鋼的普遍存在的問(wèn)題，對(duì)焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理的低碳鋼來(lái)說(shuō)尤為重要。強(qiáng)度級(jí)別越高，這問(wèn)題越突出，尤其是我們所使用的500級(jí)的超高強(qiáng)度鋼。（二）針對(duì)以上的問(wèn)題我們進(jìn)行了綜合分析，解決方法是：1. 焊前預(yù)熱通過(guò)預(yù)熱來(lái)降低馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度，同時(shí)通過(guò)馬氏體的“自回火”作用來(lái)提高抗裂性。但是預(yù)熱溫度不能過(guò)高，否則不僅對(duì)防止裂紋沒(méi)有

19、必要，而相反會(huì)使800-500的冷卻速度低于出現(xiàn)脆性混合組織的臨界冷卻速度，使焊接熱影響區(qū)的韌性大大降低。根據(jù)DNV的規(guī)范要求，預(yù)熱溫度的確定不僅要考慮碳當(dāng)量CE值，還要考慮裂紋敏感系數(shù) Pcm值（Pcm=C+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B）及焊件的厚度之和Tcomb。 當(dāng)焊接件的厚度之和Tcomb70mm時(shí)，如果Pcm0.26, CE0.41, 預(yù)熱溫度要求最小100，最高可達(dá)175。這種預(yù)熱溫度下，工人的操作條件極差，致使無(wú)法焊接。而且樁腿、樁靴部位的超高強(qiáng)鋼部分將在冬季施工，更加大了裂紋傾向；當(dāng)Pcm0.26, CE0.41時(shí)，如果Tcomb75mm，

20、一般不預(yù)熱；如果Tcomb75mm，預(yù)熱溫度不小于75。通過(guò)分析及討論厚度的覆蓋情況，我們選用厚度為40mm的，級(jí)別為E500的鋼板作試件，這樣一來(lái)，不僅給施焊帶來(lái)了方便，冷裂紋也比較好控制。2. 選擇適當(dāng)?shù)暮附硬牧蠚涑藖?lái)源于焊接材料的水份，焊件坡口處的鐵銹、油污以及環(huán)境濕度等因素以外，主要是焊接材料的含氫量。超高強(qiáng)度鋼的焊接需要使用含氫量為H10或H5的低氫焊接材料。這種材料很難找到，而且DNV規(guī)范要求又很嚴(yán)格，先后試驗(yàn)了多種焊條及藥芯焊絲才得以確定。若用焊條修補(bǔ)缺陷時(shí)，必須使用含氫量為H5的超低氫焊條，且熱輸入大，效率低。最后確定采用效率高、焊后殘余應(yīng)力小的藥芯焊絲。3. 嚴(yán)格控制層間溫

21、度層間溫度起著與預(yù)熱同樣的作用。最小層間溫度為75，最大為200，也就是說(shuō)，層間溫度最小控制在預(yù)熱溫度的下限，而最大層間溫度也不能過(guò)高。4. 線能量的控制為了確保立焊位置沖擊值在34J以上，其他位置在47J以上，我們選用小線能量的方法，也就是多層小焊道焊縫，這樣不僅可以使焊接熱影響區(qū)和焊縫金屬有較好的韌性，而且還可以減小焊接變形。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們將最大線能量控制在21600J/cm。t8/5對(duì)于焊接接頭熔合線處最薄弱的粗晶區(qū)沖擊韌性的影響很大，如果控制在10秒-30秒之間，則熔合線處粗晶區(qū)能保證很好的沖擊韌性，甚至比母材還好。另外把每個(gè)焊道形狀及大小標(biāo)在WPS上，實(shí)際生產(chǎn)中嚴(yán)格按其執(zhí)行。5. 焊

22、后熱處理這類鋼的合金化原理就是在低碳的基礎(chǔ)上通過(guò)加入多種提高淬透性的合金元素來(lái)保證獲得強(qiáng)度高、韌性好的低碳馬氏體和部分下貝氏體的混合組織。冷卻速度不能過(guò)快。我們選用的是焊后立即后熱，溫度為200，保溫2小時(shí)，隨后在空氣中冷卻下來(lái)。這樣做的目的是有利于氫的逸出，防止冷裂紋。(待續(xù)）（三）TIV-1是一個(gè)特殊的工程船，原因之一就是他的六條樁腿的尺寸精度比海洋平臺(tái)的要求高得多.為了克服尺寸精度控制的問(wèn)題，通過(guò)與船東及設(shè)計(jì)公司協(xié)商，采取以下措施：1.間隙裝配焊接通常CO2藥芯焊采用陶瓷襯墊，裝配間隙為5-9mm，變形難于控制?，F(xiàn)在則采用3-4mm的鈍邊，彼此裝配間隙為零，焊一面，背面氣刨，這樣就使得收

23、縮量不超過(guò)0.3mm.2.不使用馬板，而是設(shè)計(jì)專用胎架施焊時(shí)如果使用馬板，則馬板必須為與焊件同等級(jí)材料，如果使用了馬板而不預(yù)熱，就容易產(chǎn)生裂紋。這樣一來(lái)，且不說(shuō)提高了價(jià)格，馬板的預(yù)熱也成了大難題。雖然做焊接工藝認(rèn)可實(shí)驗(yàn)時(shí)可以做到，但是在實(shí)際生產(chǎn)中就很難做到。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了可調(diào)壓緊件、可調(diào)頂桿等方式的胎架，既解決了上述問(wèn)題，又能使尺寸精度得以提高。3.采用合理的裝焊順序。根據(jù)我廠的生產(chǎn)能力，乃至全國(guó)范圍內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備情況，如果要做到先裝焊后切齒是非常困難的。不僅僅是因?yàn)檠b焊后的切割，就裝配與焊接而言就很難達(dá)到所要求的精度。所以采用合理的裝焊順序，即先裝箱體后裝已切割好的齒條的方法，每一段都能使變

24、形量得到嚴(yán)格的控制，這樣整體精度就得以保證。為了提高試驗(yàn)的成功率，針對(duì)每個(gè)位置、不同方法都先進(jìn)行試驗(yàn)前的試驗(yàn)，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，找到解決問(wèn)題的措施。還有針對(duì)性地對(duì)焊工進(jìn)行培訓(xùn)，提高焊工的素質(zhì)，尤其是3G（立焊）位置，如果焊絲的擺動(dòng)不當(dāng)，就容易造成夾渣等缺陷。只有這樣，我們的焊接工藝規(guī)程及焊接工藝合格試驗(yàn)才圓滿地完成，為生產(chǎn)提供保障。第七講 海洋平臺(tái)雙相不銹鋼管線的焊接雙相不銹鋼管以其優(yōu)良的耐腐蝕、高強(qiáng)度和易于加工制造等優(yōu)異性能在海洋平臺(tái)應(yīng)用比較普遍。特別是它們對(duì)抗氯化物的侵蝕有很好的效果，最適合在富含氯離子的介質(zhì)中，以及某些酸介質(zhì)中使用，比如，在海洋采油平臺(tái)中，應(yīng)用于化學(xué)藥

25、劑注入系統(tǒng)。雙相不銹鋼的良好耐腐蝕性能是因?yàn)槠渚哂需F素體和奧氏體的混合結(jié)構(gòu)。正因?yàn)檫@種特異性能，使雙相不銹鋼的焊接工藝的要求不同于其他鋼材，本文以“東方11”項(xiàng)目為例，側(cè)重于雙相不銹鋼焊接的特殊方面，介紹雙相不銹鋼管線的焊接。2 焊接工藝評(píng)定海洋平臺(tái)管線焊接工藝一般采用ASME IX標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)焊接工藝之前，要了解平臺(tái)有哪些規(guī)格的管線，然后參考ASME IX QW一250條要求的工藝重要變素，確定采用哪些焊接方法，盡量采用有利于現(xiàn)場(chǎng)施工并且覆蓋范圍廣的焊接工藝。一般而言，用氬弧焊進(jìn)行底道焊可獲得優(yōu)良的底邊成型；用手工電弧焊或埋弧自動(dòng)焊填充可提高焊接效率，比較適合厚壁管材。進(jìn)行焊接試件時(shí)，要按照工

26、藝要求嚴(yán)格控制焊接電流，電壓，焊接速度，保護(hù)氣體流量等，并做好記錄。按照ASNE IX QW一190標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)外觀檢驗(yàn)和無(wú)損探傷合格后，對(duì)試件焊接接頭進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，比如拉伸(參考ASME QW一150)、冷彎(參考ASME QW一160)試驗(yàn)、沖擊(參考ASME IXQW一170)等，對(duì)照材料所采用的標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定其力學(xué)性能。評(píng)定力學(xué)性能后，對(duì)焊縫金屬進(jìn)行化學(xué)成分分析，確定焊縫金屬化學(xué)成分含量是否滿足材料標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于雙相不銹鋼的焊接工藝評(píng)定，還需要進(jìn)行金相試驗(yàn)和耐腐蝕性能試驗(yàn)，才能證明焊接質(zhì)量是否達(dá)到要求。這就是雙相不銹鋼的特點(diǎn)，也是工藝評(píng)定的重點(diǎn)。雙相不銹鋼的鐵素體和奧氏體比例要與母材相近

27、才能保證比其他不銹鋼有更優(yōu)良的抗氯化物腐蝕性能，金相試驗(yàn)就是通過(guò)金相分析確定焊縫鐵素體和奧氏體含量是否與母材相近。其程序是：焊接斷面經(jīng)過(guò)切割后取樣，取樣位置為焊縫頂部(即最后一道蓋面焊縫，距表面約lmm)焊縫中心、焊縫根部(距管件內(nèi)表面約lmm)、焊縫根部?jī)蓚?cè)的熱影響區(qū)、焊縫兩側(cè)母材；接著對(duì)樣品進(jìn)行粗磨、細(xì)磨、拋光后，再進(jìn)行浸蝕處理；最后在500倍顯微鏡下觀察其晶粒情況。對(duì)每一個(gè)樣品取20個(gè)視場(chǎng)進(jìn)行觀察，觀察有沒(méi)有晶問(wèn)碳化物和沉淀相的形成，測(cè)量鐵素體相的百分比。根據(jù)所測(cè)量到的鐵素體含量，按照ASTME562標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)其平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差95cIRA 。所得的數(shù)據(jù)應(yīng)滿足雙相不銹鋼生產(chǎn)廠家推薦的要求。

28、下表為“東方11”項(xiàng)目一個(gè)雙相不銹鋼管的焊接工藝在上海交通大學(xué)焊接工程研究所進(jìn)行鐵素體測(cè)試的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。耐腐蝕性能試驗(yàn)用來(lái)驗(yàn)證材料的耐腐蝕性能：在焊縫金屬取兩個(gè)試樣，尺寸為50mm25mmlOmm(當(dāng)t1O時(shí)取板厚)。在10FeCl。6H O溶液、溫度222 C條件下浸漬24小時(shí)后取出。測(cè)量耐點(diǎn)蝕性能。要求在2O倍的放大鏡下沒(méi)有可見(jiàn)點(diǎn)蝕。重量損失不超過(guò)50gm 。具體方法和標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn)ASTM G48。3 焊工資質(zhì)考試依據(jù)認(rèn)可的合格工藝。焊工資質(zhì)按照ASME IX第章進(jìn)行焊接考試考試試件經(jīng)過(guò)外觀檢驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)拍片探傷合格后。焊工才具有相應(yīng)的資質(zhì)。具體考試辦法與其他鋼材類似，本文不再論述。4 現(xiàn)場(chǎng)焊接現(xiàn)場(chǎng)

29、焊接雙相不銹鋼除了嚴(yán)格按照認(rèn)可的工藝控制焊接參數(shù)外，還要執(zhí)行下列焊接注意事項(xiàng)和技巧，才能保證現(xiàn)場(chǎng)的焊接質(zhì)量。(1)清理工具如鋼絲刷、刨錘等一律由雙相不銹鋼制成，打磨用的砂輪必須專用于磨雙相不銹鋼。不能讓雙相不銹鋼與鋼材直接接觸，否則，由于粘有鋼材粉末或鐵屑，會(huì)造成點(diǎn)蝕。(2)焊道兩側(cè)最好敷防飛濺劑，焊件表面最好覆蓋保護(hù)膜。(3)要采用短弧焊、斷弧焊，打底最好采用氬弧焊。(4)不預(yù)熱，焊后不保溫，層間溫度要小于150 C，必要時(shí)可以采用強(qiáng)冷措施。(5)要采用盡可能小的線能量母材的熔化量要控制在焊縫斷面的35 96以下。(6)由于雙相不銹鋼的熱膨脹系數(shù)大，定位焊縫長(zhǎng)度要增加至100mm。厚度也要相

30、應(yīng)增加。(7)焊縫表面應(yīng)打磨光滑，然后進(jìn)行酸洗，鈍化處理，再用清水洗干凈。如果需要，可采用拋光處理，石英砂磨刷等進(jìn)行表面焊后顏色處理，以提高抗腐蝕性。(8)引弧須在坡口內(nèi)進(jìn)行，不允許擦傷母材。被擦傷部位須進(jìn)行打磨、探傷，然后酸化、鈍化處理。(9)用氬弧焊進(jìn)行打底焊接時(shí)，要在管內(nèi)充氬氣，測(cè)定管內(nèi)含氧量，保證小于05 96，然后把氬氣流量調(diào)節(jié)到15I min方可焊接。焊接底層收口處，應(yīng)將氬氣流量調(diào)節(jié)至5I min，待壓力降低后方可收口焊接，可防止收口處內(nèi)凹。另外，焊接前三道焊縫或者焊縫金屬未達(dá)10mm時(shí)，都應(yīng)在管內(nèi)用氬氣進(jìn)行背部保護(hù)，以防止根部焊縫金屬性能惡化。 雙相不銹鋼管線的焊接除了要滿足力學(xué)

31、性能外，還要滿足耐腐蝕性能，所以焊接工藝要求比較特殊，對(duì)焊工能力和現(xiàn)場(chǎng)條件要求也比較高。只有嚴(yán)格控制焊接各個(gè)要素、焊工操作規(guī)范和環(huán)境條件，才能保證良好的焊接質(zhì)量。第八講 金屬材料的焊接與焊接應(yīng)力一金屬材料的焊接性可焊性：是指被焊金屬在采用一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)型式條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度，即金屬材料在一定的焊接工藝條件下，表現(xiàn)出“好焊”和“不好焊”的差別。內(nèi)涵：1結(jié)合性能 ：金屬焊接時(shí)對(duì)缺陷的敏感性。 2使用性能 ：焊成的接頭在指定的使用條件下可靠運(yùn)行的能力?？珊感缘暮x：通常把金屬在焊接時(shí)形成裂紋的傾向及焊接接頭性能變壞的傾向，作為材料可焊性的主要指標(biāo)?？珊感院玫?/p>

32、材料，通常不需采用附加工藝措施就能獲得沒(méi)有焊接缺陷，而有良好機(jī)械性能的焊接接頭?？珊感缘母拍钍窍鄬?duì)的。金屬材料可焊性涉及的內(nèi)容：首先決定于金屬本身的性質(zhì)，另一方面也決定于焊接方法、焊接工藝參數(shù)、焊接材料、接頭形式、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、焊件使用條件和接頭受力情況等。主要是冶金因素和熱的因素，所以可焊性分為冶金可焊性和熱可焊性。冶金可焊性在一定工藝條件下，焊縫金屬對(duì)冶金過(guò)程和結(jié)晶過(guò)程的適應(yīng)性。熱可焊性在一定工藝條件下，近縫區(qū)金屬對(duì)熱作用的適應(yīng)能力。冶金可焊性（一）熔池中的金屬與熔渣和氣相間發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，以及合金元素的蒸發(fā)、氧化、還原等，可能造成焊縫金屬的成分、金相組織或性能的改變O、N、H、S、P

33、等雜質(zhì)的溶入和析出，可能形成氣孔或影響焊縫金屬的性能熔池金屬結(jié)晶時(shí)，成分偏析及結(jié)晶方向等原因可能導(dǎo)致熱裂紋。冶金可焊性(二)被焊金屬的性質(zhì)對(duì)其冶金可焊性很重要焊接材料、焊接方法、保護(hù)條件以及其它工藝措施對(duì)被焊金屬的冶金可焊性也有較大影響熱可焊性：熱影響區(qū)金屬在熱循環(huán)下發(fā)生相變，引起機(jī)械性能的變化，導(dǎo)致產(chǎn)生冷裂紋、晶粒長(zhǎng)大和局部脆化等缺陷的可能性。熱可焊性基本取決于母材的化學(xué)成分、熱處理過(guò)程和焊接時(shí)的熱循環(huán)條件。熱作用又決定于焊接方法、焊接工藝參數(shù)、焊件形狀、接頭形式以及預(yù)熱溫度等?？珊感允窍鄬?duì)比較的概念：把材料在焊接時(shí)形成裂縫的傾向及焊接接頭性能變壞的傾向作為評(píng)定材料可焊性的主要指標(biāo)?？珊感院?/p>

34、的材料，在焊接時(shí)不需要采用其它工藝措施(如預(yù)熱、緩冷、后熱等)，就能獲得無(wú)焊接缺陷，并且有良好機(jī)械性能的接頭。絕對(duì)不能焊接的材料是沒(méi)有的，可焊性是相對(duì)比較的概念。金屬材料可焊性的好壞主要取決于材料的化學(xué)成分，并且與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、剛性，焊接方法，采用的焊接工藝等也有密切關(guān)系。（待續(xù)）第九講 鋼的可焊性鋼的化學(xué)成分不同，可焊性也不同，一般分為四個(gè)等級(jí) 良好、一般、差和不好。可焊性較差的鋼材在焊接時(shí)需要采取相應(yīng)的措施(預(yù)熱、焊接緩冷)，以防產(chǎn)生裂紋等缺陷。對(duì)鋼的可焊性的評(píng)價(jià)方法有理論計(jì)算方法和試驗(yàn)方法?？珊感缘睦碚撚?jì)算方法：根據(jù)母材和焊縫金屬的化學(xué)成分考慮某些條件(如焊接接頭拘束度、焊縫的擴(kuò)散氫含

35、量)。利用經(jīng)驗(yàn)公式估算產(chǎn)生熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋等傾向的大小。常用的理論計(jì)算方法：1、 碳當(dāng)量法 2、冷裂紋敏感系數(shù)法碳當(dāng)量(1)：在鋼的各種化學(xué)元素中，對(duì)可焊性影響最大的是碳，所以常用鋼中含碳量的多少作為判別鋼材可焊性的主要標(biāo)志。鋼中含碳量越高，可焊性越差 。鋼中除碳元素以外，其它元素如錳、鎳、鉻、銅、鉬等根據(jù)它們對(duì)鋼的淬硬和焊接熱影響的大小折合成相當(dāng)?shù)奶荚睾?，稱為碳當(dāng)量。用CE表示，并以此來(lái)判別可焊性的好壞 。碳當(dāng)量(2)：用碳當(dāng)量方法確定鋼的可焊性，具有快捷、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，但一般只能作出一個(gè)大致的定性估計(jì)，不能定量地?cái)喽ㄤ摬娜娴目珊感?。確定碳當(dāng)量的公式很多，每一公式都有一定 的前提

36、和適用范圍，很難通用。國(guó)際焊接學(xué)會(huì)(IIW)推薦的碳當(dāng)量公式為：W(C)當(dāng)量=w(c)+w(Mn)/6+w(Cr)+w(Mo)+w(V)/5+w(Ni)+w(Cu)/15(%)碳當(dāng)量(3):根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：C當(dāng)量0.4%時(shí)，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，可焊性良好。在一般的焊接工藝條件下，焊件不會(huì)產(chǎn)生裂縫，但對(duì)厚大工件或低溫下焊接時(shí)應(yīng)考慮預(yù)熱。C當(dāng)量=0.4%0.6%時(shí)，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，可焊性較差。焊前工件需要適當(dāng)預(yù)熱，焊后應(yīng)注意緩冷，要采取一定的焊接工藝措施才能防止裂縫。C當(dāng)量0.6%時(shí)，鋼材塑性較低，淬硬傾向很強(qiáng)，可焊性不好。焊前工件必須預(yù)熱到較高溫度，焊接時(shí)要采取減少焊接應(yīng)力和防止

37、開(kāi)裂的工藝措施，焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，才能保證焊接接頭質(zhì)量。（待續(xù)）第十講 接上講碳當(dāng)量(4)：用碳當(dāng)量判斷可焊性只是近似估計(jì)，不能完全代表材料的可焊性對(duì)于某些碳當(dāng)量較高，可焊性差的材料，在采取一定的工藝措施后，同樣能得到滿意的焊接接頭，所以可焊性差的材料也是可以焊接的。所謂鋼材的可焊性只是相對(duì)一定條件下而言的可焊性試驗(yàn)：用新材料制造焊接產(chǎn)品，為了解其在焊接中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，以及應(yīng)采取的工藝措施，使用前應(yīng)進(jìn)行可焊性試驗(yàn)。從能否適應(yīng)焊接加工并獲得具有一定使用性能的焊接接頭角度，可焊性試驗(yàn)包含四方面內(nèi)容：檢查焊縫金屬抵抗產(chǎn)生熱裂紋的能力。檢查焊縫及熱影響區(qū)金屬抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力。檢查焊接接頭抗

38、脆性斷裂的能力。檢查焊接接頭的使用性能?？珊感栽囼?yàn)?zāi)康模壕唧w地說(shuō)，可焊性試驗(yàn)可達(dá)到以下目的：選擇適用于基本金屬的焊接材料；確定合理的工藝規(guī)范和工藝方法(如焊接電流，電弧、電壓、焊接速度、預(yù)熱溫度、熱處理方法等)；確定新材料的適應(yīng)性并做出評(píng)價(jià)；摸清焊接接頭金屬產(chǎn)生裂紋的敏感程度和焊接對(duì)材料韌性的影響以及焊接接頭性能?？珊感栽囼?yàn)方法：按其試驗(yàn)手段可分為直接法和間接法兩類按試驗(yàn)內(nèi)容可分為抗裂性試驗(yàn)、接頭性能試驗(yàn)和工藝適應(yīng)性試驗(yàn)?？沽研栽囼?yàn)的目的在于了解材料焊接后產(chǎn)生裂紋的傾向，通過(guò)改變焊接條件可初步提出減少或防止裂紋的工藝措施。接頭性能試驗(yàn)的目的是通過(guò)對(duì)焊接接頭部位的塑性和韌性進(jìn)行試驗(yàn)，為焊接產(chǎn)品在

39、使用中安全可靠、為設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。（待續(xù)）第十一講 可焊性試驗(yàn)用新材料制造焊接產(chǎn)品，為了解其在焊接中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，以及應(yīng)采取的工藝措施，使用前應(yīng)進(jìn)行可焊性試驗(yàn)從能否適應(yīng)焊接加工并獲。得具有一定使用性能的焊接接頭角度，可焊性試驗(yàn)包含四方面內(nèi)容：檢查焊縫金屬抵抗產(chǎn)生熱裂紋的能力；檢查焊縫及熱影響區(qū)金屬抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力；檢查焊接接頭抗脆性斷裂的能力；檢查焊接接頭的使用性能。可焊性試驗(yàn)?zāi)康模壕唧w地說(shuō)，可焊性試驗(yàn)可達(dá)到以下目的：選擇適用于基本金屬的焊接材料；確定合理的工藝規(guī)范和工藝方法(如焊接電流，電弧、電壓、焊接速度、預(yù)熱溫度、熱處理方法等)；確定新材料的適應(yīng)性并做出評(píng)價(jià)；摸清焊接接頭金屬產(chǎn)

40、生裂紋的敏感程度和焊接對(duì)材料韌性的影響以及焊接接頭性能。可焊性試驗(yàn)方法：按其試驗(yàn)手段可分為直接法和間接法兩類按試驗(yàn)內(nèi)容可分為抗裂性試驗(yàn)、接頭性能試驗(yàn)和工藝適應(yīng)性試驗(yàn)?？沽研栽囼?yàn)的目的在于了解材料焊接后產(chǎn)生裂紋的傾向，通過(guò)改變焊接條件可初步提出減少或防止裂紋的工藝措施。接頭性能試驗(yàn)的目的是通過(guò)對(duì)焊接接頭部位的塑性和韌性進(jìn)行試驗(yàn)，為焊接產(chǎn)品在使用中安全可靠、為設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)?？珊感栽囼?yàn)結(jié)論：工藝適應(yīng)性試驗(yàn)主要是根據(jù)實(shí)際施工條件而設(shè)計(jì)的，如多次重復(fù)焊，碳弧氣刨，定位焊等方法在可焊性試驗(yàn)時(shí)不能以一種試驗(yàn)方法的結(jié)果，輕易得出可焊性的結(jié)論。必須分析具體產(chǎn)品的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用合適的試驗(yàn)方法，比較試驗(yàn)

41、和產(chǎn)品之間的差別，然后再對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論。第十二講 焊接應(yīng)力與焊接變形一、焊接熱過(guò)程焊接過(guò)程中，焊件各部分的受熱以及焊件與周圍介質(zhì)都存在很大的溫度。在焊件內(nèi)部和焊件與周圍介質(zhì)之間要發(fā)生熱能的流動(dòng)。焊接時(shí)，由熱源傳給焊件的熱能主要以輻射和對(duì)流為主。母材和焊條獲得熱能后，熱的傳播以熱傳導(dǎo)為主。二、焊接溫度場(chǎng)焊接熱源對(duì)焊件加熱的某一瞬時(shí)，焊件上各點(diǎn)溫度的分布為焊接溫度場(chǎng) T工件上某點(diǎn)某一瞬時(shí)的溫度 x, y, z工件上某點(diǎn)的空間坐標(biāo) t 時(shí)間三、焊接溫度場(chǎng)的簡(jiǎn)化根據(jù)焊件的尺寸和形狀，焊接溫度場(chǎng)可以是三維、二維和一維在厚大焊件的表面進(jìn)行堆焊，可以把它的溫度場(chǎng)看作是三維的這時(shí)，熱源可以視為一

42、個(gè)點(diǎn)(點(diǎn)熱源)，熱的傳播是三個(gè)方向(x、y、z)一次焊透的薄板，溫度場(chǎng)是二維的。這時(shí)認(rèn)為熱能均勻分布在板的厚度上，即在板厚方向沒(méi)有溫度差熱源看成是沿板厚的一條線(線熱源)，熱的傳遞是兩個(gè)方向(x、y)，沿平面進(jìn)行細(xì)桿件對(duì)接的焊接溫度場(chǎng)可以看作是一維的影響焊接溫度場(chǎng)的因素(1)：熱源的影響：熱源的熱強(qiáng)度(單位時(shí)間內(nèi)供給的熱量)和熱量分布，影響溫度場(chǎng)的分布；熱源強(qiáng)度越大，熱量越集中，焊件受熱區(qū)域就越??；在一般情況下熱影響區(qū)小對(duì)焊接接頭的性能有利；熱強(qiáng)度越大，熱量分布越集中的熱源(如電子束，等離子弧等)，在焊接中越有發(fā)展前途。影響焊接溫度場(chǎng)的因素(2)：基本金屬熱物理性能的影響：導(dǎo)熱系數(shù)和比熱是反映

43、材料熱物理性質(zhì)的兩個(gè)重要參數(shù)；材料的熱物理性質(zhì)不同，使溫度場(chǎng)的分布相差很大；導(dǎo)熱系數(shù)小的材料，其高溫停留時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，使高溫受熱區(qū)域相應(yīng)增大，也就是引起組織性能變化和變形的熱影響區(qū)加大；從另一角度講，導(dǎo)熱系數(shù)小的材料對(duì)熱源利用率高，焊接熔化率較高。（待續(xù)）第十三 接上次影響焊接溫度場(chǎng)的因素(3)焊接工藝參數(shù)的影響：以電弧功率及焊接速度的影響最大，板厚和焊接速度一定，電弧功率增大，受熱超過(guò)600的高溫區(qū)域就增大，電弧功率和板厚一定，增大焊接速度，則600以上的高溫區(qū)域就縮小，可適當(dāng)調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)，控制熱影響區(qū)的大小。影響焊接溫度場(chǎng)的因素(4)板厚的影響：材料厚度大則導(dǎo)熱快；反之導(dǎo)熱慢，在相同熱

44、源功率和工藝規(guī)范下，厚板溫度場(chǎng)分布范圍小，薄板溫度場(chǎng)分布范圍較大，焊接接頭形式的影響：熱傳導(dǎo)的難易相當(dāng)材料導(dǎo)熱能力大小，熱傳導(dǎo)最容易的接頭，其溫度場(chǎng)分布范圍最小，T型接頭和搭接接頭比對(duì)接接頭易導(dǎo)熱 。焊接線能量：在焊接過(guò)程中，單位長(zhǎng)度的焊接接頭上所得到的電弧熱量(或其他能源的能量)，稱為線能量，也叫單位能。焊接線能量的大小，對(duì)焊縫和熱影響區(qū)金屬的組織和性能有很大影響隨著線能量的增加，焊接熱影響區(qū)的范圍也隨著增大。第十四 焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因1. 均勻加熱時(shí)引起應(yīng)力與變形的原因了解焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因：(1)不受外界約束的桿件在自由狀態(tài)下均勻加熱和均勻冷卻，不會(huì)有任何內(nèi)應(yīng)力，也不會(huì)有殘余

45、應(yīng)力與變形，在焊接中利用這個(gè)基本原理，以減小和消除焊接應(yīng)力與變形，如鑄鐵和鑄鋼件的焊件，焊前將焊件均勻地加熱到高溫，并在焊后造成均勻冷卻的條件，則在焊件中的應(yīng)力和變形很小，2) 有約束的均勻加熱不許伸長(zhǎng)，可自由縮短，桿不彎曲變形熱伸長(zhǎng)l，相當(dāng)壓短l，T=El / l若TS,為彈性變形，冷卻后無(wú)殘余應(yīng)力和變形若TS,為彈塑性變形，冷卻后有殘余變形而無(wú)殘余應(yīng)力(3) 桿件兩端固定桿件不能自由伸長(zhǎng)或縮短，冷卻后有殘余應(yīng)力而無(wú)變形。去除固定取下后同(2)2. 不均勻加熱引起應(yīng)力與變形三板相關(guān)，加熱中間加熱區(qū)：高溫受壓、冷卻后受拉。其他部位相反3. 焊接時(shí)的變形與應(yīng)力焊接的應(yīng)力與變形與2的情況基本一致，

46、只是焊接時(shí)，溫度均勻分布更為復(fù)雜，且熱源是移動(dòng)的，金屬的局部不均勻加熱和冷卻、工件剛性以及焊縫金屬的組織變化是造成焊接應(yīng)力和變形的基本原因。4. 焊接時(shí)的約束條件結(jié)構(gòu)的相互作用對(duì)焊接的應(yīng)力與變形有影響，根據(jù)焊接時(shí)限制構(gòu)件膨脹和收縮的情況，可將約束條件分為外界固定、相互變形和構(gòu)件內(nèi)部各部分之間變形等三類。在剛性很大的胎架上焊接剛性較小的構(gòu)件，多半屬于外界固定約束，用定位焊裝配的結(jié)構(gòu)，焊接時(shí)受到的是相互變形的約束，在板面上與堆焊屬于典型的內(nèi)部各部分之間變形的約束。第十五 低合金高強(qiáng)鋼的焊接工藝目前我國(guó)液壓支架結(jié)構(gòu)件大部分采用16M n 鋼板作為主材, 體積及自重普遍較大, 給支架的運(yùn)輸及安裝都帶來(lái)

47、困難。近十幾年來(lái), 國(guó)外將屈服強(qiáng)度在295M Pa 460M Pa 的低合金高強(qiáng)度鋼(以下簡(jiǎn)稱高強(qiáng)鋼) 廣泛于液壓支架結(jié)構(gòu)件中, 在保證其性能的同時(shí)也取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)內(nèi)由于受高強(qiáng)度鋼焊接難度大、工藝復(fù)雜、易出現(xiàn)焊接缺陷等因素的限制,在這方面起步晚。我們近年來(lái)開(kāi)始在高強(qiáng)鋼的焊接方面進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和應(yīng)用, 從焊絲的選擇、焊前預(yù)熱、焊后處理、工藝參數(shù)等方面出發(fā)進(jìn)行了工藝研究, 保證了支架結(jié)構(gòu)件焊接質(zhì)量的可靠性。一、高強(qiáng)鋼的焊接性分析1、熱裂紋高強(qiáng)鋼一般含C、S 量較低, 含M n 量較高, 而且含C、S 雜質(zhì)控制較嚴(yán), 因此熱裂紋的傾向較小。2、冷裂紋低合金高強(qiáng)鋼中碳含量W (C) 一般控

48、制在0120%以下, 為了確保鋼的強(qiáng)度和韌性, 通過(guò)添加適量的M n、Mo 等合金元素及V、N b、T i、A l 等微合金化元素, 配合適當(dāng)?shù)能堉乒に嚮驘崽幚砉に噥?lái)保證鋼材具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。由于焊接熱循環(huán)不穩(wěn)定的原因, 在高強(qiáng)鋼淬透性提高的同時(shí)也加大了脆硬組織出現(xiàn)的幾率, 并且冷卻速度過(guò)快又會(huì)較多地出現(xiàn)晶格缺陷, 這都為冷裂紋的出現(xiàn)埋下了隱患。氫是引起高強(qiáng)鋼焊接冷裂紋的主要因素。裂紋一般出現(xiàn)在焊接熱影響區(qū), 有時(shí)也出現(xiàn)在焊縫金屬中。焊接接頭中含氫量越高, 產(chǎn)生裂紋的傾向就越大。水在熔池中高溫下的電解是焊縫中氫的主要來(lái)源, 焊接材料中的水分, 焊件坡口處的鐵銹、油污以及環(huán)境的濕度都是焊縫

49、中富氫的原因。采用CO 2 氣體保護(hù)焊時(shí)使用的CO 2 氣體應(yīng)特別注意其純度。由于結(jié)構(gòu)的角度、焊縫的位置、焊接順序、構(gòu)件的自重等因素使焊接接頭承受了不同的內(nèi)應(yīng)力, 從而降低了構(gòu)件的承載力, 使構(gòu)件在未達(dá)到使用期限或使用能力時(shí)就產(chǎn)生了冷裂紋或疲勞裂紋而發(fā)生損壞。3、熱影響區(qū)性能的變化高強(qiáng)鋼的熱處理工藝嚴(yán)格, 而焊接過(guò)程受實(shí)際因素限制, 加熱溫度和冷卻時(shí)間與其熱處理有著很大差別。所以在母材的熱影響區(qū)就容易出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題: 由于焊接冷卻速度快, 焊后一般又不進(jìn)行熱處理, 在過(guò)熱區(qū)內(nèi)易出現(xiàn)誘發(fā)冷裂紋的脆性組織; 調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的鋼材, 只要加熱溫度超過(guò)它的回火溫度, 性能就會(huì)發(fā)生變化。因此韌性的下降幾乎是不

50、可避免的, 而且隨著材料強(qiáng)度級(jí)別的提高韌性下降越明顯。（待續(xù)）第十六 接上二、高強(qiáng)鋼焊接影響因素的控制1、焊接方法的選擇高強(qiáng)鋼常用的焊接方法有焊條電弧焊、CO 2 氣體保護(hù)焊等, 為了減少電弧熱量對(duì)母材的影響, 應(yīng)采用能量較為集中的焊接方式, 如CO 2 氣體保護(hù)焊和混合氣體保護(hù)焊。為限制線能量, 不能采用大直徑的焊條或焊絲, CO 2 氣體保護(hù)焊時(shí)宜采用直徑1.2 或直徑1.6的焊絲。2焊接材料選擇焊接材料時(shí)一般要求所得焊縫金屬在焊態(tài)下應(yīng)具有接近于母材的機(jī)械性能, 即“等強(qiáng)匹配”。在特殊條件下, 如結(jié)構(gòu)的剛度很大、冷裂紋很難避免時(shí), 選擇比母材強(qiáng)度稍低的材料作為填充金屬, 即“低強(qiáng)匹配”,

51、在少許犧牲焊縫強(qiáng)度而提高韌性的情況下, 對(duì)焊接接頭的性能更為有利。3、保護(hù)氣體在用CO 2 氣體保護(hù)焊焊接高強(qiáng)鋼時(shí), CO 2 氣體純度是影響高強(qiáng)鋼焊接的重要因素之一, 應(yīng)符合HGöT 2537- 1993 規(guī)定或達(dá)到GBöT 6052- 1985 規(guī)定的優(yōu)等品要求, 一般要求CO 2 的體積分?jǐn)?shù)在99.5% 以上。試驗(yàn)表明: CO 2 的體積分?jǐn)?shù)小98.7% 時(shí)在焊縫中易出現(xiàn)氣孔, 當(dāng)CO 2 體積分?jǐn)?shù)高于99.11% 時(shí)才能得到致密焊縫。對(duì)CO 2 氣體的提純有兩種方法: 一是在使用前將氣瓶倒立靜置放水的簡(jiǎn)易方式; 二是在供氣裝置和設(shè)備間設(shè)置2 個(gè) 3 個(gè)干燥器, 以得

52、到純度較高的氣體。4、坡口處理坡口內(nèi)的銹蝕、水分、油污等也會(huì)導(dǎo)致氣孔和冷裂的產(chǎn)生, 所以在進(jìn)行低合金高強(qiáng)鋼的焊接時(shí), 一定要把坡口處理干凈。為了減少焊接量, 在板厚大于20mm 的鋼板拼接時(shí)盡量采用熔敷量較小的U 形或X形坡口。（待續(xù))第十七 接上三工藝參數(shù)的選擇1、焊接順序焊接順序的選擇應(yīng)遵循以下原則: 盡可能讓焊縫能自由收縮, 減少施焊時(shí)的拘束度, 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免交叉焊縫, 有交叉時(shí)設(shè)計(jì)應(yīng)力釋放孔; 先焊接收縮量大的焊縫, 減少內(nèi)應(yīng)力; 把部件整體結(jié)構(gòu)劃分為若干個(gè)小部件, 將小部件按要求焊接后再組裝成大部件, 這樣就大大減少了總裝時(shí)的焊接量, 減少一次受熱量。2、焊接電流、焊接電壓和焊接

53、速度從減少裂紋的方面出發(fā), 焊接電流要大, 焊接速度慢些為佳; 但從減少熱影響區(qū)脆化的角度出發(fā), 焊接電流要小, 焊接速度要快。因此在焊接電流的選擇上要兼顧兩者的冷卻速度范圍, 上限取決于不產(chǎn)生裂紋, 下限取決于熱影響區(qū)不出現(xiàn)脆化的混合組織。在支架生產(chǎn)中常用的高強(qiáng)鋼板厚10mm 50mm , 接頭形式有T 形接頭(主筋、筋板、頂板間) , 對(duì)接接頭(板材拼接) , 角接接頭(側(cè)板與上板、頂板間)。在使用直徑1.6焊絲時(shí), 焊接電流為280A 410A , 焊接電壓為29V 40V , 焊接速度為20m /h 35m/ h。3、焊接層數(shù)為限制過(guò)多熱量的輸入, 降低母材的過(guò)熱程度, 高強(qiáng)鋼焊接時(shí)應(yīng)

54、盡量采用多層、多道焊, 而且最好采用窄道焊而不作橫向擺動(dòng)的運(yùn)條技術(shù)。每層焊道以不超過(guò)7mm 為宜。這樣前一層焊道對(duì)后一層焊道有預(yù)熱作用, 后一層焊道又對(duì)前一層焊道起了緩冷的效果, 相互影響, 在嚴(yán)格控制層間溫度(2 000) 的條件下,有效減少了裂紋的出現(xiàn)和熱影響區(qū)性能的變化。4、焊前預(yù)熱和焊后熱處理高強(qiáng)鋼經(jīng)常在焊態(tài)下使用, 焊后一般不進(jìn)行焊后熱處理。焊前預(yù)熱應(yīng)根據(jù)鋼板厚度、屈服強(qiáng)度和母材溫度決定。在外界溫度太低時(shí)應(yīng)進(jìn)行焊前預(yù)熱, 板材強(qiáng)度越高、鋼板越厚, 預(yù)熱溫度就越高, 預(yù)熱溫度一般為20 150。母材溫度不能低于10, 若低于10, 必須進(jìn)行預(yù)熱。四結(jié)論通過(guò)對(duì)高強(qiáng)鋼的焊接性尤其是焊接生產(chǎn)

55、中易出現(xiàn)問(wèn)題的分析, 在制定了相應(yīng)的工藝措施后, 保證了焊接效果, 得到了良好的高強(qiáng)鋼焊接接頭, 完善了高強(qiáng)鋼焊接工藝, 拓寬了產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍,采用合理的焊接工藝, 均取得了良好的效益。(完）手工電弧焊接過(guò)程中的變形成因及對(duì)策2006-09-08 瀏覽次數(shù)：2176 添加收藏在工業(yè)生產(chǎn)中，焊接作業(yè)特別是手工電弧焊作業(yè)作為制造、修理的一種重要的工藝方法得到越來(lái)越廣泛的運(yùn)用。同時(shí)，由于手工電弧焊自身的焊接特點(diǎn)必然引起其焊接變形較大，如不對(duì)其變形的原因進(jìn)行分析并針對(duì)其成因提出有效的對(duì)策，必將給生產(chǎn)帶來(lái)極大的危害。一、 手工電弧焊接過(guò)程中的變形成因我們知道，手工電弧焊接過(guò)程中的焊接電弧由在兩個(gè)電極之間

56、的氣體介質(zhì)中產(chǎn)生持久的放電現(xiàn)象所產(chǎn)生的。電弧的產(chǎn)生是先將兩電極相互接觸而形成短路，由于接觸電阻和短路電流產(chǎn)生電流熱效應(yīng)的結(jié)果，使兩電極間的接觸點(diǎn)達(dá)到白熱狀態(tài)，然后將兩電極拉開(kāi)，兩電極間的空氣間隙強(qiáng)烈地受熱，空氣熱作用后形成電離化；與此同時(shí)，陰極上有高速度的電子飛出，撞擊空氣中的分子和原子，將其中的電子撞擊出來(lái)，產(chǎn)生了離子和自由電子。在電場(chǎng)的作用下，陽(yáng)離子向陰極碰撞；陰離子和自由電子向陽(yáng)極碰撞。這樣碰撞的結(jié)果，在兩電極間產(chǎn)生了高熱，并且放射強(qiáng)光。電弧是由陰極區(qū)（位于陰極）、弧柱（其長(zhǎng)度差不多等于電弧長(zhǎng)度）和陽(yáng)極區(qū)（位于陽(yáng)極）三部分所組成。陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)的溫度，主要取決于電極的材料。一般地，隨電極材料而異，陰極區(qū)的溫度大約為2400K3500K，而陽(yáng)極區(qū)大約為2600K4200K，中間弧柱部分的溫度最高，約為5000K8000K。焊接接頭包括焊縫和熱影響區(qū)兩部分金屬。焊縫金屬是由熔池中的液態(tài)金屬迅速冷卻、凝固結(jié)晶而成，其中心點(diǎn)溫度可達(dá)2500以上?？拷缚p的基本金屬在電弧的高溫