三一重工股份有限公司企业标准 手工钨极氩弧焊工艺规程.doc

Q/SY三一重工股份企业标准 Q/SY 1098-2005 代替Q/SY 1098-2004手工钨极氩弧焊工艺规程20050730发布 20050810实施三一重工股份 发 布 Q/SY 1098-2005前 言本标准是根据公司手工钨极氩弧焊的特点而制定。本标准由三一重工股份研究本院提出。本标准由泵送公司研究院工艺所负责起草和解释。本标准由三一重工研究本院归口。本标准是对Q/SY 1098-2004手工钨极氩弧焊工艺规程的修订。是第一次修订，自实施之日起代替Q/SY 1098-2004。本标准主要起草人：廖向宇、曾泽斌、周洪。IQ/SY 1098-2005手工钨极氩弧焊工艺规程1 范围本标准规定了实施手工钨极氩弧焊的基本规则及要求。本标准适用于公司内部低碳钢、普通低合金钢、低合金高强钢和不锈钢及其它有色金属的手工钨极氩弧焊。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然后，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 985 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸GB/T 4191 惰性气体保护焊和等离子焊接、切割用铈钨电极GB/T 4842 纯氩GB/T 8110 气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝GB 9448 焊接与切割安全GB/T 9460 铜及铜合金焊丝GB/T 10858 铝及铝合金焊丝3 焊接头设计与坡口加工3.1 接头设计 在设计接头时，首先要考虑的开口应能允许电弧、纯净气体与填充金属能到达接头底部，以保证良好的可达性。影响接头的设计的因素有化学成分、母材的厚度、要求达到的焊缝熔深以及被焊金属的特性（表面张力）。3.1.2 有五种基本的接头型形式（见图1）适用于各种金属，当有特殊要求时允许采用合理的其它接头型式。 图1 接头型式Q/SY 1098-20053.1.3 坡口设计的一般原则如下：a) 厚度不大于3mmmm的高镍合金,一般不开坡口。b) 厚度在3-12 mm的上述材料，可开U型、V型 或J型坡口。c) 厚度大于12 mm的上述材料，采用双面U型或X型坡口更好。d) V型接头的坡口角度，碳钢、低合金钢与不锈钢约600,高镍合金为800,当用交流电流焊接时通常为900,对绝大多数金属的坡口型式如图2所示。图2 坡口型式e) U型坡口的单边侧壁夹角，对碳钢、低合金钢及不锈钢为70-90，高镍合金约为150。铝合金约为200-300。f) T 型接头的单边坡口角度，不同厚度的约为450，铝合金大到600。g) 坡口的具体形式见GB/T 985。3.2 坡口加工方法坡口加工应尽可能采用机加工方法，如用热切割方法则应用砂轮打磨切割表面，以降低其热影响层对焊接接头质量的影响。Q/SY 1098-20053.3 坡口清理3.3.1 坡口每侧至少20mm范围内均应进行清理。坡口面及清理区段的金属表面不得留有诸如油、脂、漆、切削液、标记笔迹、潮气、处理化学剂、机械润滑剂及氧化物等有害异物。灰尘、油脂可用挥发性脱脂剂或无毒溶液擦洗。油漆和其它不溶于脱脂剂的材料可用三氯甲烷、碱性清洗液或专用化合物清洗。坡口部位一般不得有夹层或其它缺陷。应有批准的工艺进行接头定位焊。应保持工件的标记，以便于准确记录。4 材料4.1 母材母材应符合国家或冶金部有关标准的规定。有特殊要求时可由设计、制造、使用三方面协商解决。 焊前必须清楚母材的化学成分，作为选择填充金属、预热、后热及其它工艺参数的重大依据。当采用正常焊接规范而出现意外缺陷时，需注意查清母材或焊接材料中可能存在的未知微量元素。4.2 保护气体4.2.1 保护气体的种类和质量 可用氩、氦或氩氦混合气体作为保护气体。在特殊应用场合、可添加氢或氮（各约5，只限于焊接不锈钢、镍 铜基合金）。 焊接氩气应符合GB4842的规定。具体要求见下表1。表1 焊接用氩气合格指标 项 目 名 称 指 标 项 目 名 称 指 标氩含量 氢含量 PPM 5氮含量PPM 70总含碳量PPM 10氧含量 PPM 10水分含量 PPM 20Q/SY 1098-2005 氩气瓶表面应涂成灰色并注有绿色“氩”字标志字样。其最高工作压力为15MP。氩气瓶在使用中严禁敲击、碰撞、瓶阀冻结时，不得用火烤；不得用电磁起重搬运机搬运氩气瓶；夏日要防日光曝晒；瓶内气体不能用尽；氩气瓶一般直立放置。 保护气体的选择保护气体的选择参见下表2：表2 金属焊接用保护气体的选择 材 料 厚 度 采用的保护气体 手工焊 自动焊铝及其合金 3ArHe、Ar 3Ar-He、He碳钢 3ArAr 3Ar-He、He不锈钢 3ArAr-H2 、Ar 、 Ar-He 3Ar 、 Ar-HeAr-He镍合金 3Ar Ar 、He、 Ar-He 3Ar-HeAr、He铜 3Ar 、 Ar-HeAr 、 Ar-He 3He、ArAr、He钛及其合金 3ArAr 、 Ar-He 3Ar 、Ar-HeAr、HeAr-He含有75的He。Ar-H2含有15的H2氩气流量一般为7L/min；氦气流量应高于氩气。4.3 钨极a) 钍钨极（含氧化钍）；b) 镧钨极（含氧化镧）；c) 锆钨极（含氧化锆）；d) 铈钨极（含氧化铈）；建议尽量采用。4.3.2 钨极载流量钨极载流量的大小,主要受钨极直径的影响。下表3列出电极直径推荐的电流范围。焊Q/SY 1098-2005接电流不能超过钨极产品说明书规定的载流上限。4.3.3 钨极端头几何形状及加工钨极端头几何形状是一项重要的焊接参数,常用的钨极端头形状如图3所示：图3 常用钨极形状表3 钨极直径适用的电流范围 电极直径mm 直流A 交流A 电极为负（） 电极为正（）纯钨加入氧化物的钨纯钨加入氧化物的钨纯钨加入氧化物的钨2202202152151075107515551570401306015010201020459060125751801002001525152565125851602.513023017025017301730801401202101603102253302035203515019015025027545035048035503550180260240350400625500675507050702403503304605506756509506510065100300450430575650830直流电时：钨极端部呈锥形或呈截头锥形。Q/SY 1098-2005交流电时：钨极端部磨成球形。4.4 填充金属 钨极惰性气体保护焊采用的填充金属,一般与母材的化学成分相近.不过,从耐腐蚀、强度及表面形状考虑，填充金属化学成分也可不同于母材。4.4.2 选用的填充金属应符合以下相应规定：a) 焊接碳钢与低合金钢用锰、硅合金化的填充金属，并符合GB8110的要求。b) 焊接不锈 钢及高镍合金的填充金属应用钛来控制气孔，锰、铌、钼或其它组合来控制裂 纹。c) 焊接铜及铜合金的填充金属应符合GB/T 9460的规定。d) 焊接铝及铝合金的填充金属应符合GB/T 10858的规定。5 主要焊接工艺参数选择原则当上述各项材料参数确定后，应通过工艺试验和工艺评定来确定工艺参数。5.1 引弧方法根据生产条件要求，可选择下列方法引弧： A短路引弧：需加引弧板。B高频引弧：借助于高频发生器。对于手工焊和自动焊，使用直流或交流电时均可采用。C脉冲引弧：在钨极与工件之间瞬间加一电压造成电离。D诱导引弧：用于点焊。5.2焊接电流焊接电流有三种，各种电流的适用范围如下：A交流电流：焊接铝、镁及其合金，焊接带氧化膜的铜。B直流电流：正极性电流可以焊接几乎所有的黑色金属。反极性直流电流采用很少。5.3 焊接电压影响电弧电压的因素：焊接电流的种类和保护气体、电极端头的几何形状。5.4 焊接速度焊接速度一般应遵循以下原则:a) 在焊接铝等高热导率金属时,为了减小变形应采用比母材导热速度快的焊接速度。b) 焊接有热裂倾向的合金不能采用高速焊接。Q/SY 1098-2005c) 非平焊位置时应适当提高焊接速度。5.5 喷嘴的直径与氩气流量可按下式选择喷嘴内径： D=（）dW式中 D-喷嘴直径或内径（mm） dW-钨极直径（mm）可按下式计算氩气流量：Q=（）D式中：Q-氩气流量（L/min） D-喷嘴直径或内径（mm）5.6钨极伸出长度通常焊接对接缝时,钨极伸出长度为56 mm较好；焊角焊缝时，钨极伸出长度为710mm较好。6 基本操作技术为保证焊接质量，焊接过程中需注意以下几个问题：a) 保持正确的持枪姿势,随时调整焊枪角度及喷嘴高度,既有可靠的气体保护效果,又便于观察熔池。b) 注意焊后钨极形状和颜色的变化，焊接过程中如果钨极没有变形，焊后钨极端部为银白色，则说明保护效果好；钨极端部发蓝，说明保护效果差；如果钨极端部发黑或有瘤状物，说明钨极已被污染，必须将这段焊缝磨掉，否则容易夹钨。c) 送丝均匀，不能在保护区内搅动，防止空气卷入。6.2 引弧主要采用引弧器引弧,没有引弧器时,采用紫铜或石墨板做引弧板。引弧板放在坡口边缘，不允许钨极直接与试板或与坡口面直接接触引弧。6.3 定位焊定位焊缝的间距按下表4选取。表4 定位焊间距板厚（mm）122定位间距（mm） 2050100200Q/SY 1098-20056.3.1 定位焊缝将来是焊缝的一部分,必须焊牢， 不允许有缺陷，如果该焊缝要求单面焊双面成形，则定位焊必须焊透。6.3.2 必须按正式的焊接工艺要求焊定位焊缝，如果正式焊缝要求预热、缓冷，则定位焊前也要预热、焊后缓冷。6.3.3 定位焊缝不能太高，否则应将定位焊缝磨低些，两端磨成斜坡，以便焊接时好接头。6.3.4 如果定位焊发现裂 纹、气孔等缺陷，应将该段定位焊缝打磨掉重焊，不允许重熔的办法修补。6.4 焊接与接头6.4.1打底焊缝应一气呵成,不允许中途停止。打底层焊缝应具有一定的厚度：对于壁厚10mm的管子，其厚度不得小于23 mm；壁厚10mm的管子,其厚度不得小于45 mm，打底焊缝需经自检合格后，才能填充盖面。6.4.2焊接时要掌握好焊枪角度、送丝位置，力求送丝均匀。焊枪可作横向摆动，但摆动频率不能太高，幅度不能太大，以不破坏熔池的保护效果为原则。6.4.3接头是两段焊缝交接的地方,由于温度的差别和填充金属的变化,该处易出现超高、缺肉、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。所以焊接时应尽量避免停弧，减少接头次数。6.4.4 控制接头质量的方法有以下几种方法：a) 接头处要有斜坡,不能有死角。b) 重新引弧的位置在原弧坑的后面，使焊缝重叠2030 mm，重叠处一般不加或只加少量的焊丝。c) 熔池要贯穿到接头的根部，以确保接头处熔透。6.5 填丝6.5.1填丝的基本操作技术6.5.1.1 连续送丝 连续送丝时要求焊丝比较平直,用左手拇指、食指、中指配合动作送，无名指和小指夹住焊丝控制方向。连续送丝时手臂动作不大，待焊丝快用完时才前移。6.5.1.2 断续送丝 以左手拇指、食指、中指捏紧焊丝，焊丝末端应始终处于氩气保护区内，填丝动作要轻，不得扰动氩气保护层，而是靠手臂和手腕的上下反复动作，将焊丝端部的熔滴送进熔池。此法多用于全位置焊。6.5 焊丝紧贴坡口与钝边一起熔入。Q/SY 1098-20056.5.2 填丝注意事项a) 必须等坡口两侧熔化后才填充焊丝，以避免造成熔合不良。b) 填丝时焊丝应与工件表面夹角成15度，敏捷地从熔池前沿点进，随后撤回，如此反复动作。c) 填丝应均匀，快慢适当。d) 对口间隙大于焊丝直径时，焊丝应跟随电弧作同步横向摆动。e) 填充焊丝，不应把焊丝直接放在电弧下面，把焊丝抬得太高也不适宜,填丝位置的正确与否如图4所示： 图4 填丝示意图f) 操作过程中，如不慎使钨极与焊丝相碰，发生短路过渡，将产生很大的飞溅和烟尘；会造成焊缝夹钨。这时，应立即停止焊接，用砂轮磨掉被污染处，直至磨出金属光泽。被污染的钨极，应在别处重新引弧熔化掉污染端部，或重新磨尖后进行焊接。g) 撤回焊丝时，切记不要让焊丝头撤出氩气保护区，以免焊丝端头被氧化。6.6 收弧 其基本特点是逐步减少热输入，如改变焊枪角度、拉长电弧、加快焊速。对于管子封闭焊缝，最后的收弧，一般多采用稍拉长电弧，重叠2040 mm，在重叠部不加或小加焊丝。7. 典型位置焊接操作技术7.1 对接平焊7.1.1 焊前准备7.1.1.1焊丝清洗 用砂布及棉纱擦尽焊丝上的油、锈等脏物，必要时可用丙酮清洗。Q/SY 1098-20057.1.1.2氩气 要求纯度在99.95以上。7.1.1.3 焊前清理 焊前应对工件坡口周围进行清理，最好用角向磨光机打磨净等焊区的油、锈及其它脏物，直至露出金属光泽为止。 7.1.1.4 装配与定位焊 定位焊间距应符合5.2的规定。如定位焊有缺陷，必须将有缺陷的定位焊磨掉后重焊，不允许用重熔的方法来处理定位焊缝上的缺陷。7.1.2 焊接焊接工艺参数选用见表5。表5 平焊时焊接工艺参数选用表(适用板厚为36 mm)焊接层次焊接电流(A)焊接电压(V)氩气流量L/min 钨极 直径 焊丝 直径钨极伸出长度 喷嘴 直径喷嘴至工件的距离 mm打底焊90100121679481012填充焊100110盖面焊1101207.1.2.2 焊接要点焊枪角度与填丝位置如图5所示： 图5 平焊焊枪角度与填丝位置Q/SY 1098-20057.1.2.2.2 打底焊a)在工件右侧定位焊缝上进行引弧。b)引燃电弧后,焊枪停留在原位置不动,稍预热后,当定位焊缝外侧形成熔池,并出现熔孔后,开始填丝焊接。自右向左焊接。封底焊时，减少焊枪角度，使电弧热量集中在焊丝上，采用较少的焊接电流，加快焊接速度和送丝速度，熔滴要小，避免焊缝下凹和烧穿。焊丝填入动作要熟练、均匀、填丝要有规律，焊枪移动要平稳，速度要一致。施焊中密切注意焊接工艺参数的变化及相互关系，随时调整焊枪角度和焊接速度。当发现熔池增大，焊缝变宽并出现下凹时，说明熔池温度太高，这时，应减小焊枪与工件的夹角，加快焊接速度：当发现熔池小时，说明熔池温度太低，这时，应增大焊枪与工件的夹角，减慢焊接速度。c)在焊缝中间停止焊接时,可松开焊枪上的按钮开关,停止送丝,等电弧熄灭,熔池冷却凝固到颜色变黑后再移开焊枪。接头前先检查原弧坑处焊缝的质量，如果保护好没有氧化皮和缺陷，可直接接头。如果有氧化皮和缺陷，最好将氧化皮和缺陷磨掉，并将弧坑前端磨成斜面。在弧坑右侧面1520 mm处引弧，并慢慢向左移动，等原弧坑处开始熔化成熔池或熔孔后，继续填丝焊接。d)焊至工件末端,应减小焊枪与要件的夹角,使热量集中在焊丝上,加大焊丝熔化量,以填满弧坑,切断控制电源,这时焊接电流不断减少,熔池也不断缩小。焊丝抽离但不要脱离氩气保护区，停弧后，氩气延时10S左右关闭，防止熔池电压在高温下氧化。7.1.2.2.3 填充焊 a) 操作步骤和注意事项同打底焊。b) 焊时应横向摆动，一般作锯齿形运动就行，其焊枪摆动的幅度比打底焊时稍大，在坡口两侧稍作停留。保证坡口两侧熔合好，焊道均匀。c) 填充焊焊道应比工件表面低12 mm左右，不要熔化坡口上的棱边。 mm。7.2 V形坡口对接立焊7.2.1 焊前准备同7.1.1。7.2.2 立焊时焊接电流比平焊位置时减少1015,其他参数基本相同。7 焊接要点立焊主要特点是熔池铁水下坠，焊缝成形不好，易出现焊瘤和咬边，因此除具有平焊的基本操作以外，还应选用小电流，焊枪作上凸月牙形摆动，并随时调整焊枪角度来控制熔池的凝固。避免铁水的下流，通过焊枪的移动与填丝的有机配合、获得良好的焊缝成形。焊枪角度，填丝位置如图6所示： Q/SY 1098-2005图6 立焊焊枪角度与填丝位置7.2.3.1 打底焊 在工件最下端的定位焊缝上引弧,先不加丝,待定位焊缝开始融化,形成熔池和熔孔后,开始填丝向上焊接,焊枪作上凸月牙形运动,在坡口两侧稍作停留,保证两侧熔合好,焊接时焊枪上移的速度要合适,特别注意控制熔池的形状,保持熔池外沿接近椭圆形,不能凸出来,否则焊道外凸成形不好。尽可能让已焊好的焊道托住熔池，使熔池表面接近象一个水平面匀速上升，这样焊缝外观较平整。7.2.3.2 填充焊 焊枪摆动幅度稍大，保证两侧熔合好，焊道表面平整，焊接步骤，焊枪角度、填丝位置与打底焊相同。7 盖面焊 除焊枪摆动幅度较大外，其余都和打底焊相同。填充盖面前，最好能将先焊好的焊道表面磨平。7.3 水平转动小径管对接为说明方便,直径不超过60 mm的无缝钢管简称小径管,直径133 mm以上的无缝钢管简称大径管。7焊前准备7.3.1.1 焊前清理 用锉刀、砂布、钢丝刷或角向磨光机等工具，要管内、外壁的坡口边缘20mm内除净铁锈、油污、和氧化皮等杂质，使其露出金属光泽。但应特别注意，在打磨过程中不要破坏坡口角度和钝边尺寸，以免给打底带来困难。Q/SY 1098-20057.3.1.2 装配与定位焊 管子装配与定位焊时，使用的焊丝与正式焊接相同，定位焊时，室温应不低于15，定位焊缝不低于，长1020mm，采用搭接连接，不能破坏掉坡口的棱边。当焊至定位焊缝处时，应用角向砂轮机将定位焊缝磨掉以后再进行焊接。7 焊丝清洗 用砂布及棉纱擦尽焊丝上的油、锈等脏物，必要时还可用丙酮清洗。7 焊接7水平转动小管径对接焊接参数与平焊时相当；7.3.2.2 焊接要点 定位焊可只焊一处,位于6点处(相当于时钟位置),保证该处间隙为2 mm。保证0点处间隙为1. 5 mm。焊枪角度如图7所示：图7 水平转动小管径对接焊枪角度7.3.2.2.1 打底焊 a) 在0点处引 燃电弧，管子不动，也不加丝，待管子坡口熔化并形成明亮的熔池和熔孔后，管子开始转动并开始加丝。焊接过程中焊接电弧始终保持在0点处，始终对准间隙，可稍作横向摆动，应保证管子的转动速度和焊接速度一致。 b) 焊接过程中，填充焊丝以往复运动方式间断送入电弧内的熔池前方，成滴 状加入。试管与焊丝、喷嘴的位置要保持一定的距离，避免焊丝扰乱气流及触到钨极，焊丝末端不得脱离氩气保护区，以免端部被氧化。c) 将焊至定位焊处，应暂停焊接。收弧时，首先应将焊丝抽出电弧区，但不要脱离氩气保护区，待电弧熄灭后，移开 焊枪，将定位焊磨掉，将收弧处磨成斜坡并清理干净后，在斜上引燃电弧，待焊缝开始熔化时，加丝接头，继续焊接。 Q/SY 1098-2005d) 打底焊道封闭前，先停止送丝和转动，待原来的焊缝头部开始熔化时，再加丝接头，填满弧坑后断弧。7.3.2.2.2 盖面焊 除焊枪横向摆动幅度较大外，其余操作同打底焊。7.4 垂直立焊小径管对接7垂直立焊小径管对接时焊接参数应比平焊时减小1015,其他参数基本相同7焊接要点定位焊缝间隙为2 mm,与它相隔180度处间隙为1.5 mm。两层三道，盖面层上下两道。7打底焊 a) 焊枪角度如图8所示:图8 垂直立焊小径管对接打底焊枪角度b) 在间隙最小处引弧,先不加焊丝,待坡口根部熔化形成熔池熔孔后送进焊丝,当焊丝端部熔化成熔池后,将焊丝轻轻向熔池里推一下,并保证背面焊缝的高度。填充焊丝的同时，焊枪作小幅度横向摆动并向右均匀移动。 c) 焊接过程中，焊丝应以往复运动方式间断地送入熔池前方，在熔池前呈滴状加入。 d) 小管子垂直固定打底焊，熔池的热量要集中在坡口的下部，以防止上部坡口过热，母材熔化过多，产生咬边或焊缝背面的余高下坠。7.4.2.2 盖面焊 a) 盖面焊由上、下两道组成，先焊下面的焊道，后焊上面的焊道，焊枪角度如图9所示：Q/SY 1098-2005图9 垂直立焊小径管对接盖面焊枪角度b) 焊下面的盖面焊道时，电弧对准打底焊道上沿，使熔池下沿超出管子坡口棱边0.51.5 mm,熔池上沿在打底焊道1/21/3处。c) 焊上面的盖面焊道时，电弧对准打底焊道上沿，使熔池上沿超出管子坡口0.51.5 mm，下沿与下面的焊道圆滑过渡，焊接速度要适当加快，送丝频率加快，适当减少送丝量，防止焊缝下坠。水平固定小径管全位置焊接时，焊接参数与平焊时时基本相当；7.5.2 焊接要点 于0点定位焊，保证该处间隙为2 mm，0点处间隙为1.5 mm左右。两层两道，焊枪角度如图10： 图10 水平固定小径管全位置焊焊枪角度7.5.2.1 打底焊 a) 将管子固定在水平位置,定位焊缝放在12点钟位置处,间隙较少的一端放在6点位置处。b) 在仰焊部位6点钟往左10 mm处引弧，按反时针方向焊接。焊接打底层要严格控制Q/SY 1098-2005钨极，喷嘴与焊缝的位置，即钨极应垂直管子的轴线，喷嘴至两管的距离要相等。引燃电弧后，焊枪暂留在引弧处不动，当获得一定大小的明亮清晰的熔池后，才可往熔池填送焊丝。焊丝与通过熔池的切线成15度送入熔池前方，焊丝沿坡口的上方送到熔池后，要轻轻地向熔池里推一下，并向管内摆动，从而能提高焊缝背面高度，避免凹坑和末焊透，在填丝的同时，焊枪反时针匀速转动。c) 当焊至0点处，应暂时停止焊接。d) 焊完一侧后，再焊另一侧位置。焊前，应将定位焊缝除掉，将收弧处（0点处）和起弧处（6点处）修磨成斜坡状并清理干净后，在6点钟斜坡处引弧移至左侧离接头810 mm处，焊枪不动，当获得明亮清晰的熔池后填加焊丝，按顺时针方向焊至0点处，接好最后一个头，焊完打底焊道。7.5.2.2 盖面焊 除焊枪横向摆动幅度较大外，其余操作同7。8 质量检验8.1 外观检查 应检查所有影响质量的因素,如坡口加工、坡口清理和装配以及整个焊缝表面可看到的情况，焊缝尺寸、熔池、表面气孔、咬边与裂纹等。 常用的其它检验方法为渗透法、磁粉法、超声波法、射线法、选用方法取决于对产品质量水平的要求。 检验规程必须依据检验工艺和验收标准，以保证产品质量。9. 安全防护安全防护按GB9448执行。