(2)手工電弧焊: d; ^. |# C; `
依靠電弧的熱量進(jìn)行焊接的方法稱為電弧焊,手工電弧焊是用手工操作焊條進(jìn)行焊接的一種電弧焊,是鋼結(jié)構(gòu)焊接中最常用的方法,。焊條和焊件就是兩個(gè)電極,產(chǎn)生電弧,電弧產(chǎn)生大量的熱量,熔化焊條和焊件,焊條端部熔化形成熔滴,過(guò)渡到熔化的焊件的母材上融合,形成熔池并進(jìn)行一系列復(fù)雜的物理—冶金反應(yīng),。隨著電弧的移動(dòng),液態(tài)熔池逐步冷卻,、結(jié)晶,形成焊縫。在高溫作用下,冷敷于電焊條鋼芯上的藥皮熔融成熔渣,覆蓋在熔池金屬表面,它不僅能保護(hù)高溫的熔池金屬不與空氣中有害的氧,、氮發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并且還能參與熔池的化學(xué)反應(yīng)和滲入合金等,在冷卻凝固的金屬表面,形成保護(hù)渣殼,。0 V. b& G: l8 T( L1 R
(3)氣體保護(hù)電弧焊
0 V9 o5 \/ ~+ b1 C6 `又稱為熔化極氣體電弧焊,以焊絲和焊件作為兩個(gè)極,兩極之間產(chǎn)生電弧熱來(lái)溶化焊絲和焊件母材,同時(shí)向焊接區(qū)域送人保護(hù)氣體,使電弧,、熔化的焊絲,、熔池及附近的母材與周圍的空氣隔開(kāi),焊絲自動(dòng)送進(jìn),在電弧作用下不斷熔化,與熔化的母材一起融合,形成焊縫金屬。這種焊接法簡(jiǎn)稱GMAW(Gas Metal Arc Welding)由于保護(hù)氣體的不同,又可分為:CO2氣體保護(hù)電弧焊,是目前最廣泛使用的焊接法,特點(diǎn)是使用大電流和細(xì)焊絲,焊接速度快,、熔深大,、作業(yè)效率高;M1G(Metal-Inert-Gas)電弧焊,是將CO2氣體保護(hù)焊的保護(hù)氣體變成Ar或He等惰性氣體,;MAG(Metal-Active-Gas)電弧焊,使用CO2和Ar的混合氣體作為保護(hù)氣體(80%Ar+20%CO2),這種方法既經(jīng)濟(jì)又有MIG的好性能,。; b4 N; z# T9 }; Q& t9 W! N, f
(4)自保護(hù)電弧焊2 L" u$ }, x$ y$ F% e2 }
自保護(hù)電弧焊曾稱為無(wú)氣體保護(hù)電弧焊。與氣體保護(hù)電弧焊相比抗風(fēng)性好,風(fēng)速達(dá)10m/s時(shí)仍能得到無(wú)氣孔而且力學(xué)性能優(yōu)越的焊縫,。由于自動(dòng)焊接,因此焊接效率極高,。焊槍輕,不用氣瓶,因此操作十分方便,但焊絲價(jià)格比CO2保護(hù)焊的要高。在海洋平臺(tái),、目前美國(guó)的超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)廣泛使用這種方法,。- a7 c% N# Z. _& y
自保護(hù)電弧焊用焊絲是藥芯焊絲,使用的焊機(jī)為比交流電源更穩(wěn)定焊接的直流平特性電源。+ `3 P; U9 V; |7 O/ x) s
(5)埋弧焊) J* X# I' H- v4 |4 n" ~5 Q
埋弧焊是電弧在可熔化的顆粒狀焊劑覆蓋下燃燒的一種電弧焊,。原理如下:向熔池連續(xù)不斷送進(jìn)的裸焊絲,既是金屬電極,也是填充材料,電弧在焊劑層下燃燒,將焊絲,、母材熔化而形成熔池。熔融的焊劑成為熔渣,覆蓋在液態(tài)金屬熔池的表面,使高溫熔池金屬與空氣隔開(kāi)。焊劑形成熔渣除了起保護(hù)作用外,還與熔化金屬參與冶金反應(yīng),從而影響焊縫金屬的化學(xué)成分,。, _; @9 k# w( F
2)焊接變形的種類
6 D; b6 i" f9 W8 G3 a3 r焊接變形可分為線性縮短,、角變形、彎曲變形,、扭曲變形,、波浪形失穩(wěn)變形等。% H* {* O! u6 e
線性縮短:是指焊件收縮引起的長(zhǎng)度縮短和寬度變窄的變形,分為縱向縮短和橫向縮短,。* n6 c O4 d$ X8 k% P/ O' {
角變形:是由于焊縫截面形狀在厚度方向上不對(duì)稱所引起的,在厚度方向上產(chǎn)生的變形,。
( M, |$ V; ]' K H! y) n波浪變形:大面積薄板拼焊時(shí),在內(nèi)應(yīng)力作用下產(chǎn)生失穩(wěn)而使板面產(chǎn)生翹曲成為波浪形變形。7 A$ }3 F% P0 b; p8 c6 X
扭曲變形:焊后構(gòu)件的角變形沿構(gòu)件縱軸方向數(shù)值不同及構(gòu)件翼緣與腹板的縱向收縮不一致,,綜合而形成的變形形態(tài),。扭曲變形一旦產(chǎn)生則難以矯正。主要由于裝配質(zhì)量不好,工件擱置不正,焊接順序和方向安排不當(dāng)造成的,在施工中特別要引起注意,。 c) o# O% _ `! t
構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的變形使其外形不符合設(shè)計(jì)圖紙和驗(yàn)收要求不僅影響最后裝配工序的正常進(jìn)行,,而且還有可能降低結(jié)構(gòu)的承載能力。如已產(chǎn)生角變形的對(duì)接和搭接構(gòu)件在受拉時(shí)將引起附加彎矩,,其附加應(yīng)力嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的超載破壞,。
# L: A8 g! |& S4 f Z3)焊接殘余變形量的影響因素7 \ B0 z2 T7 t' K- D
主要影響因素包括:8 Z) }( u8 }* P
①焊縫截面積的影響:焊縫面積越大,冷卻時(shí)引起的塑性變形量越大,。焊縫面積對(duì)縱向,、橫向及角變形的影響趨勢(shì)是一致的,而且起主要的影響,。
8 c9 v7 |6 p+ P6 k7 h8 p②焊接熱輸入的影響:一般情況下,,熱輸入大時(shí),加熱的高溫區(qū)范圍大,,冷卻速度慢,,使接頭塑性變形區(qū)增大。對(duì)縱向,、橫向及角變形都有變形增大的影響,。& }# \: b* }+ G
③工件的預(yù)熱、層間溫度影響:預(yù)熱,、層間溫度越高,,相當(dāng)于熱輸入增大,使冷卻速度慢,,收縮變形增大,。8 X/ g" c9 @* B+ [
④焊接方法的影響:各種焊接方法的熱輸入差別較大,在其他條件相同情況下,,收縮變形值不同,。
- ^" F+ s) Y0 l3 }& p⑤接頭形式的影響:焊接熱輸入,、焊縫截面積、焊接方法等因素條件相同時(shí),,不同的接頭形式對(duì)縱向,、橫向及角變形量有不同的影響。% o/ {* H, X* j1 r
⑥焊接層數(shù)的影響:橫向收縮在對(duì)接接頭多層焊時(shí),,第一道焊縫的橫向收縮符合對(duì)接焊的一般條件和變形規(guī)律,,第一層以后相當(dāng)于無(wú)間隙對(duì)接焊,接近于蓋面焊時(shí)已與堆焊的條件和變形規(guī)律相似,,因此收縮變形相對(duì)較�,。豢v向變形,,多層焊時(shí)的縱向收縮變形比單層焊時(shí)小得多,,而且焊的層數(shù)越多,縱向變形越小,。
/ C# @0 C1 r% N2 d' O, T) g4)焊接的主要缺陷
& Y4 j0 O" p D8 d3 O! \, w+ c4 u國(guó)標(biāo)《金屬熔化焊焊縫缺陷分類及說(shuō)明》將焊縫缺陷分為六類,裂紋,、孔穴、固體夾雜,未熔合和末焊透,、形狀缺陷和上述以外的其他缺陷,。每一缺陷大類用一個(gè)三位阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記,每一缺陷小類用一個(gè)四位阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記,同時(shí)采用國(guó)際焊接學(xué)會(huì)(I Ⅳ)“參考射線底片匯編”中字母代號(hào)來(lái)對(duì)缺陷進(jìn)行簡(jiǎn)化標(biāo)記。
4 R0 l+ Y; V: M+ k⑴裂紋缺陷以焊縫冷卻結(jié)晶時(shí)出現(xiàn)裂紋的時(shí)間階段區(qū)分有熱裂紋(高溫裂紋),、冷裂紋,、延遲裂紋。
! Y* [4 N- k( Z: O j①熱裂紋
' C2 C+ z9 b9 r* d4 I+ _3 Z) [熱裂紋是由于焊縫金屬結(jié)晶時(shí)造成嚴(yán)重偏析,存在低熔點(diǎn)雜質(zhì),另外是由于焊接拉伸應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的,。防止措施有: |, `+ n9 K+ D4 b; C
控制焊縫的化學(xué)成分,。降低母材及焊接材料中形成低熔點(diǎn)共晶物即易于偏析的元素,如硫,、磷含量,;降低碳含量;提高M(jìn)n含量,,使Mm/S比值達(dá)到20~60。
9 |# q5 u) Z) J控制焊接工藝參數(shù),�,?刂坪附与娏骱秃附铀俣龋垢骱傅澜孛嫔喜康膶挾群蜕疃缺戎颠_(dá)到1.1~1.2,同時(shí)控制焊接熔池形狀,;避免坡口和間隙過(guò)小使焊縫成形系數(shù)太�,。� 焊前預(yù)熱可降低預(yù)熱裂紋的傾向,;合理的焊接順序可以使大多數(shù)焊縫在較小的拘束度下焊接,,減小焊縫收縮時(shí)所受拉應(yīng)力,也可減小熱裂紋傾向。% H6 J& i, F" ?8 ` l# g( _0 n$ F5 W
②冷裂紋9 p+ z7 g( w9 x: y- m( B% P* B
冷裂紋發(fā)生于焊縫冷卻過(guò)程中較低溫度時(shí),,或沿晶或穿晶形成,,視焊接接頭所受的應(yīng)力狀態(tài)和金相組織而定。冷裂紋也可以在焊后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間(幾小時(shí)或幾天)才出現(xiàn),,稱之為延遲裂紋,。7 U/ z' C3 I* }$ T" |' e3 v
防止的辦法是:焊前烘烤,徹底清理坡口和焊絲表面的油,、水,、銹、污等減少擴(kuò)散氫含量,。焊前預(yù)熱、焊后緩冷,進(jìn)行焊后熱處理,。采取降低焊接應(yīng)力的工藝措施,,如:在實(shí)際工作中,如果施焊條件許可雙面焊,,結(jié)構(gòu)承載條件允許部分焊透焊接時(shí),,應(yīng)盡量采用對(duì)稱坡口或部分焊透焊縫作為降低冷裂紋傾向的措施之一。- R! T9 x" x r& J' _4 r
⑵孔穴缺陷分為氣孔和弧坑縮孔兩種,。氣孔造成的主要原因:
. I7 ]. T, ]& B5 f: v) z1 L+ P焊條、焊劑潮濕,藥皮剝落;坡口表面有油,、水、銹污等未清理干凈,;電弧過(guò)長(zhǎng),熔池面積過(guò)大,;保護(hù)氣體流量小,純度低;焊矩?cái)[動(dòng)大,焊絲攪拌熔池不充分,;焊接環(huán)境濕度大,焊工操作不熟練,。
1 ~# [& ]5 Q5 m9 _ y2 P防止措施:2 L* B4 C5 B9 i% c! M# v
①不得使用藥皮剝落、開(kāi)裂,、變質(zhì),、偏心和焊芯銹蝕的焊條,對(duì)焊條和焊劑要進(jìn)行烘烤。. @/ ?2 G' E3 B6 A* A' w
②認(rèn)真處理坡口,。# F. b2 x' v4 r& Q% ]: @8 y
③控制焊接電流和電弧長(zhǎng)度,。
; ?6 r& w- ]0 M' y) q9 X④提高操作技術(shù),改善焊接環(huán)境。- D) v7 g5 q0 i% V
弧坑縮孔是由于焊接電流過(guò)大,滅弧時(shí)間短而造成的,因此要選用合適的焊接參數(shù),焊接時(shí)填滿弧坑或采用電流衰減滅弧,。利用超聲波探傷,搞清缺陷的位置后,用碳弧氣刨等完全鏟除焊縫,搞成船底形的溝再進(jìn)行補(bǔ)焊,焊后再次檢查,。
9 f1 W+ |- g% |$ |2 ]" g. E4 w; @, L9 z⑶固體夾雜缺陷有夾渣和金屬夾雜兩種缺陷。2 G4 r% u4 B9 u
造成夾渣的原因有:. Q$ F. k7 o; o7 q
多道焊層清理不干凈,;電流過(guò)小,焊接速度快,熔渣來(lái)不及浮出,;焊條或焊矩角度不當(dāng),焊工操作不熟練,坡口設(shè)計(jì)不合理,焊條形狀不良。/ ^2 L2 ?+ ?. _- y, r
防止辦法是:徹底清理層間焊道,;合理選用坡口,改善焊層成形,提高操作技術(shù),。
& j, P5 [; k3 T6 _! x! l: y. c金屬夾雜缺陷是由于:氬弧焊采用接觸引弧,操作不熟練;鎢級(jí)與熔池或焊絲短路,;焊接電流過(guò)大,鎢棒嚴(yán)重?zé)龘p,。
1 p! \: ^% S; I$ A4 v+ q防止辦法是:氬弧焊時(shí)盡量采用高頻引弧,提高操作技術(shù),選用合適的焊接工藝,。* e$ I. ]% J {' I; v
⑷未熔合缺陷主要是由于運(yùn)條速度過(guò)快,焊條焊矩角度不對(duì),電弧偏吹,;坡口設(shè)計(jì)不良,,電流過(guò)小,電弧過(guò)長(zhǎng),,坡口或夾層清理不干凈造成的,。0 r, z: o$ ?' s9 b
防止辦法是:提高操作技術(shù),選用合適的工藝參數(shù),,選用合理的坡口,,徹底清理焊件。# Z" P9 ?! s& T
未焊透缺陷產(chǎn)生的原因是由于坡口設(shè)計(jì)不良,,間隙過(guò)小,,操作不熟練等造成的。; `9 Q' U$ N7 {4 C- j" W. O
防止辦法是:選用合理的坡口形式,,保證組對(duì)間隙,,選用合適的規(guī)范參數(shù),提高操作技術(shù),。* C, y/ B# t- Y* d
⑸形狀缺陷分為咬邊,、焊瘤、下塌,、根部收縮,、錯(cuò)邊、角度偏差,、焊縫超高,、表面不規(guī)則等。
+ e* ^' A2 p5 ?0 F8 t# S7 M咬邊缺陷是由于電流過(guò)大或電弧過(guò)長(zhǎng),,埋弧焊時(shí)電壓過(guò)低,,焊條和焊絲的角度不合適等原因造成的。對(duì)咬邊部分需用直徑3.2~4.0mm的焊絲進(jìn)行修補(bǔ)焊接,。
6 s' I6 z4 I$ Y. `& t _3 }焊瘤是由于電流偏大或火焰率過(guò)大造成的,另外焊工技術(shù)差也是主要原因,。對(duì)于重要的對(duì)接焊部分的焊瘤要用砂輪等除去。
& p0 ]6 a* [8 o8 {% w3 e6 ]下塌缺陷又稱為壓坑缺陷,是由于焊接電流過(guò)大,速度過(guò)慢,因此熔池金屬溫度過(guò)高而造的,。 用碳弧氣刨進(jìn)行鏟除,然后修補(bǔ)焊接,。
3 b8 s, ]4 X7 }, p/ j! R根部收縮缺陷主要是焊接電流過(guò)大或火焰率過(guò)大,使熔池體積過(guò)大造成的,因此要選合適的工藝參數(shù)。
* @. x" w! A0 z# {) V# s錯(cuò)邊缺陷主要是組對(duì)不好,因此要求組對(duì)時(shí)嚴(yán)格要求,。從背面進(jìn)行補(bǔ)焊,也可使用背襯焊劑墊進(jìn)行底層焊接,希望焊成傾斜度為1/2.5,。7 ]( Z4 ]( u4 |3 G
角度偏差缺陷主要由于組對(duì)不好,焊接變形等造成的,因此要求組對(duì)好,采用控制變形的措施才能防止發(fā)生。
& t& ?: j9 \3 ?+ t6 Z9 z焊縫超高、焊腳不對(duì)稱,、焊縫寬度不齊,、表面不規(guī)則等缺陷產(chǎn)生的主要原因是:焊接層次布置不好,焊工技術(shù)差,護(hù)目鏡顏色過(guò)深,影響了觀察熔池情況。
4 x0 I- U/ S9 p' ~; a⑹其他缺陷
- V! R5 i& V+ B' \% s其他缺陷主要有電弧擦傷,、飛濺,、表面撕裂等。" J; n a4 C5 T1 }( a0 T
電弧擦傷是由于焊把與工件無(wú)意接觸,焊接電纜破損,;未在坡口內(nèi)引弧,而是在母材上任意引弧而造成的,。因此,啟動(dòng)電焊機(jī)前, 檢查焊接,嚴(yán)禁與工件短路;包裹絕緣帶,必須在坡口內(nèi)引弧,嚴(yán)肅工藝紀(jì)律,。$ B1 |9 J, i/ G& _* y
飛濺是由于焊接電流過(guò)大,或沒(méi)有采取防護(hù)措施,也有因CO2氣體保護(hù)焊焊接回路電感量不合適造成的,�,?刹捎猛堪讏追壅{(diào)整CO2氣體保護(hù)焊焊接回路的電感。
- y1 e- [: Q% ~: g! p) E5)焊接的質(zhì)量檢驗(yàn)3 @& @( y6 X+ i
焊接質(zhì)量檢驗(yàn)包括焊前檢驗(yàn),、焊接生產(chǎn)中檢驗(yàn)和成品檢驗(yàn),。
" k, m6 y: H: W2 \1 s/ J(1)焊前檢驗(yàn). V6 ~' o- m& T6 L. o3 z
檢驗(yàn)技術(shù)文件(圖紙、標(biāo)準(zhǔn),、工藝規(guī)程等)是否齊備,。焊接材料(焊條、焊絲,、焊劑,、氣體等)和鋼材原材料的質(zhì)量檢驗(yàn),構(gòu)件裝配和焊接件邊緣質(zhì)量檢驗(yàn)、焊接設(shè)備(焊機(jī)和專用胎,、模具等)是否完善,。焊工應(yīng)經(jīng)過(guò)考試取得合格證,停焊時(shí)間達(dá)6個(gè)月及以上,必須重新考核方可上崗操作。6 s+ R' ~( A5 h! L: O# f
(2)焊接生產(chǎn)中的檢驗(yàn)3 F3 @+ Y1 J% \2 G
主要是對(duì)焊接設(shè)備運(yùn)行情況,、焊接規(guī)范和焊接工藝的執(zhí)行情況,以及多層焊接過(guò)程中夾渣,、焊透等缺陷的自檢等,目的是防止焊接過(guò)程中缺陷的形成,及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷,采取整改措施,特別是為了提高焊工對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的高度責(zé)任心和認(rèn)真執(zhí)行焊接工藝的嚴(yán)明的紀(jì)律性。* d4 ?5 y/ B1 N
1)焊接工藝評(píng)定" m3 d. B! C0 K6 N6 m2 q6 C
首次使用的鋼材應(yīng)進(jìn)行工藝評(píng)定,但當(dāng)該鋼材與已評(píng)定過(guò)的鋼材具有同一強(qiáng)度等級(jí)和類似的化學(xué)成分時(shí),可不進(jìn)行焊接工藝評(píng)定,。7 X$ C7 b( Q8 |5 ~/ R9 U
首次采用的焊接方法,采用新的焊接材料施焊,首次采用的重要的焊接接頭形式,需要進(jìn)行預(yù)熱,、后熱或焊后熱處理的構(gòu)件,都應(yīng)進(jìn)行工藝評(píng)定。) m- _$ v" c" |9 }
進(jìn)行工藝評(píng)定用的鋼材,、焊接材料和焊接方法應(yīng)與工程所使用的相同,;對(duì)于要求熔透的T形接頭焊接試件,應(yīng)與工程實(shí)物相當(dāng)。焊接工藝評(píng)定應(yīng)由較高技能的焊工施焊,。, m s4 |" {6 c1 l2 c' G* Y, ?
2)焊接工藝$ o7 [* ?' C, A" @5 x# ?
①施焊電源的網(wǎng)路電壓波動(dòng)值應(yīng)在±5%范圍內(nèi),超過(guò)時(shí)應(yīng)增設(shè)專用變壓器或穩(wěn)壓裝置,。4 p( t/ W( I0 s$ L9 d' f+ q( ?
②根據(jù)焊接工藝評(píng)定編制工藝指導(dǎo)書(shū),焊接過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行。8 U0 c. S% s5 H2 U. c. s
③對(duì)接接頭、T形接頭,、角接接頭,、十字接頭等對(duì)接焊縫及組合焊縫應(yīng)在焊縫的兩端設(shè)置引弧和引出板;其材料和坡口形式應(yīng)與焊件相同,。引弧和引出的焊縫長(zhǎng)度:埋弧焊應(yīng)大于50mm,手弧焊及氣體保護(hù)焊應(yīng)大于20mm,。焊接完畢應(yīng)采用氣割切除引弧和引出板,不得用錘擊落,并修磨平整,。
$ X W% K; Q M5 n④角焊縫轉(zhuǎn)角處宜連續(xù)繞角施焊,起落弧點(diǎn)距焊縫端部宜大于10mm;角焊縫端部不設(shè)引弧和引出板的連續(xù)焊縫,起落弧點(diǎn)距焊縫端部宜大于10mm,弧坑應(yīng)填滿。! C% d5 X) J1 |& w) b
⑤下雪或下雨時(shí)不得露天施焊,構(gòu)件焊區(qū)表面潮濕或冰雪沒(méi)有清除前不得施焊,風(fēng)速超過(guò)或等于8m/s(CO2,保護(hù)焊風(fēng)速>2m/s),應(yīng)采取擋風(fēng)措施,定位焊工應(yīng)有焊工合格證,。
9 Q1 c' x0 y' Z1 l7 q0 O% O) U⑥不得在焊道以外的母材表面引弧、熄弧,。在吊車梁,、吊車桁架及設(shè)計(jì)上有特殊要求的重要受力構(gòu)件其承受拉應(yīng)力區(qū)域內(nèi),不得焊接臨時(shí)支架、卡具及吊環(huán)等,。! k( Q( @; n" r
⑦多層焊接宜連續(xù)施焊,每一層焊道焊完后應(yīng)及時(shí)清理并檢查,如發(fā)現(xiàn)焊接缺陷應(yīng)清除后再施焊,焊道層間接頭應(yīng)平緩過(guò)渡并錯(cuò)開(kāi),。
- s, P/ L. \# `1 S: f⑧焊縫同一部位返修次數(shù),不宜超過(guò)兩次,超過(guò)二次時(shí),應(yīng)經(jīng)焊接技術(shù)負(fù)責(zé)人核準(zhǔn)后再進(jìn)行。
. t- @6 S9 G1 D) v⑨焊縫坡口和間隙超差時(shí),不得采用填加金屬塊或焊條的方法處理,。
2 i1 f5 S8 B3 z. O+ \) w. g⑩對(duì)接和T形接頭要求熔透的組合焊縫,當(dāng)采用手弧焊封底,自動(dòng)焊蓋面時(shí),反面應(yīng)進(jìn)行清根,。
' b R: y' C' |: N5 G( i⑾T形接頭要求熔透的組合焊縫,應(yīng)采用船形埋弧焊或雙絲埋弧自動(dòng)焊,宜選用直流電流;厚度t≤8mm的薄壁構(gòu)件宜采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊,。厚度t>5mm板的對(duì)接立焊縫宜采用電渣焊,。 |