一建機電教材解讀：1H412032 焊接方法與工藝評定

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　　1H412032焊接方法與工藝評定

　　焊接方法是直接影響焊接成本、焊接效率和焊接質(zhì)量的主要因素。焊接工藝評定是指為驗證所擬定的焊件焊接工藝的正確性而進行的試驗過程及結(jié)果評價，是在具體條件下解決初步擬定的焊接工藝是否可行的問題，是焊接質(zhì)量保證的有效措施。本條主要知識點是：常用焊接方法;焊接工藝評定。

　　一、常用的焊接方法

　　(一)電弧焊

　　以電極與工件之間燃燒的電弧作為熱源，是目前應(yīng)用最廣泛的焊接方法。

　　1.焊條電弧焊

　　以外部涂有涂料的焊條作為電極及填充金屬，電弧在焊條端部和被焊工件表面之間燃燒，熔化焊條和母材形成焊縫。涂料在電弧作用下產(chǎn)生氣體，保護電弧，又產(chǎn)生熔渣覆蓋在熔池表面，防止熔化金屬與周圍氣體相互作用，又向熔池添加合金元素，改善焊縫金屬性能。

　　2.埋弧焊

　　以連續(xù)送進的焊絲作為電極和填充金屬。焊接時，在焊接區(qū)上面覆蓋一層顆粒狀焊劑，電弧在焊劑層下燃燒，將焊絲端部和局部母材熔化，形成焊縫。埋弧焊可以采用較大焊接電流，其最大優(yōu)點是焊接速度高，焊縫質(zhì)量好，特別適合于焊接大型工件的直縫和環(huán)縫。

　　3.鎢極氣體保護焊

　　(1)屬于不(非)熔化極氣體保護電弧焊，是利用鎢極與工件之間的電弧使金屬熔化而形成焊縫。焊接中鎢極不熔化，只起電極作用，電焊炬的噴嘴送進氬氣或氦氣起保護電弧和熔池作用，還可根據(jù)需要另外添加填充(焊絲)金屬。是連接薄板金屬和打底焊的一種極好方法。

　　(2)屬于不(非)熔化極電弧焊，它是利用電極和工件之間的壓縮電弧(轉(zhuǎn)移電弧)實現(xiàn)焊接，電極常用鎢極，產(chǎn)生等離子弧的等離子氣可用氬氣、氮氣、氦氣或其中兩者的混合氣，焊接可添加或不添加金屬。等離子電弧挺直，能量密度大，電弧穿透能力強。焊接時產(chǎn)生的小孔效應(yīng)，對一定厚度內(nèi)的金屬可不開坡口對接，生產(chǎn)效率高，焊縫質(zhì)量好。

　　4.熔化極氣體保護電弧焊

　　是利用連續(xù)送進的焊絲與工件之間燃燒的電弧作為熱源，利用電焊炬噴嘴噴出的氣體來保護電弧進行焊接。熔化極氣保焊的保護氣體有氬氣、氮氣、CO2或這些氣體的混合氣體。以氬氣、氮氣為保護氣體的稱熔化極惰性氣體保護焊，以惰性氣體和氧化性氣體(O2、CO2)的混合氣體或CO2或O2+ CO2的混合氣體作為保護氣時，稱為熔化極活性氣體保護焊。熔化極氣體保護焊的優(yōu)點是可以方便地進行各種位置焊接，焊接速度快、熔敷率較高。

　　5.藥芯焊絲電弧焊

　　屬于熔化極氣體保護焊的一種類型，也是利用連續(xù)送進的焊絲與工件間的電弧作為熱源的，焊絲芯部裝有各種成分藥粉。焊接時外加氣體主要是CO2，藥粉受熱分解熔化，起到造氣、造渣、保護熔池、滲合金及穩(wěn)弧作用。若不另加保護氣體時，叫自保護藥芯焊絲電弧焊。

　　(二)電阻焊

　　以電阻熱為能源的焊接方法，包括以熔渣電阻熱為能源的電渣焊和以固體電阻為能源的電阻焊，主要有點焊、縫焊、凸焊及對焊等。

　　(三)釬焊

　　利用熔點比被焊材料的熔點低的金屬作釬料，經(jīng)過加熱使釬料熔化，靠毛細管作用將釬料吸人到接頭接觸面的間隙內(nèi)，潤濕金屬表面，使固相與液相之間相互擴散而形成釬焊接頭。

　　(四)螺柱焊

　　將螺柱一端與板件(或管件)表面接觸通電引弧，待接觸面熔化后，在螺柱上加一定壓力完成焊接的方法。LNG罐頂部防潮層鋼板外側(cè)需焊接大量的混凝土掛釘。采用螺柱焊的方法可提高功效十幾倍。

　　(五)其他焊接方法

　　電子束焊、激光焊、閃光對焊、超聲波焊、摩擦焊、爆炸焊、電渣焊、高頻焊、氣焊、氣壓焊、冷壓焊、擴散焊等。

　　一、 接工藝評定

　　(一)焊接工藝評定及其作用

　　1.焊接工藝評定：在產(chǎn)品正式焊接以前，對初步擬定的焊接工藝細則卡或其他規(guī)程中的焊接工藝進行的驗證性試驗。即按準備采用的焊接工藝，在接近實際生產(chǎn)條件下，制成材料、工藝參數(shù)等均與產(chǎn)品相同的模擬焊接試板，并按產(chǎn)品的技術(shù)條件對試板進行檢驗。

　　2.若全部有關(guān)指標符合技術(shù)要求，則證明初步擬定的焊接工藝是可行的，此時即可根據(jù)焊接工藝評定報告編制正式的焊接工藝細則卡，用以指導(dǎo)實際產(chǎn)品的焊接。

　　3.若檢驗項目指標中有一項不合格，則表明該焊接工藝不能用于生產(chǎn)，需作相應(yīng)修改或重新擬定后，再做焊接工藝評定試驗。

　　4.焊接工藝評定作用：用于驗證和評定焊接工藝方案的正確性，其評定報告不直接指導(dǎo)生產(chǎn)，是焊接工藝細則(卡)的支持文件，同一焊接工藝評定報告可作為幾份焊接工藝卡的依據(jù)。

　　(二)焊接工藝評定依據(jù)

　　根據(jù)不同產(chǎn)品和焊接工藝評定的具體要求，按相應(yīng)的工藝評定標準的規(guī)定進行評定。

　　(三)焊接工藝評定的步驟

　　1.編制焊接工藝評定委托書。

　　2.擬定焊接方式，需要考慮的因素主要包括：

　　(1)母材的物理特性，例如現(xiàn)在LNG罐普遍采用的9%Ni鋼(也有稱為Ni9鋼，化學(xué)式為06Ni9DR，屬低溫容器鋼)由于其磁化特性，在用普通的逆變焊機施焊時，會出現(xiàn)磁偏吹現(xiàn)象。所以根據(jù)9%Ni母材的這一物理特性，宜選用具有消磁特性的焊機進行施焊。無定形樹脂如ABS/PC,PVC,PMMA及PES;半結(jié)晶樹脂如HDPE,PA,PP、TP。的焊接宜采用振動焊。

　　(2)母材的化學(xué)特性，例如鈦及鈦合金的化學(xué)活性大，易被氧、氮等污染，所以不能采用手弧焊、二氧化碳氣保焊等焊接方法。目前常用的是氬弧焊、埋弧焊和真空電子束焊。鋁、鎂合金和合金鋼焊接多采用鎢極和熔化極惰性氣體保護焊。

　　(3)焊縫的受力狀況，例如板材的搭接焊縫一般作為密封焊，其焊縫抗折彎性能較差，儲罐底板的焊接多采用這種形式，這類焊接多采用手工電弧焊和二氧化碳氣體保護焊。

　　(4)待焊部件的幾何形狀，例如大型構(gòu)件或重型結(jié)構(gòu)，其焊縫規(guī)則且填充量較大，宜采用埋弧自動焊。而對于薄板的點焊和焊縫，宜采用電阻焊。

　　(5)焊接位置，例如必須采取仰焊的焊縫，則無法使用埋弧焊。

　　3.按焊接工藝評定標準或設(shè)計文件規(guī)定，擬定焊接工藝指導(dǎo)書或評定方案、初步工藝。確定焊接方法后，需制定焊接工藝參數(shù)。焊接工藝參數(shù)的種類各不相同，如手弧焊主要包括：焊條型號(或牌號)、直徑、電流、電壓、焊接電源種類、極性接法、焊接層數(shù)、道數(shù)、檢驗方法等等。

　　4.按照擬定的焊接工藝指導(dǎo)書(或初步工藝)進行試件制備、焊接、焊縫檢驗(熱處理)、取樣加工、檢驗試樣。

　　5.根據(jù)所要求的使用性能進行評定。若評定不合格，應(yīng)重新修改擬定的焊接工藝指導(dǎo)書或初步工藝，重新評定。

　　6.整理焊接記錄、試驗報告，編制焊接工藝評定報告;評定報告中應(yīng)詳細記錄工藝程序、焊接參數(shù)、檢驗結(jié)果、試驗數(shù)據(jù)和評定結(jié)論，經(jīng)焊接責(zé)任工程師審核，單位技術(shù)負責(zé)人批準，存人技術(shù)檔案。

　　7.以焊接工藝評定報告為依據(jù)，結(jié)合焊接施工經(jīng)驗和實際焊接條件，編制焊接工藝規(guī)程或焊工作業(yè)指導(dǎo)書、工藝卡，焊工應(yīng)嚴格按照焊接作業(yè)指導(dǎo)書或工藝卡的規(guī)定進行焊接。

　　(四)焊接工藝評定要求

　　1.一般要求

　　(1)焊接工藝評定應(yīng)以可靠的鋼材焊接性能為依據(jù)，并在工程施焊之前完成。

　　焊接工藝評定所用的焊接參數(shù)，原則上是根據(jù)被焊鋼材的焊接性試驗結(jié)果來確定的，尤其是熱輸入、預(yù)熱溫度及后熱溫度。對于焊接性已經(jīng)被充分了解，有明確的指導(dǎo)性焊接工藝參數(shù)，并已經(jīng)實踐中長期使用的國內(nèi)、外生產(chǎn)的成熟鋼種，一般不需要由施工企業(yè)進行焊接性試驗。對于國內(nèi)新開發(fā)生產(chǎn)的鋼種，或者由國外進口未經(jīng)使用過的鋼種，應(yīng)由鋼廠提供焊接性試驗評定資料。否則施工企業(yè)應(yīng)收集相關(guān)資料，并進行焊接性試驗，以作為確定焊接工藝評定參數(shù)的依據(jù)。

　　(2)焊接工藝評定所用的設(shè)備、儀表應(yīng)處于正常工作狀態(tài)，鋼材、焊接材料必須符合相應(yīng)標準，由本單位技能熟練的焊接人員使用本單位焊接設(shè)備焊接試件。

　　(3)主持評定工作和對焊接及試驗結(jié)果進行綜合評定的人員應(yīng)是焊接工程師。

　　(4)完成評定后資料應(yīng)匯總，由焊接工程師確認評定結(jié)果。

　　(5)經(jīng)審查批準后的評定資料可在同一質(zhì)量管理體系內(nèi)通用。

　　例如，對壓力容器焊接工藝評定的基本要求有：從焊縫處的部位來講，受壓殼體上的縱、環(huán)焊縫，法蘭、接管、管板上的焊縫和受壓元件上的點固焊、吊裝焊、組裝焊點及耐蝕堆焊層等均要求進行焊接工藝評定。評定時分別按對接焊縫、角焊縫和堆焊焊縫三種方式制備試板。其中對接焊縫試板要進行外觀檢查、射線探傷(無損探傷)、拉伸試驗和沖

　　擊試驗等;耐蝕堆焊層試板要進行滲透探傷、彎曲試驗和化學(xué)成分分析。

　　2.評定規(guī)則

　　(1)改變焊接方法必須重新評定;當變更焊接方法的任何一個工藝評定的重要因素時，須重新評定;當增加或變更焊接方法的任何一個工藝評定的補加因素時，按增加或變更的補加因素增焊沖擊試件進行試驗。

　　(2)任一鋼號母材評定合格的，可以用于同組別號的其他鋼號母材;同類別號中，高組別號母材評定合格的，也適用于該組別號與低組別號的母材組成的焊接接頭。

　　(3)改變焊后熱處理類別，須重新進行焊接工藝評定。

　　(4)首次使用的國外鋼材，必須進行工藝評定。

　　(5)常用焊接方法中焊接材料、保護氣體、線能量等條件改變時，需重新進行工藝評定。

　　3.評定資料管理

　　(1)評定的所有原始資料應(yīng)全部收集，進行系統(tǒng)整理、建檔、作為技術(shù)資料保存。

　　(2)企業(yè)應(yīng)明確各項評定的適用范圍。

　　(3)評定資料應(yīng)用部門根據(jù)已批準的評定報告，結(jié)合施焊工程或焊工培訓(xùn)需要，按工程或培訓(xùn)項目，分項編制《焊接工藝(作業(yè))指導(dǎo)書》，也可以根據(jù)多份評定報告編制一份《焊接工藝(作業(yè))指導(dǎo)書》。

　　(4)《焊接工藝(作業(yè))指導(dǎo)書》的編制，必須由應(yīng)用部門焊接專業(yè)工程師主持進行。

　　(5)《焊接工藝(作業(yè))指導(dǎo)書》應(yīng)在工程施焊或焊工培訓(xùn)考核之前發(fā)給焊工，并進行詳細技術(shù)交底。