鍋爐檢驗員培訓鍋爐焊接知識課件

1、鍋爐制造焊接基礎(chǔ)知識目 錄一、制造連接二、焊接方法分類三、焊接工業(yè)發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢四、焊接方法與設備五、焊接材料六、焊接應力與變形七、鍋爐常用金屬材料的焊接八、焊接接頭質(zhì)量檢驗的內(nèi)容和方法一、制造連接材料的連接可分為兩類：可拆式連接：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接不可拆式連接：焊接、粘接、鉚接粘結(jié)用膠粘劑把兩個零件連接在一起，并使接合處有足夠強度的連接工藝。粘接的的特點： 可用于多種不同形狀的接頭和各種不同材料（如各種金屬、非金屬以及金屬與非金屬）的連接。 可實現(xiàn)大面積連接。接頭的應力分布較均勻，耐疲勞性能好。 接頭的密封性能好，并具有耐腐蝕和絕緣等性能。 工藝簡便，無焊接的高溫，又無螺紋連接和鉚接所需的

2、多種機械緊固件（如螺釘、螺母、墊圈、銷釘?shù)龋?，生產(chǎn)率高。粘接的不足之處： 粘接接頭的強度不及焊接接頭高。 接頭的耐熱性較低(一般在300以下)。 使用中膠粘層易發(fā)生老化，接頭強度性能不穩(wěn)定，影響結(jié)構(gòu)使用壽命鉚接 采用鉚釘將兩個零件連接成一個整體的連接工藝。1) 特點 一般不需對接頭加熱，可保持材料原有的組織和性能，無熱應力和變形等問題。 可以對同種材料或?qū)ХN材料進行連接。2) 鉚接的缺點 鉚接通常要加墊板，鉚釘?shù)雀郊?，增加結(jié)構(gòu)自重和鉆孔、加工等工序； 接頭處截面增加，易形成較大的應力集中； 較難實現(xiàn)接頭的密封性連接。焊接焊接是利用加熱或加壓或二者并用的方法，將兩種或兩種以上的同種或異種材料，通

3、過原子或分子之間的結(jié)合和擴散連接成一體的工藝過程。 金屬焊接的本質(zhì) 原子之間距離（晶格）非常小形成了牢固的結(jié)合力固態(tài)金屬保持固定的形狀施加足夠的外力破壞原子間結(jié)合變形或分離成兩塊的 金屬焊接的困難 表面粗糙度和表面存在的氧化膜及其它污染物，阻礙不同構(gòu)件表面金屬原子之間接近到晶格距離并形成結(jié)合力。 焊接過程的本質(zhì) 通過適當?shù)奈锢砘瘜W過程克服上述困難，使兩個分離的固態(tài)物體表面的原子接近到晶格距離（即0.3-0.5nm） ，產(chǎn)生原子（或分子）間結(jié)合而連接成一體的加工方法。 焊接的特點 優(yōu)點：焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的質(zhì)量輕，生產(chǎn)成本低。 整體性好，具有良好的氣密性、水密性 投資少、見效快 適用于幾何尺寸大而材料

4、較分散的制品 簡化金屬結(jié)構(gòu)的加工工藝，縮短加工周期 不足： 結(jié)構(gòu)無可拆性。 焊接時局部加熱，焊接接頭的組織和性能與母材相比發(fā)生變化，產(chǎn)生焊接殘余應力和焊接變形。 焊接缺陷的隱蔽性，易導致焊接結(jié)構(gòu)的意外破壞。三、焊接發(fā)展史及發(fā)展趨勢公元前3000多年埃及出現(xiàn)了鍛焊技術(shù)。公元前2000多年中國的殷朝采用鑄焊制造兵器。公元前200年前，中國已經(jīng)掌握了青銅的釬焊及鐵器的鍛焊工藝。1801年：英國H.Davy發(fā)現(xiàn)電弧。1881年：法國人 De Meritens 發(fā)明了最早期的碳弧焊機。1888年：俄羅斯人H.C發(fā)明金屬極電弧焊。18891890年：美國人C. L. Coffin首次使用光焊絲作電極進行了

5、電弧焊接。1890年：英國人Brown 第一次使用氧加燃氣切割進行了搶劫銀行的嘗試。1900年：英國人Strohmyer發(fā)明了薄皮涂料焊條。1907年10月 瑞典人O. Kjellberg 完善了焊條 1930年：前蘇聯(lián)羅比諾夫發(fā)明埋弧焊。1956年：前蘇聯(lián)楚迪克夫發(fā)明了摩擦焊技術(shù)。1957年：法國施吉爾發(fā)明電子束焊。1957年：前蘇聯(lián)卡扎克夫發(fā)明擴散焊。1990年左右：逆變技術(shù)得到了長足的發(fā)展，其結(jié)果使得焊接設備的重量和尺寸大大的下降。1991年：英國焊接研究所發(fā)明了攪拌摩擦焊，成功的焊接了鋁合金平板。1996年：以烏克蘭巴頓焊接研所B.K.Lebegev院士為首的三十多人的研制小組，研究開

6、發(fā)了人體組織的焊接技術(shù)。焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢 提高生產(chǎn)率 多絲多弧焊接新工藝 高效雙弧TIG焊 雙絲MAG焊提高準備工序及焊接過程的機械化、自動化、智能化水平 熱源的應用和開發(fā) 節(jié)能降耗 智能球罐全位置焊接機器人 管道焊接機器人四、焊接方法與設備手工焊條電弧焊 埋弧自動焊 氣體保護電弧焊 鎢極氬弧焊 熔化極氬弧焊CO2氣體保護焊 -手工焊條電弧焊 優(yōu)點操作靈活，可達性好設備簡單，使用方便 應用范圍廣 缺點焊接質(zhì)量不夠穩(wěn)定勞動條件差 生產(chǎn)效率低 手工焊條電弧焊常用接頭形式對接接頭搭接接頭角接接頭形接頭焊縫的空間位置平焊立焊橫焊仰焊全位置焊 手工焊條電弧焊焊件的生產(chǎn)步驟 備料焊前清理 裝配、點固 焊

7、接確定焊接規(guī)范和焊接接頭組織觀察 焊接接頭組織觀察焊接工件 焊后清理及檢驗 配作零件孔 噴漆 埋弧自動焊 埋弧自動焊優(yōu)點生產(chǎn)效率高焊接質(zhì)量好 節(jié)省金屬和電能 在有風的環(huán)境中焊接時，埋弧焊的保護效果勝過其它焊接方法 勞動條件好缺點主要適用于水平位置焊縫焊接 難以用來焊接鋁、鈦等氧化性強的金屬及其合金 只適于長焊縫的焊接 不適合焊接薄板不能直接觀察電弧和坡口的對中，容易焊偏 氣體保護電弧焊 優(yōu)點 與手弧焊 、埋弧焊相比：不采用藥皮焊條，容易實現(xiàn)自動化、半自動化提高生產(chǎn)率熱量集中，HAZ小，焊接變形小明弧焊，電弧和熔池的加熱熔化情況清晰可見，便于操作和控制焊縫表面沒有渣，厚件多層焊時可節(jié)省大量的層間

8、清渣工作，生產(chǎn)率高、產(chǎn)生夾渣等焊縫缺陷的可能性少容易實現(xiàn)全位置焊接焊接質(zhì)量高適用范圍廣 類型熔化極MIG、MAG、CO2氣保焊非熔化極TIG、PAW 鎢極氬弧焊 特點鎢極不熔化適用于焊接厚度為6mm以下的薄板一般不采用直流反接 焊接鋁、鎂及其合金時，則采用交流電源或直流反接 熔深淺，生產(chǎn)率低 熔化極氬弧焊特點幾乎可焊接所有金屬，尤其適合鋁、銅及其合金以及不銹鋼等材料焊接時幾乎沒有氧化燒損，只有少量的蒸發(fā)損失，冶金過程比較簡單勞動生產(chǎn)率高MIG焊可直流反接，焊接鋁、鎂等金屬時有良好的陰極霧化作用成本比TIG焊低有可能取代TIG焊MIG焊焊接鋁及鋁合金時，可以采取亞射流熔滴過渡方式提高接頭質(zhì)量對焊

9、絲及母材表面的油污、鐵銹等較為敏感，容易產(chǎn)生氣孔CO2氣體保護焊 CO2氣體保護焊 CO2氣體保護焊的特點優(yōu)點生產(chǎn)效率高，節(jié)省能源焊接成本低 適用范圍廣焊縫質(zhì)量高焊后不用清渣，又是明弧，便于監(jiān)視和控制。焊接變形小缺點飛濺大，焊縫成形差電弧氣氛具有較強的氧化性，必須采取含有脫氧劑的焊絲CO2氣體保護焊需要克服的問題氧化問題氣孔問題 飛濺問題 常用焊接方法的特點及應用范圍 焊接方法可焊材料適宜板厚（mm）焊縫位置熱影響區(qū)及焊接變形經(jīng)濟生產(chǎn)批量生產(chǎn)率氣焊1、2、3、5、6、7、8053全大單件、小批低手工電弧焊1、2、3、4、5、7、83020全較小單件、小批較低埋弧自動焊1、2、3、4、7、840

10、60平小成批、大量高CO2 保護焊1、20825全小成批、大量較高氬弧焊3、4、7、8、9、10TIG：0.54.0MIG：320全小批量不限較高等離子弧焊1、2、3、4、7、8、9、10210全小批量不限高五、焊接材料 焊條焊條的組成焊芯作為電極，傳導焊接電流，產(chǎn)生電弧作為填充金屬，與熔化的母材金屬共同組成焊縫金屬添加合金元素 藥皮改善焊接工藝性能易于引弧和再引弧，穩(wěn)弧性好，減少飛濺，使焊縫成形美觀；機械保護作用氣保護和渣保護冶金處理作用去除有害雜質(zhì)（如O.H.S.P等），添加有益元素 國 標部 標型號（按化學成分分類）牌號（按用途分類）國家標準號名稱代號類別名 稱代號字母漢字GB5117-

11、1985碳鋼焊條E一結(jié)構(gòu)鋼焊條J結(jié)GB5118-1985低合金鋼焊條E一結(jié)構(gòu)鋼焊條J結(jié)二鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條R熱三低溫鋼焊條W溫GB983-1985不銹鋼焊條E四不銹鋼焊條G鉻A奧GB984-1985堆焊焊條ED五堆焊焊條D堆GB10044-1988鑄鐵焊條EZ六鑄鐵焊條Z鑄七鎳及鎳合金焊條Ni鎳GB3670-1983銅及銅合金焊條條Tcu八銅及銅合金焊條T銅GB3669-1983鋁及鋁合金焊條TAL九鋁及鋁合金焊條L鋁十特殊用途焊條TS特焊接材料焊條的選用原則總原則：盡可能使接頭的使用性能與母材保持一致根據(jù)母材的物理、機械性能和化學成分根據(jù)母材工作條件和使用要求 根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的特點 根據(jù)焊接現(xiàn)

12、場設備條件 根據(jù)勞動條件和生產(chǎn)效益 焊接材料焊劑分類 焊接材料焊絲實芯焊絲 藥芯焊絲 藥芯焊絲的特點：既有熔渣的保護和冶金作用，又能實現(xiàn)自動化焊接生產(chǎn)效率高，飛濺少、焊縫成形美觀、調(diào)節(jié)焊縫合金成分方便和實芯焊絲相比，藥芯焊絲也有煙塵量高的缺點焊接材料保護氣體 焊接用保護氣體及適用范圍被焊材料保護氣體混合比化學性質(zhì)焊接方法附 注碳鋼及低合金鋼ArO2加O2 15%或20%氧化性熔化極用于射流電弧、對焊縫要求較高的場合ArCO2Ar/CO270 80/3020氧化性熔化極有良好的熔深，可用于短路、射流及脈沖電弧ArO2CO2Ar/CO2/O2 80/15/5氧化性熔化極有較佳的熔深，可用于射流、脈

13、沖及短路電弧CO2氧化性熔化極適于短路電弧，有一定飛濺CO2O2加2025% O2氧化性熔化極用于射流及短路電弧六、焊接應力與變形 焊接應力和變形產(chǎn)生的原因 焊接殘余變形焊接殘余變形的類型和產(chǎn)生原因 預防焊接變形的措施矯正焊接變形的方法 焊接殘余應力焊接殘余應力對結(jié)構(gòu)的危害性減小焊接殘余應力的措施消除殘余應力的方法 幾個基本概念 內(nèi)應力在沒有任何外力作用下，平衡于彈性體內(nèi)的應力。殘余應力當產(chǎn)生應力的各種因素的作用不復存在時，由于不均勻的塑性形變和不均勻的相變所致，在物體內(nèi)部依然存在并自身保持平衡的應力宏觀應力或第一類應力微觀應力或第二類應力超微觀應力或第三類應力溫度應力（熱應力）由于構(gòu)件受熱不

14、均引起的應力。組織應力是金屬發(fā)生固態(tài)相變所產(chǎn)生的應力。幾個基本概念焊接瞬時應力和瞬時變形由于熱源作用的集中性與瞬時性，使焊件局部受熱不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應力和變形，是暫時存在于焊件中的焊接殘余應力和殘余變形焊后冷卻至室溫殘存于焊件中的內(nèi)應力與變形通常所說的焊接應力與變形就是指焊接殘余應力和殘余變形自由變形率、外觀變形率和內(nèi)部變形率自由變形率外觀變形率內(nèi)部變形率 金屬桿件的變形 焊接應力和變形產(chǎn)生的原因加熱時，縱向應力是塑性區(qū)以外的中部區(qū)域受壓，兩側(cè)受拉同時板端向外伸長e 隨后冷卻至室溫，應力分布如下圖壓縮塑性變形引起殘余應力，焊縫及其附近受拉，數(shù)值一般達S，兩側(cè)受壓板端向內(nèi)平移，即殘余縱向收縮變形

15、 平板對接焊的縱向殘余應力與變形 焊接殘余變形 縱向與橫向收縮變形 焊接殘余變形角變形 波浪變形 角變形引起的波浪變形 焊接殘余變形彎曲變形(a)縱向收縮引起的彎曲 (b)橫向收縮引起的彎曲焊接殘余變形焊接殘余應力焊接容器中，焊縫之間的最小距離 焊接殘余應力焊接殘余應力預防焊接變形與預防焊接應力的關(guān)系焊接變形和應力總是同時存在的在一定條件下，焊接變形和焊接應力可以互相轉(zhuǎn)化七、常見金屬材料的焊接金屬材料的焊接性碳鋼的焊接合金鋼的焊接焊接性概念金屬焊接性定義金屬是否能適應焊接加工而形成完整的、具備一定使用性能的焊接接頭的特性 含義金屬在焊接加工中是否容易形成缺陷焊成的接頭在一定的使用條件下可靠運行

16、的能力 工藝焊接性 焊接性概念工藝焊接性定義某種金屬在一定焊接條件下，能否獲得優(yōu)質(zhì)致密、無缺陷焊接接頭的能力分類熱焊接性在焊接過程條件下，對HAZ組織性能及產(chǎn)生缺陷的影響程度評定被焊金屬對熱的敏感性，主要與被焊材質(zhì)及焊接工藝條件有關(guān) 冶金焊接性冶金反應對焊縫性能和產(chǎn)生缺陷的影響程度影響焊縫金屬化學成分和性能的主要方面影響工藝焊接性的因素材料因素 設計因素 工藝因素 使用因素 焊接性概念使用焊接性指焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)條件所規(guī)定的各種使用性能的程度 力學性能 低溫韌性 抗脆性斷裂性能 高溫蠕變 疲勞性能 持久強度 抗腐蝕性能 碳鋼的焊接 低碳鋼的焊接焊接性分析含碳及其他合金元素少，塑性、韌

17、性好，一般無淬硬傾向，不易產(chǎn)生焊接裂紋等缺陷，焊接性能優(yōu)良一般不需要采取預熱和焊后熱處理等特殊工藝措施不需要選用特殊和復雜的設備，對焊接電源無特殊要求焊接材料等強原則焊接工藝要點一般不需要預熱、保持層間溫度和后熱處理 在低溫環(huán)境下焊接厚件時，應預熱焊件，防止產(chǎn)生冷裂紋 厚度超過50mm的焊件，應進行焊后熱處理以消除應力電渣焊焊件焊后應正火以細化HAZ晶粒 碳鋼的焊接中碳鋼的焊接焊接性熱影響區(qū)易產(chǎn)生低塑性的淬硬組織焊縫金屬易產(chǎn)生熱裂紋焊縫區(qū)易產(chǎn)生氣孔焊前經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的中碳鋼，在熱影響區(qū)會出現(xiàn)回火軟化區(qū)焊接材料最好采用低氫焊條以采用強度級別低的焊條不允許預熱時，可以采用奧氏體不銹鋼焊條焊接工藝要點設

18、法減小焊件各部位之間的溫度差以降低焊后冷速盡量減小母材在焊縫中的比例從而降低焊縫含碳量 合金結(jié)構(gòu)鋼 按成份低合金鋼：合金元素總量10%，單一元素5%按用途強度用鋼：合金化的目的是為了提高鋼的強度并保證其具有一定的塑性和韌性特殊用鋼：合金化的目的是使鋼具有某些特殊性能合金結(jié)構(gòu)鋼強度用鋼 熱軋及正火鋼（非熱處理強化鋼） 屈服強度為294491MPa的低合金高強鋼 低碳調(diào)質(zhì)鋼屈服強度為441980MPa，熱處理強化鋼 中碳調(diào)質(zhì)鋼屈服強度高達8801176MPa以上，含碳量 為0.250.45 微合金化控軋鋼60、65、X70級管線用鋼 向鋼（正火鋼）含S 0.004，O 2036ppm，H 1.0p

19、pm，其向斷面收縮率達到60以上合金結(jié)構(gòu)鋼特殊用鋼珠光體耐熱鋼：具有較好高溫強度和高溫抗氧化性以鉻、鉬為基礎(chǔ)的低、中合金鋼溫度為500600的高溫設備 低溫鋼具有足夠高的低溫韌性大部分是含的低碳、低合金鋼低溫（40196）裝置和嚴寒地區(qū),液化石油（45）和液化天然氣（162）低合金耐蝕鋼含Cu、P、Al、Cr制造石油、化工、造船、海上采油 等設備能耐大氣、海水及硫化氫等介質(zhì)的腐蝕合金結(jié)構(gòu)鋼八、焊接接頭質(zhì)量檢驗的內(nèi)容和方法焊接質(zhì)量檢驗的內(nèi)容焊前檢驗焊接生產(chǎn)過程中的檢驗 成品檢驗焊接接頭質(zhì)量檢驗的內(nèi)容和方法焊前檢驗檢驗焊接基本金屬、焊絲、焊條的型號和材質(zhì)是否符合設計或規(guī)定要求檢驗其他焊接材料，如埋弧自動焊劑的牌號、氣體保護焊保護氣體的純度和配比等是否符合工藝規(guī)程的要求對焊接工藝措施進行檢驗，以保證焊接能順利進行檢驗焊接坡口的加工質(zhì)量和焊接接頭的裝配質(zhì)量是否符合圖樣要求檢驗焊接設備及其輔助工具是否完好，接線和管道聯(lián)