化工設備的焊接

化工設備的焊接第1頁/共57頁第一節(jié)焊接基本知識一、焊接及其本質(zhì)1.焊接是指兩種材料牢固連接的一種工藝，可以是金屬也可以是非金屬，一般指金屬材料的連接，金屬材料可以是同種鋼也可以是異種鋼。2.焊接的本質(zhì)：原子相互靠近達3~5A°（1A°=0.0000001mm）

牛牛文庫文檔分享第2頁/共57頁二、原理和方法

焊接原理：加熱或加壓或加壓+加熱

牛牛文庫文檔分享第3頁/共57頁電弧焊原理利用高溫焊接電弧焊使母材（工件）及填充金屬（焊條或焊絲）熔化形成液態(tài)熔池，熔池冷卻后就形成焊縫。1焊接電弧產(chǎn)生2影響焊縫質(zhì)量的因素和措施3提高焊縫性能的措施

牛牛文庫文檔分享第4頁/共57頁1、焊接電弧產(chǎn)生產(chǎn)生：空氣介質(zhì)被電離的放電現(xiàn)象，是帶電粒子通過兩極之間氣體空間的一種導電過程條件：陰、陽兩極兩極間有帶電粒子兩極間有電場電弧溫度6000℃，熔滴1800-2400℃，熔池平均溫度1770℃左右

牛牛文庫文檔分享第5頁/共57頁2、影響焊縫質(zhì)量的因素（1）焊接區(qū)的有害氣體：CO2，O2，N2，H2

氧化性氣體如CO2，O2：燒損金屬元素,產(chǎn)生氣孔

牛牛文庫文檔分享第6頁/共57頁措施減少有害氣體產(chǎn)生，特別是H2

如焊材嚴格烘烤、焊接之前除銹和油污隔絕空氣與熔池，實現(xiàn)熔池保護如手工電弧焊：藥皮保護埋弧焊：焊劑保護氣體保護焊：氣體保護

焊條保溫筒

牛牛文庫文檔分享第7頁/共57頁（2）鋼材中S、P雜質(zhì)的影響S——熱脆性P——冷脆性措施：造渣脫硫、磷（形成不溶于液態(tài)金屬的金屬氧化物）嚴格控制焊材及工件中的硫、磷含量3、提高焊縫性能的措施向焊縫金屬滲入合金，補充合金元素的燒損（1）焊絲（2）藥皮（3）焊劑

牛牛文庫文檔分享第8頁/共57頁三、常用焊接方法介紹

1.手工電弧焊(SMAW)：（1）操作靈活，可進行全位置焊接（2）勞動強度高，每焊一道縫需清渣（3）電流小，焊接深度小，生產(chǎn)率低（4）焊材利用率低（換焊條）（5）焊接質(zhì)量受工人技術水平限制

牛牛文庫文檔分享第9頁/共57頁手工電弧焊

牛牛文庫文檔分享第10頁/共57頁氣鏨清理焊根

牛牛文庫文檔分享第11頁/共57頁2.埋弧焊(SAW)優(yōu)點：自動焊，勞動強度低，焊接電流大，生產(chǎn)效率高，熔池保護較好，焊接質(zhì)量穩(wěn)定缺點：焊接靈活性差，只能焊直縫或環(huán)縫

縱焊縫埋弧自動焊

牛牛文庫文檔分享第12頁/共57頁環(huán)焊縫埋弧自動焊

牛牛文庫文檔分享第13頁/共57頁打磨焊縫

牛牛文庫文檔分享第14頁/共57頁焊縫引弧收弧板焊接變位機

牛牛文庫文檔分享第15頁/共57頁3.氣體保護焊MAGCO2氣體保護焊問題：燒損合金元素、氣孔、飛濺大優(yōu)點：焊接電流大，效率高，用于黑色金屬如碳鋼焊接不宜用于不銹鋼、銅、鋁合金焊接

牛牛文庫文檔分享第16頁/共57頁惰性氣體保護焊:Ar、氦及其混合氣體熔池保護性好，焊縫質(zhì)量高，成型好，但成本高，用于優(yōu)質(zhì)材料如不銹鋼，有色金屬焊接。分類:TIG非熔化極（鎢極)焊接電流小，弧長穩(wěn)定，成型好，用于薄壁焊縫焊接

牛牛文庫文檔分享第17頁/共57頁MIG（熔化極氬弧焊）

牛牛文庫文檔分享第18頁/共57頁四、焊接接頭的金相組織焊接接頭:焊縫區(qū)、熔合區(qū)和熱影響區(qū)

牛牛文庫文檔分享第19頁/共57頁

牛牛文庫文檔分享第20頁/共57頁焊接接頭組織及性能（以碳鋼為例）焊縫區(qū)：微觀偏析、宏觀偏析

熔合區(qū)：兩高一低（殘余應力和硬度高、韌性低）熱影響區(qū)：1、2過熱區(qū)：晶粒粗大，塑性韌性低3正火區(qū)：晶粒細化——性能最好4部分相變區(qū)：晶粒不均勻，力學性能不好5再結(jié)晶區(qū)：消除冷作硬化，塑性改善，強度和硬度降低6藍脆溫度區(qū)：晶界析出滲碳體，塑性下降

牛牛文庫文檔分享第21頁/共57頁第二節(jié)常見焊接缺陷一、焊縫外部缺陷焊縫表面尺寸不符合要求(a)咬邊(b)弧坑(c)焊瘤

牛牛文庫文檔分享第22頁/共57頁二、焊縫內(nèi)部缺陷氣孔、裂紋、夾渣、未焊透、未熔合三、焊接裂紋熱裂紋——熔池結(jié)晶后產(chǎn)生防止：減小S、P含量，小電流、多層焊冷裂紋——焊后產(chǎn)生防止：選用低氫焊條，小電流、多層焊，焊前預熱，焊后熱處理再熱裂紋——焊后再加熱時產(chǎn)生防止：控制化學成分，預熱，減小應力集中

牛牛文庫文檔分享第23頁/共57頁一、焊接應力第三節(jié)焊接應力和變形1、焊接應力種類：（1）焊接應力的本質(zhì)：焊接變形受阻

（2）焊接應力的分類按變形產(chǎn)生原因不同分：

熱應力：溫度變化時熱脹或收縮不一致，變形受阻

組織應力：組織轉(zhuǎn)變過程中導致體積變化受阻其中熱應力為主要形式按應力的方向分：單向（薄板）、雙向（中厚板）、三向(厚板）

牛牛文庫文檔分享第24頁/共57頁按應力存在時間分：焊接瞬時應力：暫時應力焊接殘余應力：對焊接結(jié)構(gòu)的強度、腐蝕、形狀影響較大殘余壓應力有利于抗疲勞、抗腐蝕殘余拉應力對腐蝕、疲勞不利2、焊接應力的危害（1）降低焊接區(qū)金屬的塑性和抗疲勞強度

（2）促成焊接裂紋（3）加快應力腐蝕速度（4）降低焊件精度

3、減小和消除焊接應力的措施

設計方面：避免焊縫交叉、相鄰焊縫錯開、避免斷面劇烈過渡區(qū)設焊縫、降低局部結(jié)構(gòu)度

牛牛文庫文檔分享第25頁/共57頁避免焊縫交叉減小局部剛度

牛牛文庫文檔分享第26頁/共57頁接管法蘭等厚對接

牛牛文庫文檔分享第27頁/共57頁工藝方面:（1）采用合理的焊接順序：減少焊縫處的拘束度

牛牛文庫文檔分享第28頁/共57頁（2）采用合理施焊方法：對稱施焊

長焊縫的幾種施焊方法

牛牛文庫文檔分享第29頁/共57頁（3）焊前預熱：減小焊接過程中的溫差（4）錘擊焊縫區(qū)：使其產(chǎn)生塑性變形（5）焊后處理:熱處理、機械拉伸

牛牛文庫文檔分享第30頁/共57頁環(huán)焊縫焊前預熱

牛牛文庫文檔分享第31頁/共57頁任務二：在進行結(jié)構(gòu)焊接時，由于局部高溫加熱而造成焊件上溫度分布不均勻，從而使其產(chǎn)生不均勻的膨脹，而高溫區(qū)的膨脹受到低溫區(qū)的限制，最終導致焊件在焊后產(chǎn)生了殘余應力，請思考殘余應力對焊件結(jié)構(gòu)的影響有哪些，如何來減小或者消除這些影響要求：4-6人為一個小組，自由組合，組長由每組成員選出，每組討論時間不超過15分鐘，

牛牛文庫文檔分享第32頁/共57頁任務三：焊接殘余變形是焊后殘存于結(jié)構(gòu)中的變形，變形形式有局部變形和整體變形，如何解決焊接殘余變形問題要求：4-6人為一個小組，自由組合，組長由每組成員選出，每組討論時間不超過15分鐘，

牛牛文庫文檔分享第33頁/共57頁焊接變形(1)焊接變形的產(chǎn)生：由于溫度變化導致膨脹收縮不一致通常焊縫及近縫區(qū)表現(xiàn)為收縮變形

(2)焊接變形的種類縱向、橫向變形：焊縫長、寬收縮造成角變形：焊縫表面寬度大，收縮大彎曲變形：焊縫分布與構(gòu)件幾何中心不對稱波浪變形：剛性不足，薄板失穩(wěn)扭曲變形——各種變形綜合作用的結(jié)果

牛牛文庫文檔分享第34頁/共57頁（3）減小和消除焊接變形的措施設計方面：盡量減少焊縫數(shù)量焊縫對稱分布：雙X型，雙U型坡口（厚板焊接）

牛牛文庫文檔分享第35頁/共57頁

工藝方面：反變形法剛性夾持——焊接應力增加（見書）焊前預熱：減小焊接過程中的溫差

合理施焊：減小焊接變形焊后處理：矯形

牛牛文庫文檔分享第36頁/共57頁

牛牛文庫文檔分享第37頁/共57頁第四節(jié)焊接工藝規(guī)程一、金屬材料的焊接性1.焊接性：金屬材料在一定的工藝條件下獲取優(yōu)質(zhì)接頭的難易程度若在普通條件下如采用普通的焊接方法（常規(guī)）即能獲取優(yōu)質(zhì)接頭稱為焊接性能好。假如要采取特殊工藝措施如預熱，熱處理或采用特殊的焊接方法才能獲得優(yōu)質(zhì)接頭，則焊接性差。一定工藝條件：焊接方法、焊接材料、焊接規(guī)范、焊前預熱、焊后處理

牛牛文庫文檔分享第38頁/共57頁2.焊接性的評定:

碳當量（冷裂紋）C含量愈高,合金元素含量愈高，焊接性愈差研究表明焊接性與合金量及合金元素含量有關，其中含C量影響最大Ce愈高焊接性愈差Ce＜0.4%焊接性好，無須采取工藝措施Ce=0.4~0.6%焊接性一般，采取一定的工藝措施，焊前預熱，焊后處理Ce＞0.6%焊接性差，采取嚴格的工藝措施

牛牛文庫文檔分享第39頁/共57頁二、焊接工藝規(guī)程1.焊接結(jié)構(gòu)工藝性

（1）焊接位置

（a）平焊；（b）橫焊；（c）立焊；（d）仰焊

牛牛文庫文檔分享第40頁/共57頁（2）焊縫設計應遠離加工表面(a)、(b)不合理；(c)、(d)合理

牛牛文庫文檔分享第41頁/共57頁（3）焊縫布置應考慮操作空間，便于焊接（a）、(b)不合理；（c）、（d）合理

牛牛文庫文檔分享第42頁/共57頁（4）點焊或縫焊的焊縫位置必須符合柱狀電極或滾輪電極的焊接特點

牛牛文庫文檔分享第43頁/共57頁2.焊接方法選擇根據(jù)焊件材質(zhì)、接頭厚度、焊縫位置和坡口型式等來選擇3.焊接材料選擇

焊條（焊芯、焊絲）：既作電極又作填充金屬，有碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼（Mn、Si）、不銹鋼（Cr、Ni、Ti、Nb）等藥皮（焊劑）：保護（產(chǎn)生氣體）、冶金反應（脫S、P、滲合金）、穩(wěn)弧、改善焊接工藝性能酸性焊條：焊接工藝性好，飛濺少，易于脫渣，成形好。但氧化性強，合金燒損嚴重，焊縫塑性韌性低，易產(chǎn)生氣孔堿性焊條（低氫）：焊縫塑性韌性較高，脫渣性差。

牛牛文庫文檔分享第44頁/共57頁4.焊接接頭與坡口形式

牛牛文庫文檔分享第45頁/共57頁

牛牛文庫文檔分享第46頁/共57頁U型焊接坡口X型焊接坡口

牛牛文庫文檔分享第47頁/共57頁5.焊接規(guī)范（1）焊接電流——電流大，熔深大，生產(chǎn)率高，適于焊厚板。電流過大易造成咬邊，電流過小易造成夾渣及未焊透（2）電弧電壓——過高會形成淺而寬的焊縫，導致未焊透和咬邊等缺陷；過低會形成高而窄的焊縫，使邊緣熔合不良（3）焊接速度——過快易產(chǎn)生未焊透、咬邊、氣孔等缺陷；太慢會導致焊瘤、溢流等缺陷（4）焊條或焊絲直徑——厚板可選較粗直徑焊條或焊絲

牛牛文庫文檔分享第48頁/共57頁6.焊接技術要求一般的焊接技術要求主要有：選擇焊接方法；選擇焊條；焊縫布置；焊接工藝上的特殊要求(如在某部位要堆焊，要求焊前預熱及焊后熱處理等)；檢驗方面的要求；水壓試驗要求；氣密性試驗以及后處理要求等。對化工設備設計圖紙?zhí)岢黾夹g要求時，必須全面考慮化工工藝要求，結(jié)構(gòu)強度、剛度和幾何尺寸要求，以及制造廠的具體情況，制訂出既保證設備在操作中安全可靠又符合制造上多快好省原則的技術要求。

牛牛文庫文檔分享第49頁/共57頁三、常用金屬材料的焊接特點

低碳鋼（＜0.25%）Q235—A焊接性良好1.碳素結(jié)構(gòu)鋼中碳鋼（0.25~0.6%）用堿性低氫焊條高碳鋼（＞0.6%）焊前預熱、焊后熱處理

2.普低鋼焊接普通碳素結(jié)構(gòu)鋼基礎上加入少量Mn,V,Cr,Mo等合金元素，提高其強度

牛牛文庫文檔分享第50頁/共57頁3.奧氏體不銹鋼焊接主要元素：Cr＞13%,Ni≥9%如1Cr18Ni9Ti0Cr18Ni11Ti00Cr19Ni9焊接性：良好存在問題：晶間腐蝕（450~850℃）不銹鋼膨脹系數(shù)比C鋼大，變形，應力大導熱性差，易過熱組織、熱裂紋措施：低碳法加穩(wěn)定劑Ti，Nb、穩(wěn)定化處理焊后處理：固溶處理小電流快速焊（快焊快冷）雙相法F—A（F≤5%）堿性低氫焊條

牛牛文庫文檔分享第51頁/共57頁