过程设备制造及安装第三章焊条电弧工艺.ppt

第三章 焊条电弧焊（工艺）第一节 焊条电弧焊的原理以及特点 一、焊条电弧焊的基本原理二、焊条电弧焊的特点 第二节 焊条电弧焊工艺 一、焊条电弧焊规范参数(12-27)焊条的选用（牌号）焊条直径的选用焊接电流电弧电压电源极性焊道层数焊接速度焊接接头形式、坡口和焊缝 二、焊条电弧焊技术 三、焊前预热以及焊后热处理 四、手工电弧焊安全技术第二章 手工焊条电弧焊（工艺）第一节 焊条电弧焊的原理及特点一、焊条电弧焊的基本原理一、焊条电弧焊的基本原理引弧、燃烧母材、焊条熔化药皮分解、熔化、蒸发、渣气联合焊缝熔滴 母材熔池 焊缝二、焊条药皮作用：稳弧剂：Vi低，引弧、稳弧 大理石、长石水玻璃碳酸钾、金红石头K、Na、Ca等；造渣剂：一定物理、化学性能渣；保护熔滴、熔池、并改善焊缝成形；钛铁矿、金红石、大理石、石英砂、长石、云母、萤石等；（FeOTiO2、TiO2、CaCO3、SiO2、SiO2+Al2O3、K2O+NaO2、CaF2）造气剂：有机物、碳酸盐，焊接时产生气体，隔离空气。木粉、顶分、大理石、菱苦土；降低 脱除金属中的氧 熔渣药皮的氧化性脱氧剂OFeO 脱氧剂锰铁、硅铁、钛铁、铝粉 合金剂补偿有益元素的烧损获得必要的合金成分铁合金或金属粉、锰铁、硅铁、钼铁等；粘结剂：涂敷到焊芯上，药皮具有一定的强度 钠水玻璃、钾水玻璃；成形剂：药皮具有一定的塑性、弹性及流动性，便于焊条压制、焊条表面光滑不裂，白泥、钛白粉、糊精等；三、三、焊条电弧焊的特点焊条电弧焊的特点1、操作灵活操作灵活设备简单、移动灵活、电缆长、焊把轻平、立、横、仰各种空间位置。对接、搭接、角接、T形接头。车间内、野外施工现场。复杂结构、不规则、单件、小批量、不易机械化。1.5mm 板结构；简单灵活适应性强2、待焊接头装配要求低待焊接头装配要求低 手工适时调整3、可焊金属材料广可焊金属材料广广泛用于：低碳钢、低合金钢、结构钢相应焊条。常用于：不锈钢、耐热钢、低温钢等合金结构钢。可用于：铸铁、铜合金、镍合金等材料焊接以及耐磨、耐腐蚀等表面堆焊。活泼金属（Ti、Nb、Zr）难熔金属（Mo、Ta）低熔点金属（Pb、Sn、Zn以及合金）高碳钢、铸铁不能用手工电弧焊4、焊接生产效率低与其他电弧焊相比、焊接生产效率低与其他电弧焊相比：熔敷速度慢清渣更换焊条使用电流小生产效率低劳动强度大环境（烟尘大）5、焊缝质量依赖性强焊缝质量依赖性强 焊接操作技能要求高焊接操作技能要求高.第二节第二节 焊条电弧焊工艺焊条电弧焊工艺定义：制造焊接产品，所有有关加工方法和实施要求。焊接工艺焊前准备焊接材料选择焊接方法焊接规范参数操作要求一、一、焊条电弧焊焊接规范参焊条电弧焊焊接规范参数数焊接规范参数：质量、效率手工焊接工艺主要包括：焊接技术焊接规范：影响焊接质量生产效率的各个工艺参数的总和；手工焊条焊接规范 焊条牌号以及直径 电源种类和接法焊接电流大小焊接层数焊接速度接头形式坡口1、焊条牌号的选用原则、焊条牌号的选用原则 低碳钢 普低钢的承压设备及钢结构选用J422等强度原则：强度焊缝=母材强度根据s、b选用结构钢焊条例：d=16mm Q235（钢材按屈服强度定）s:185235 b:375460 （抗拉强度bmin强度过高有害)低碳钢普低钢 普低钢普低钢 Q235 Q345 选用强度等级较低的钢相应的焊条 同一强度等级的酸性或碱性焊条 如下页图:主要取决焊接件的结构形状钢板厚度（刚度大或小）简单酸性大、厚酸性焊条工作条件钢材抗裂性直流电源有困难必须用碱性焊条如J506碱性、酸性均可尽量选酸性工艺因素考虑，奥氏体不锈钢多用酸性焊条复杂碱性小、薄碱性焊条动载荷 冲击载荷静载荷 不好J427 好J422 承受高温或腐蚀的耐热钢、不锈钢等成分原则：焊缝=母材（相近相同成分）由于工艺因素的考虑：A不锈钢多选用酸性焊条 举例（结构钢、低合金钢）Q235-AF E4303 J422Q235-A E4315 J427102020R E4303 J42220g E4315 J42716MnR 16Mng 15MnVR 15MnVNR E5515G J55720MnMo 13MnNiMoNbR18MnMoNbR 14MnMoV E7015D2 J70714MnMoVN E8015 J807E5015 J507E6016G J607 2、焊条直径的选择、焊条直径的选择平焊 45、6立焊 2.53.2仰焊 2.53.2横焊 4、3.2多层焊节一道焊缝：小,其他层用大。厚板d234561212 mm薄板1.62.5 2.53.23.2445463、焊接电流、焊接电流I 大：h增大、增大；I 过大：咬边、烧穿、严重飞溅；I 过小：电弧不稳、粘焊条、不易焊透；I=30 50d(mm)（不锈钢、电阻大、发红）（十字 或丁字、厚板、低温）(mm)2.53.245 I(A)50801001301602102002704、电弧电压、电弧电压 L弧长V高 L弧短V低 偏吹时L太长电弧挺度下降飞溅增加 电弧热量损失增加咬边、未焊透熔敷速度下降不短路力求短弧 碱性焊条 L略小 酸性焊条：允许L长些（药皮充分燃烧）低氢焊条：V弧=2022（V）（控制在）酸性焊条：V弧2528（V）5、电源极性、电源极性 正接：母材h大厚板 反接：焊条熔化快V焊接增大碱性正好相反；酸性 低氢：直流反接电弧稳定飞溅少有利脱氢碱性：酸性：厚板直流正接薄板直流反接6、层数、层数层数太少层厚度太大，容易过热，塑性韧性下降n(层数)=s（板厚）/d（焊条直径）7、焊接速、焊接速度（焊条相对于焊件的直线运动速度）度（焊条相对于焊件的直线运动速度）取决于 焊接位置 接缝装备质量焊缝尺寸焊条熔化速度影响外观形状太快成形不良、未焊透、夹渣等太慢焊瘤、溢流受力均匀8、焊接接头形式、坡口和焊缝、焊接接头形式、坡口和焊缝接头形式a、对接 节省金属 下料尺寸、组装要求严装配要求不高、易装配b、搭接 接头承载能力低（不重要结构）c、角接d、T形接头 承受较小的切应力 仅作为联系焊缝坡口开坡口的目的焊透成形GB/T985-1988详细规定清渣 坡口厚度结构形式 承载情况焊缝空间位置：平、立、横、仰；结合方式：对接、角接焊缝、塞焊缝；断续情况：连续焊缝、断续焊缝等；a、焊缝分类焊缝符号组成 b、焊缝符号GB/T324-1988 “焊缝符号表示法”等效 ISO 2553-1984 “焊缝在图样上符号表示法”补充符号：补充说明焊缝某些特征的符号 辅助符号：焊缝表面特征的符号基本符号：焊缝横截面形状的符号焊缝尺寸符号引出线等：细实线、横线/主标题栏（二）（二）焊条电弧焊技术焊条电弧焊技术 引弧、收弧、运条方式、焊条倾角、焊道接头；擦拭法1、引弧 碰撞压力容器焊接，决不允许在容器壳体非焊接部分引弧。特别是：低合金高强度钢，引弧坑往往是壳体表面微裂纹的起源地。应当是：坡口内壁、前层焊道上引弧，引弧点必须被电弧完全重焙。2、收弧 不突然熄灭电弧，停止，填满弧坑。不锈钢焊接，易弧坑内形成裂纹。3、接头 余高、凹坑、宽窄、不均。4、对接焊缝的单面焊双面成形工艺锅炉压力容器承压焊缝无法两面焊难度较大坡口加工：cp坡口角度：=60钝边：p=1.52mm间隙：c=2.03.0mm5、焊缝形状系数与焊缝熔合比、焊缝形状系数与焊缝熔合比手、埋：手、埋：=1.32之间此时焊缝较宽且浅，气孔夹杂浮出 =B/H BH熔合比=V母材/（V母材+V焊丝）r=FmL/（FmL+FsL）r=Fm/（Fm+Fs）r=10%85%LFsFm埋弧自动焊：r=6070%加氢反应器：堆焊时，r r 影响焊缝的 化学成分金相组织机械性能大、好小、不好 6、手工电弧焊的常见缺陷、手工电弧焊的常见缺陷表面缺陷 内部缺陷（1）焊缝表面缺陷 咬边 焊瘤 内凹（遢下去）气孔 裂纹 溢流 弧坑等（2）焊缝内部缺陷 气孔、夹渣、裂纹、未熔合、未焊透；裂纹未焊透未熔合返修（不允许存在）。第四节 焊接热处理一、焊前预热及焊后热处理焊前预热目的：降低焊接区的冷却速度，减小接头的淬硬程度和防止冷裂纹的产生。是否预热及预热温度与钢材成分、板厚大小及环境温度有关。通常，材料强度高、板厚大的易淬钢，焊前一般要进行预热。预热一般是对坡口两侧75lOOmm范围内钢材加热。可以用火焰加热、工频感应加热或红外线加热等方法。低碳钢和普通低合金钢的预热温度为100-200。（1）焊前预热 目的：V冷下降、淬硬程度下降、防止冷裂纹 坡口两侧：75100mm内 低碳钢、低普钢，加热温度：100200是否预热钢材成分：C、Mn、Mo、V、N、Nb强度高板厚大小：板厚、拘束应力大环境温度：低-30后热 后热：是指焊后立即将焊接区加热至一定温度并保温一定时间，目的是进一步降低冷却速度，防止淬硬组织马氏体的形成，其目的与预热相似。实践证明，采用后热防裂，其效果较预热往往要好一些。后热加热方法、加热温度范围与预热相同。其加热温度较预热温度稍高。（2）后热目的:同预热（V冷下降）方法：焊后立即工艺：同预热，温度稍高 效果较预热好一些 （3）消氢处理：对于冷裂纹倾向大的低合金高强钢等材料，还有一种专门的后热处理，称为消氢处理，即在焊后立即将焊件加热到250350温度范围，保温26h后空冷。消氢处理的目的主要是使焊缝金属中的扩散氢加速逸出，大大降低焊缝和热影响区的氢含量，防止产生冷裂纹。（4）焊后热处理 对于低碳钢与低合金钢，除电渣焊件外，焊后进行的热处理主要是消除焊接残余应力的热处理。习惯上也称为焊后热处理，其加热温度一般为600650。除降低焊接残余应力外，也可软化淬硬部位，提高韧性。消除应力热处理是将焊件中的整体或局部加热至预定温度，然后随炉缓冷至400300，再空冷。工业中有三种热处理方式。（3）消氢处理（低合金高强钢）冷裂纹倾向大；焊后立即：工件 250350，26h，空冷，扩散氢逸出，防止冷裂纹；（4）消除应力热处理（焊后热处理）600650，炉冷；300400，空冷；整体炉内热处理，其消除应力效果最佳。但焊件过大往往受加热炉大小的限制。如果工件太长需要分成两段处理时，重叠加热部分应在1.5m以上。整体炉外热处理，对于球罐等大型容器，可以在容器外部覆盖保温材料，从内部用火焰加热处理。其除应力效果较好，但不如整体炉内热处理。局部炉外热处理。对于尺寸较长不便整体处理，但形状又规则简单的筒体容器、管件等，可以进行局部热处理。采用火焰、红外线或工频感应等加热方法，对焊缝两侧进行局部加热，但应注意必须有足够的加热宽度。第五节 手弧焊的安全技术 主要有防止触电，弧光伤害。火灾、爆炸和有毒气体与烟尘中毒等。防止触电 手弧焊时，电网电压和焊机输出电压以及手提照明灯电压等都会有触电危险。因此，要采取防止触电措施。电焊机外壳必须要有良好可靠的接地或接零；焊接电缆和焊钳绝缘要良好，如有损坏，要及时修理；手弧焊时，要穿绝缘鞋，戴电焊手套；在锅炉，压力容器、管道、狭小潮湿的地沟内焊接时，要有绝缘垫，并有人在外监护；使用手提照明灯时，电压不超过安全电压36V；高空作业时不超过12V；高空作业时，在接近高压线5m或离低压线2.5m以内作业，必须停电，在电闸上挂“有人工作，严禁合闸”的警告牌，并设人监护。；万一有人触电，要迅速切断电源，并及时抢救。；防止弧光伤害 焊接电弧强烈的弧光和紫外线对眼睛和皮肤有损害。手弧焊时，必须使用带弧焊护目镜片的面罩，并穿工作服，戴电焊手套。防止爆炸在焊接作业点，10m以内，不得有易爆物品；在油库、油线室、乙炔站、喷漆室等有爆炸性混合气体的室内，严禁焊接作业。；没有特殊措施时，不得在内有压力的压力容器和管道上焊接；焊补装过易燃易爆物品的容器前，要放尽，用水、水蒸气或氮气置换，并清洗干净；用测爆仪等检验分析气体介质；焊接作业时，要打开盖口，操作人员要躲离容器孔口。防止火灾在焊接作业点火源10m以内，在高空作业下方和火星所及范围内，应彻底清除有机灰尘、木材木屑、棉纱棉丝，草垫千草、石油、汽油、油漆等易燃物品；如有不能撤离的易燃物品，诸如木材、未拆除的隔热保温的可燃材料等，应采取可靠的安全措施，如用水喷湿、覆盖湿麻袋、石棉布等，以隔绝火星；容器和管道等设备动火处两侧宽度2m范围的保温层应拆除干净；六级以上大风时，没有采取措施不能进行露天焊接作业和高空作业；焊接作业现场附近应有消防设施；电焊作业完毕应拉闸，并及时清硬现场，彻底消除火种。防止有毒气体和烟尘中毒 手弧焊时会产生可溶性氟、氟化氢。锰、氮氧化物等有毒气体和粉尘，会导致氟中毒、锰中毒、电焊尘肺等，尤其是用碱性焊条在容器，管道内部焊接。因此，要根据具体情况采用排烟罩、送风机等通风排烟尘措施。