《焊接教育资料》PPT课件.ppt

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1、焊接教教育资料CMHCNCMHCNMayMay 保护气体保护气体的作用保护气体的作用 从从待机待机开开始始对对焊接部位焊接部位 进行保护进行保护 电弧稳定电弧稳定 保护气体成分的影响保护气体成分的影响 电弧特性电弧特性 金属过渡金属过渡 焊透焊透,堆焊现象堆焊现象 焊接速度焊接速度 咬边发生程度咬边发生程度 纯净作用纯净作用 熔敷金属的机械性质熔敷金属的机械性质 焊接费用焊接费用Under Cut:焊接线边缘母材部位产生的沟槽或凹陷,原因焊接角度不当，操作不规范，焊接电流过大产生的 保护气体的种类以及特征材 料材料 保护气体优点碳素钢Ar+O2(2-5%)Ar-CO2 增大电弧的安全性 比纯A

2、r时的焊接速度快，咬边最少CO2 价格低廉不锈钢Ar-O2(1%)增加电弧的安全性 熔化金属的流动性好，做熔池容易 容易结合，焊珠形成好Ar-O2(2%）厚板的咬边最少化 焊接薄板不锈钢时相比1%O2 混合气体，焊接 速度和电弧稳定性良好铝Ar 25mm以下：熔化金属的移动形态和电弧的 稳定 性良好，飞溅少。Ar（35%）-He(65%)2575mm：比纯Ar的供热大Ar（25%）-He(75%)75mm以上：焊接供热最大化气孔减少GMAW-主要保护气体的特性 特性特性氩气氩气-电离能量低的容易发生电弧-热传导低能量集中在等离子部位 =-可能喷射过渡 HeHe-电离能量高，和氩气相比电弧发生较

3、困难&电压要高-电弧热量高-热传导温度好，能量可以再电弧内部均匀 分散=形成较宽的焊珠-不能单独喷射过渡 COCO2 2 -活性气体,价格低廉价格低廉-Short circuitShort circuit Globular Globular -低电流电弧不稳定-飞溅发生较多-脱氧剂(Mn,Si)的 =Wire 需要补 充(Gas Metal Arc Welding)气体金属弧焊项 目保护气体的种类电电弧偏吹弧偏吹 电弧偏吹(Arc 偏斜)现象:电弧焊时偏离焊条方向的现象,特别在直流电弧焊时 使用时现象尤为严重。电焊电流的电弧周围产生的磁场 相对电弧不对称的时候发生.防范措施:使用交流焊接,焊接

4、较长时使用后退法，,短距离使用电弧焊等.(Current)GlobularGlobularv 根据根据电电流流-电压电压的的过过渡渡现现象象 GMAW-过渡现象 粒粒状状熔滴熔滴 D d(wire)D d(wire)中中间电间电流流&电压电压 COCO2 2 气气体体 about 100 dropsabout 100 drops 射流射流 Ar-base Ar-base 气气体使用体使用 高高电电流流&高高电压电压 D d(wire)D =熔敷速度增加熔敷速度增加 依靠依靠 FluxFlux的的电焊电焊部金属学性质提高部金属学性质提高 以熔渣保护熔池以熔渣保护熔池&形成光滑的焊珠形成光滑的焊珠

5、 以以SlagSlag防止焊珠下沉防止焊珠下沉=口向口向电焊电焊作业性优秀作业性优秀 F Fluxlux 重量比重量比 1550%1550%电弧稳定剂电弧稳定剂,焊渣形成剂焊渣形成剂,脱氧剂脱氧剂,脱氮剂脱氮剂,气体形成剂气体形成剂,合金成分合金成分 MMA(手工电弧焊)手动手动电焊电焊时时(SMAW,GTAW)SMAW,GTAW)使用定使用定电电流特性流特性的理由的理由 操作中就算电弧长度突然变长操作中就算电弧长度突然变长(A=A1)A=A1)也不让也不让电焊电电焊电流流有大的变化有大的变化 为了得到固定的为了得到固定的IVShort-arcLong-arcAA1Manual Metal A

6、rc WeldingShielded Metal Arc Welding,Gas Tungsten Arc Welding MMA(SMAW)覆盖剂的作用覆盖剂的作用电器传导电器传导:发生电弧发生电弧,稳定稳定 熔渣形成熔渣形成-Drop size,Drop-Drop size,Drop 保护保护,焊珠形成焊珠形成,防止骤冷防止骤冷 保护气体保护气体 脱氧脱氧及合金的及合金的补补充充 保保护护桶桶现现象象:电弧稳定化电弧稳定化,指向性提高指向性提高,减少风的影响减少风的影响 其他其他 :补充铁粉补充铁粉=生产性提高生产性提高 MMA(SMAW)覆盖覆盖剂剂的的种类种类 Acid Acid(酸性

7、酸性):):工作性优秀工作性优秀,氢气量氢气量多多,机械性质劣等机械性质劣等 Basic Basic(碱性碱性):):作业性劣等作业性劣等,氢气氢气量小量小,机械性质良好机械性质良好 Cellulose(Cellulose(纤维素纤维素):COCO2 2发生发生大大 SlagSlag 小小,SlagSlag 熔点高凝固快。熔点高凝固快。=下立下立电焊电焊(从下前进从下前进)Rutile:TiORutile:TiO2 2,作业性良好作业性良好-金红石金红石 :二氧化钛二氧化钛 -细分为细分为RARA,RB,RC,RB,RC,RRRR deep penetrationdeep penetratio

8、nmediummediumLow HydrogenHigh HydrogenMMA(SMAW)覆盖剂的种类覆盖剂的种类 钢铁材料的标示 Alloying elenments key numbers Cr,Co,Mn,Ni,Si,W 4 Al,B,Be,Mo,Nb,Ti,V,Zr 10 P,S,N,C,Ce 100EX)13 Cr Mo 4 5 =C:0.13%,Cr:1%,Mo:0.5%(低合金钢)X 6 Cr Ni Ti 18 8(sus 304)=C:0.06%,Cr:18%,Ni:8,Ti:1%不满(贴有“X”是高合金钢的标示.)合金钢的分类是合金元素不满 5%的为低合金钢,5%以上是高

9、合金钢DIN EN 10027相关的钢命名法 -使用重要的物性值信息为特征化的文字和数字，为钢命名EX)S 235=结构用钢,降伏强度235.P:压力容器用钢,L:管道构造用钢,E:机械加工用钢,B:混凝土用钢 碳素钢合金元素alloyalloydescriptiondescriptionC C-强度强度强度强度 ,硬度硬度硬度硬度 ,耐磨耐磨耐磨耐磨,-韧性韧性韧性韧性,延性延性延性延性,drawnability,machinability,drawnability,machinability,drawnability,machinability,drawnability,machinabi

10、lity-碳素量增加碳素量增加碳素量增加碳素量增加 =组织硬化组织硬化组织硬化组织硬化 =预热预热预热预热SiSi-脱氧剂脱氧剂脱氧剂脱氧剂-0.1%:unkilled,macro-segregation-0.1%:unkilled,macro-segregation-0.1%:unkilled,macro-segregation-0.8%:brittle0.8%:brittle0.8%:brittle0.8%:brittleMnMn-脱氧脱氧脱氧脱氧剂剂剂剂(0.40.6%:(0.40.6%:(0.40.6%:(0.40.6%:一般钢一般钢一般钢一般钢,0.6%:killed,0.6%:ki

11、lled,0.6%:killed,0.6%:killed,1.01.6%:Fine grained steel),1.01.6%:Fine grained steel),1.01.6%:Fine grained steel),1.01.6%:Fine grained steel)-强强化化化化&上升上升上升上升 -碳素量增加碳素量增加碳素量增加碳素量增加=预热预热预热预热-FeS FeS FeS FeS 0.2%0.2%0.2%0.2%.P P-中央部偏析中央部偏析中央部偏析中央部偏析-形成低熔点的化合物形成低熔点的化合物形成低熔点的化合物形成低熔点的化合物 :Fe:Fe:Fe:Fe3 3 3

12、 3P(Tm=1050)P(Tm=1050)P(Tm=1050)P(Tm=1050)-P-P-P-P帮助帮助帮助帮助 N N N N的扩散，容易发生的扩散，容易发生的扩散，容易发生的扩散，容易发生 应变时效应变时效应变时效应变时效=韧性低韧性低韧性低韧性低-冷脆性冷脆性冷脆性冷脆性增加增加增加增加-电焊电焊电焊电焊性能低性能低性能低性能低 (0.06%,(0.06%,(0.06%,(0.06%,0.020.035%)0.020.035%)0.020.035%)0.020.035%)S S-发生中央部偏析发生中央部偏析发生中央部偏析发生中央部偏析-形成形成形成形成 FeSFeSFeSFeSFeO

13、FeOFeOFeO 的低熔点工序物的低熔点工序物的低熔点工序物的低熔点工序物(Tm=930)=(Tm=930)=(Tm=930)=(Tm=930)=发生热裂纹发生热裂纹发生热裂纹发生热裂纹 Hot crack Hot crack Hot crack Hot crack*补充Mn防止 FeS 生成=rolled MnS=lamellar tear-热脆性热脆性热脆性热脆性:锻造时发生锻造时发生锻造时发生锻造时发生(800)(800)(800)(800)-0.06%(steel),0.03%(stainless)0.06%(steel),0.03%(stainless)0.06%(steel),0

14、.03%(stainless)0.06%(steel),)=提供核生成提供核生成提供核生成提供核生成 site=site=晶粒晶粒晶粒晶粒细细化化化化-形成氮化物形成氮化物形成氮化物形成氮化物(AlN)=interstitial N(AlN)=interstitial N =防止防止防止防止应变时应变时效（效（效（效（Strain agingStrain aging）N N-发发生生生生应变时应变时效效效效-Cold deformation-Cold deformation ,温度增加温度增加温度增加温度增加,P,O,C,P,O,C可以助可以助可以助可以助长长 应变时应变时效效效效-应变时应变

15、时效效效效 对对策策策策 :Al,Nb,V:Al,Nb,V 补补充充充充 =形成形成形成形成 nitride nitride OO-含量多的含量多的含量多的含量多的话发话发生生生生CO CO 气体气体气体气体-越多冲越多冲越多冲越多冲击值击值越低越低越低越低H H-冷裂冷裂冷裂冷裂缝缝(Cold crack)Cold crack)发发生生生生其他其他其他其他-形成形成形成形成Carbide:Cr,V,Ti,Nb,Ta,Mo,WCarbide:Cr,V,Ti,Nb,Ta,Mo,W-固溶固溶固溶固溶强强化化化化 :Mo,Ni,Mn:Mo,Ni,Mn碳素钢合金元素 碳素钢热处理vHomogenizi

16、ng(diffusion annealing):10501200 高温&长时间 Micro segregation 解除vCoarse grain annealing:9501100 Grain size=machinabilityvNorm,QT:GOSK+3050 Norm:uniform structure,细化晶粒 QT:变态强化vSoft annealing(Spherodizing):A1 Fe3C=machinabilityvRecrystalization annealing:0.42Tm 加工后=重结晶=细化晶粒 代表性钢材=TMCP 钢vStress annealing:A

17、1 温度以下(450600)清除残留应力vSoakingSoaking:200左右 电焊部&HAZ 微细组织名称名称名称名称加加加加热热温度温度温度温度特征特征特征特征电焊电焊电焊电焊 金属金属金属金属熔化温度熔化温度熔化温度熔化温度 (1500)(1500)(1500)(1500)熔化凝固的组织熔化凝固的组织熔化凝固的组织熔化凝固的组织.树状组织树状组织树状组织树状组织装配装配装配装配10501500105015001050150010501500 领域领域领域领域 =韧性韧性韧性韧性 越是高温越是高温越是高温越是高温 的的的的C C C C 含量增加含量增加含量增加含量增加=冷却时硬化组织

18、冷却时硬化组织冷却时硬化组织冷却时硬化组织 =冷裂缝发生可能性冷裂缝发生可能性冷裂缝发生可能性冷裂缝发生可能性 S S S S 量高的情况量高的情况量高的情况量高的情况=reheat crack=reheat crack=reheat crack=reheat crack 发生可能性发生可能性发生可能性发生可能性 8701050870105087010508701050 细化结晶细化结晶细化结晶细化结晶(normalizing(normalizing(normalizing(normalizing 效果效果效果效果)韧性等机械性能良好韧性等机械性能良好韧性等机械性能良好韧性等机械性能良好部分变

19、态部分变态部分变态部分变态723870723870723870723870 +共存区域共存区域共存区域共存区域=变态变态 or or or or 具体化具体化具体化具体化 缓冷时韧性良好缓冷时韧性良好缓冷时韧性良好缓冷时韧性良好,速冷时生成马氏体速冷时生成马氏体速冷时生成马氏体速冷时生成马氏体-韧性低韧性低韧性低韧性低未变态区域未变态区域未变态区域未变态区域723 723 723 723 微细组织无变化微细组织无变化微细组织无变化微细组织无变化 可以去除应力可以去除应力可以去除应力可以去除应力 冷间加工材质冷间加工材质冷间加工材质冷间加工材质=再结晶再结晶再结晶再结晶 有马氏体组织的母材有马氏

20、体组织的母材有马氏体组织的母材有马氏体组织的母材 =回火回火回火回火 =韧性提高韧性提高韧性提高韧性提高母材母材母材母材300300300300 不受热影响的部分不受热影响的部分不受热影响的部分不受热影响的部分 刚才种类电焊部特性特征特征特征特征NormalizingNormalizingSteelSteel High C(0.20%)High C(0.20%)fine grain fine grain Ferrite+Ferrite+pearlitepearlite 韧韧性良好性良好性良好性良好 析出物分解析出物分解析出物分解析出物分解 结结晶粒粗大化晶粒粗大化晶粒粗大化晶粒粗大化 韧韧性性

21、性性减减减减小小小小 硬化硬化硬化硬化 (martensitemartensite)冷裂冷裂冷裂冷裂缝缝（cold cold crackingcracking）TM-steelTM-steel(TMCP)(TMCP)Very low CVery low C extremely fine grainextremely fine grain ferrite(+ferrite(+bainitebainite)高高高高韧韧性性性性,电焊电焊电焊电焊性良好性良好性良好性良好 硬度硬度硬度硬度减减减减小小小小(软软软软化化化化)硬化效果相硬化效果相硬化效果相硬化效果相对较对较小小小小QT steelQT

22、steel Low C+Low C+microalloyingmicroalloying fine grain&fine grain&soft soft martensitemartensite 高强度高强度高强度高强度,高高高高韧韧性性性性,电焊电焊电焊电焊性良好性良好性良好性良好 硬度硬度硬度硬度减减减减小小小小(HAZ(HAZ 软软软软化化化化)冷却速度快冷却速度快冷却速度快冷却速度快 cold crackcold crack 电焊电焊缺陷缺陷(气气孔孔)气孔(Blow hole)原因以及对策 1.母材:电焊部位的清洁状态(锈,异物等)-电焊坡口（groove）要清洁 2.焊料:脱氧强度

23、,水分含量,氟化物含量.-外部氧气流入引起的 CO气体形成残存在熔敷金属内部或者排出过程 中凝固，在加工中可以发生，对于熔化面的氧气流入要最少化 -外部环境潮湿的情况下，水分(H2O)在电焊时流入 诱发气孔以及裂纹 电焊面需要通过预热进行干燥 3.电焊方法:电焊速度,保护气体以及流量.-电焊速度快，供热量少,熔深不好，发生气孔的可能性变大 -电焊时喷嘴内部有异物，或者因外部风力导致保护体没有完全的保 护好熔化面，外部的不纯物质流入而发生了气孔。-流量是 2025/min 合适的(Ar+Co2 使用混合气体时流量增加)电焊电焊缺陷缺陷 (其他缺陷其他缺陷)缺陷发生原因对策Spatter 电焊电压

24、过大电焊电流过小降低电压,调高电流.Overlap电焊电流的过小电焊电压的过大电焊速度慢焊丝线瞄准位置不正确调高电焊电流降低电焊电压调高电焊速度调整焊丝瞄准位置Undercut电焊电流的过大电焊电压的过小电焊速度过大焊丝线瞄准位置不正确降低电焊电流调高电焊电压降低电焊速度调整焊丝瞄准位置熔深 电焊电流的过小电焊电压的过大电焊速度过大电焊方向选择不良 电焊电流的调高电焊电压的降低电焊速度降低厚板,熔深做深的情况采用后进法 预热(Preheating)目的 -主要对容易发生低温裂缝(cold crack)的材料进行整体的或者连接处加热 后，再进行电焊放慢冷却速度,降低HAZ(热影响区)的硬度。不光

25、是增加韧性，增大氢气排出，预防低温裂缝.并且有去除电焊热引起的变形以及残留应力的目的降伏强度 厚度(T)590 8电焊 5 预热范围降伏强度为355 以下的情况30T 以上需要预热碳素量 厚度(T)0.18 60 0.22 50 0.26 40 0.31 30 0.34 20 0.38 12 0.40 8 Lamellar tearing(Lamellar tearing(撕裂缺陷撕裂缺陷)”S”含量减低补充比Mn 亲和力好的Ca,Ce(钙,铈)形成CaS,CeS 碾压时不会变长Soft Annealin(具体化热处理)Lamellar tearingLamellar tearing 焊缝厚度

26、(Throat Thickness)1.对接焊Butt welding2.角焊Fillet welding焊缝厚度界限最小焊缝厚度:min a=max t 0.5最大焊缝厚度:max a=min t*0.7(“s”标示)(“a”标示)标示方法焊缝厚度 20，电焊长度500焊缝厚度 3 电焊长度 300各长 3，电焊300Z=a2 电焊姿势(WELDING POSITION)PA:FLATPC:HORIZONTALPE:OVER HEADPF:UPPER VERTICALPG:DOWN VERTICAL 电焊方法(WELDING PROCESS)Groove Welding Position 1

27、G平平焊焊2G水平水平3G垂直垂直4G仰仰焊焊1GRotated2G水平水平5G水平固定水平固定6G倾倾斜固定斜固定HV45 deg.不同焊接处相关的电焊姿势 多层对接电焊中减低角变形的电焊顺序 电焊装配的原则和顺序可能需要最少供热小装配中装配大装配 顺序从构造物中心部位向外缘从Center到 top 以及 bottom从Center到侧面从Center到前，后对接电焊后 填角电焊装配短区间电焊后 长区间电焊12 WPS的流程 电焊电焊技技术术的特征的特征 1.电焊部位有可能经常出现缺陷.2.通过非破坏试验检查方法，不能完全确认电焊部位的缺陷 3.电焊结束后，电焊部位的品质确认几乎不可能.4.

28、电焊施工人为操作的情况较多，有可能发生操作人员的基本以及状态决定品质的 情况 5.有可能进行与电焊示范书不一样的电焊施工.6.问题发生后一般情况下保修比新制作更困难.7.因为这样的原因，导致电焊在ISO 9000系列里面按特殊工序对待。电焊电焊品品质质要点事件要点事件 1.电焊品质要件:ISO 3834-1 2.电焊品质判定基准:ISO 5817 用用语语Welding ProcedureWelding Procedure简写写电焊电焊步步骤(书)Preliminary WeldingProcedure SpecificationpWPS预备电焊步骤示方书WeldingProcedure Sp

29、ecificationWPS电焊示方书Welding Procedure Test电焊步骤试验(认定/确认试验)Welding ProcedureQualification TestPQ Test:美电焊步骤认定试验Welding ProcedureQualification RecordWPQR电焊步骤认定记录书Welding ProcedureQualificationPQR电焊步骤认定试验记录书 ISO 9956-3ISO 9956-3的步的步骤认骤认定要件定要件(厚度厚度认证认证范范围围)ThicknessThickness of the of thetest piece Ttest

30、piece TRangeRange of approval of approvalFor single run or single runFrom both sidesFor multi run weldingt 30.8t to 1.1tt to 2t 3 t 120.8t to 1.1t3 to 2t12 1000.8t to 1.1t0.5t to 1.5t Acceptance levelsAcceptance levels 1.电焊品质判定基准:ISO 5817,EN 25817的 B Class 2.但针对以下4项目是 C Class 1)Excess weld metal(补强多

31、大)2)Excess convexity()3)Excess throat thickness(电焊过渡)4)Excessive penetration(熔深)ISO 9606-1 ISO 9606-1 电焊电焊师资师资格格认证认证 (厚度厚度认证认证范范围围)T(mm)T(mm)认证范范围 D(mm)D(mm)认证范范围 t 3t 2t D 25D 2D3 t 123mm 2t25 12t 5mmD 50D 0.5D的情况“D”的含义是最小那一边的尺寸.Acceptance levelsAcceptance levels 1.电焊品质判定基准:ISO 5817,EN 25817 的 B Class 2.但针对以下4项目C Class 1)Excess weld metal(补强过大)2)Excess convexity(凹面过大)3)Excess throat thickness(电焊过大)4)Excessive penetration(熔深过大)