1、焊 接 论 文目 录前言 1摘 要 2第一章 管道焊接技术发展概况及现状 21.1管道工程的发展 .21.2 管道的焊接技术 21.3 焊接工艺 3第二章 工艺措施 52.1坡口的制备 .52.2 焊接工艺参数 7结论 11参考文献 12焊 接 论 文1前 言焊接是现代金属加工中最重要的方法之一，它和金属切削加工、压力加工、铸造热处理等其他加工方法一起构成的金属加工技术是现代一切制造工业的基础生产工艺。焊接技术是机械制造工业中的关键技术之一是现代先进制造技术的一个重要组成部分，同时,焊接也是管道工程中最主要,而且是应用最广的连接施工工艺.目前，我国焊接技术与工业发达国家相比还比较落后，主要原因
2、是我国在焊接基础理论及焊接工艺设计、焊接标准化、焊接制造技术及设备等方面与工业发达的国家尚有一定的差距，导致我国焊接件在寿命、使用性能、生产周期等方面与工业发达国家生产的焊接件有一定的差距。国外如欧美、日本等发达国家早在 20 世纪 80 年代便在石油、化工、造船、建筑、电力、汽车、机械等行业采用数字控制的小车式自动气保焊机，代替人工进行焊接生产。近年来，国内几家企业开发了几种类似的自动焊接小车，但在结构和功能上还属低端产品，在数字控制、焊接参数预置和专家系统自动调用等方面为空白。现代焊接技术自诞生以来一直受到诸学科最新发展的直接影响与引导，根据先进制造技术的发展方向，结合焊接技术本身的特点，
3、未来焊接技术的发展趋势是：焊接成型精确化，焊接生产自动化和过程控制智能化，优质、高效的焊接工艺将不断涌现，特殊材料及特殊环境下焊接技术，焊接过程计算机模拟技术将得到不断发展和应用，同时焊接技术也将不断向材料科学和工程的新兴领域渗透和拓展。我国管道工程焊接技术发展是很快的，但是存在的问题也不容易忽视，特别是由于多种条件的限制，信息泻后、人才缺乏是困扰焊接技术提高和发展的重要因素。另一方面,工业的发展也对焊接发展提出了高要求，但是随着科学技术的发展,焊接技术也会有更好的发展,并能用之于我国的现代化建设。摘 要焊 接 论 文2钨极氩弧焊打底效率高，焊接质量好和手工电弧焊工艺成熟，填充盖面效率高的优点
4、结合在一起，可以形成一种焊接效率更高，焊接质量更好的管道焊接新工艺。文章结合天然气管道工程，从坡口型式，组队型式焊接工艺参数等方面介绍了钨极氩弧焊+手工电弧焊的新工艺，并对工艺创新点进行说明.第一章 管道焊接技术发展概况及现状1.1管道工程的发展管道工程用于输送各种介质，它作为一项特殊的设施，广泛地用于石油、化工、电力、建筑和市政等行业。随着我国国民经济的发展，管道工程的工程量不断增加，施工质量要求越来越高，如 2002 年开工建设的西气东输工程就是一项大型的管道敷设焊接工程。由于管道工程输送介质的种类多种多样，其运行参数和使用条件也各有不同，为此，在管道工程中经常回使用多种管材，也会采用多种
5、连接方法，但就目前的技术经济条件来看，管道工程虽有螺扣、卡套、承接等多种连接方法，但对于直径大于 15mm 的各种金属管子和管子支承件、设备金属支座等结构来说，基本上多是焊接连接的，因此，金属管道焊接是管道施工中的一个极为重要的关键环节。管道工程焊接虽与其他焊接结构一样属于焊接工程技术范围，但由于管子连接属于典型的壳体结构，与一般梁架结构、网架结构不同，管道要承受管子内部和外部的压力，要求焊接接头具有很好的强度、致密性和韧度，以保障管道系统的安全运行。1.2 管道的焊接技术针对传统的对管焊接方法焊接质量不易控制、难以达到焊后内部不允许有焊渣的要求，我们提出钨氩弧焊打底+手工电弧焊盖面的焊接方法
6、。这种方法电弧清晰，焊接时操作简单，不易出现气孔、夹渣、未焊透等焊后缺陷，同时由于线容量小，因此热影响区小，变形及裂纹倾向小。钨极氩弧焊是以难熔金属钨或其合金棒作为电源一极，采用惰性气体氩气作为保护气体，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形焊 接 论 文3成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而可获得优质的焊缝。TIG焊接技术的优点:1) 钨极电弧稳定，即使在很小的焊接电流（10A）下仍可稳定燃烧，特别适用于薄板，超薄板材料焊接。2焊缝质量高。Ar 是最稳定的惰性气
7、体之一，它不与金属发生反应，也不溶于液态金属生成气孔，保护性能十分优良,焊缝质量高。3)热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面盛开的理想方法。4)由于填充焊丝不通过电弧，故不会产生飞溅，焊缝成形美观。手工电弧焊的优点1.操作方便，使用灵活，适应性强。2.焊接质量好。因电弧温度高，焊接速度较快，热影响区小，焊接接头的机械性能较为理想。对于焊缝缺陷，在一定范围内可以通过提高焊工水平、改进工艺措施得到克服。3.手工电弧焊易于分散应力和控制变形。采用手工电弧焊，可以通过工艺调整，如跳焊、逆向分段焊、对称焊等方法来减少变形和改善应力分布。4.设备简单，使用
8、维护方便。1.3 焊接工艺要获得优质的打底焊缝，除应经常保持焊接设备处于正常状态及选用合适的焊接材料外，还需要采取合理的工艺，并由技术水平较高的合格焊工进行操作。1.坡口形式及尺寸坡口形式尺寸及管端装配间隙对焊缝的质量及根部裂纹倾影响很大。常用坡口形式有 v 形、U 形、双 v 形等， 管端装配留有一定间隙。2.钨极端部形状焊 接 论 文4钨极端部形状对电弧稳定和焊缝成形都有很大影响，较为理想的形状是钨极末端磨成钝角或带有平顶的锥形。这样可以使电弧燃烧稳定，弧柱扩散减少，对焊件的加热集中。钨极端部不应磨得太尖，以免碰断造成焊缝夹钨缺陷。3.焊口装配点焊管子焊口一般采取夹具装配，并在根部点焊固定
9、。对水平焊口，直径159 mm 的管子，一般在平焊及立焊位置点焊 3处，焊点长约 3050 mm。垂直焊口的定位焊点数与水平焊相同，点焊位置根据具体情况确定。所用焊丝、焊接工艺以及对焊工技术水平的要求均与正式焊接时相同。4.始焊及停焊始焊时需提前送氩，停焊时则需滞后断氩，以保护焊缝免受周围空气侵害。引弧要在坡口内进行。采取接触法引弧时，操作要稳、轻、快，防止钨极端部烧损碰断而产生夹钨现象。停焊收弧时要多加些焊丝，填满弧坑。将电弧引至坡口边缘再熄弧：收弧和接头处质量往往较差，焊接过程应尽量避免停弧、减少接头数量。5.填丝操作方法内填丝操作法，就是焊丝从对口间隙伸入管内，电弧在管外坡口上燃烧，焊丝
10、在管内熔化，整个焊接过程分段进行。该操作方法使打底缝背面均匀地略为凸起，仰焊部分不会出现内凹。第二章 工艺措施2.1坡口的制备坡口是根据设计或工艺的需要，在焊件的待焊部位加工成一定几何形状的、经装配后构成的沟槽。用机械、火焰或电弧等方法加工坡口的过程，称为开坡口。开坡口的目的是为了保证电弧能深入到焊缝跟部使其焊透，并获得良好的焊缝成形以焊 接 论 文5及便于清渣。坡口形式的加工必须考虑到焊接接头的质量，还要兼顾经济效益，减小焊接变形和应力，并考虑焊接结构的形状，大小和施焊条件。接头的形式焊接接头形式主要有对接接头、角接接头、T形接头、搭接接头4种（如图3-1） 。图 3-1压力容器，管道上应用
11、较多的主要是对接接头（如板与板，管与管的纵，环焊对接接头） 。为保证焊接质量，减少焊接变形和焊接材料的消耗，需要把工件有对接边缘加工成各种形式的坡口。这些坡口主要分为I形坡口，V形坡口，Y形坡口，U形坡口，T形坡口，及U形或UY形组合形坡口，单边V形，双V形或双Y形坡口等。一般，钢板厚度在6mm以下，可开I形坡口，但重要结构厚度3mm时，也应开坡口；厚度626mm时，采用形或形坡口；厚度1260mm时，可开成双Y形或双V形坡口，它比单Y或单V形坡口减少填充金属近一半左右，焊后变形也小。选择哪一种坡口形式可根据GB/T985-1998，也可按行业标准和企业标准由工件厚度决定。采用焊接连接的管道，
12、当厚度达到一定厚度时，其端部应按规定加工坡口。V形坡口最常用普遍用在各种管道焊。1坡口加工焊 接 论 文6机械加工坡口在刨边机上进行,可以刨削各种形式的坡口,所以在成批生产中广泛采用。气割坡口加工简单易行,效率高,但是切割后,必须清理氧化铁残渣。 碳弧气刨加工是目前被广泛应用的一种坡口加工方法,是利用 碳极电弧的高温,将金属局部加热到熔化状态,同时再用压缩空气的气流将熔化金属吹掉,以达到刨削金属的目的,它效率高,适用仰,立位的刨切,无很大的噪音,工人的劳动强度也低。 碳弧气刨在焊接生产中主要用在清根,刨除焊接缺陷,开坡口等。俚是在生产中会产生一定的烟雾,所以要注意通风。公称直径不超过600mm
13、的管子,一般采用坡口机加工,高压管道也可以用车床加工坡口。2坡口尺寸和精度坡口尺寸名称和代号字母主要有:坡口角度a;根部间隙b;钝边高度p;坡口角度;坡口深度H;根部半径R等。 坡口尺寸和精度也会对接头的质量和焊接的经济性产生一定的影响。3坡口的检查为了保证后续装配和焊接质量,坡口加工完之后,必须进行认真的检查,只有检查合格之后,才能转入下一道工序.其检查项目主要和内容主要有:坡口的形状是否准确或符合标准.坡口是否光滑,平整,毛刺或氧化铁熔渣是否清理彻底。坡口的各种尺寸是否在合格范围之内。2.2 焊接工艺参数 工艺参数有：焊接电流、焊条直径、焊接速度、焊弧长度和焊接层数等。工艺参数选择是否合理
14、，对焊接质量和生产率都有很大影响，其中焊接电流的选择最重要。 1)焊条直径与焊接电流的选择 手弧焊工艺参数的选择一般是先根据工件厚度选择焊条直径，然后根据焊条直径选择焊接电流。焊条直径应根据钢板厚度、接头型式、焊接位置等来加以选择。在立焊、横焊和仰焊时，焊条直径不得超过 4mm，以免熔池过大，使熔化金属和熔渣下流。 焊 接 论 文7焊接速度是指单位时间所完成的焊缝长度。它对焊缝质量影响也很大。焊接速度由焊工凭经验掌握，在保证焊透和焊缝质量前提下，应尽量快速施焊。工件越薄，焊速应越高。图 5-16表示焊接电流和焊接速度对焊缝形状的影响。其中(a)所示焊缝形状规则，焊波均匀并呈椭圆形，焊缝各部分尺
15、寸符合要求，说明焊接电流和焊接速度选择合适。图 5-16 电流、焊速、弧长对焊缝形状的影响(b)表示焊接电流太小，电弧不易引出，燃烧不稳定，弧声变弱，焊波呈圆形，堆高增大和熔深减小。 (c)所示焊接电流太大，焊接时弧声强，飞溅增多，焊条往往变得红热，焊波变尖，熔宽和熔深都增加。焊薄板时易烧穿。 (d)所示的焊缝焊波变圆且堆高，熔宽和熔深都增加，这表示焊接速度太慢。焊薄板时可能会烧穿。 (e)所示焊缝形状不规则且堆高，焊波变尖，熔宽和熔深都小，说明焊接速度过快。3)焊弧长度的选择 电弧过长，燃烧不稳定，熔深减小，空气易侵入熔池产生缺陷。电弧长度超过焊条直径者为长弧，反之为短弧。因此，操作时尽量采
16、用短弧才能保证焊接质量，即弧长 L = 0.5 1d（mm）。一般多为 24mm。TIG打底焊焊 接 论 文8在厚壁管全位置焊接过程中，打底焊技术是保证焊接质量的关键。我们通过分析全位置管焊机工艺特点，制定切实可行的焊接工艺参数。即根据所焊管材材质、直径、壁厚，选择焊丝材质、直径、确定所焊管道组数，再将每一道分 8个区。这8个区焊接工艺参数可以一样，也可以不一样，这取决于实际焊接过程需要，实际上是把一个焊接程序分为若干段，每段的指令规范都是按各区需要输入的。1. 区段分析在图 3-2中，1、2 区处于下坡焊位置，熔化的铁水位于钨极前方向下流淌，此时峰值电流应比平焊时稍大，以利于电弧吹开铁水去熔
17、化其下的钝边部分母材，电压适中；3、4 区属于仰焊位置，由于重力作用，送丝速度应比平、立焊时慢些，以利熔滴过渡；5、6 区段处于上坡焊位置，熔化的铁水向下流淌位于钨极后方，钝边直接暴露在电弧之下，为防止烧穿，5、6 区的电流应比其他各区都要小。且送丝速度应该加大，以填补电弧熔化钝边后向下流淌的母材金属，此时电压也应比 3、4 区有所提高。7、8 区基本处于水平位置，电压、电流均可比 5、6 区稍大，送丝正常即可。图 3-2 单焊道全位置分区2. 送丝行为分析焊 接 论 文9在全位置焊中，为了进一步加强对熔池的控制，采用送丝与脉冲电流和钨极摆动同步控制技术，即脉冲电流峰值与钨极摆动左右端点停留时
18、间、送丝速度峰值同步，脉冲电流基值与钨极摆动中间运行时间、送丝速度基值同步。保证焊丝熔化充分，避免送丝干扰电弧电压，影响弧长调节精度。在全位置焊中送丝速度的及时变化很重要，在下坡焊和仰焊时送丝速度应较平焊略慢，在上坡焊时送丝速度应较平焊略快，填充熔池下淌金属。焊接时要求焊炬、焊丝和工件之间保持正确的相对位置(图 3-3)，防止焊丝与高温的钨极接触烧损钨极，影响钨极发射电子能力和电弧稳定性. 图 3-3 焊炬焊丝进入熔池的位置综合考虑，虽然各区可按需要设定焊接工艺参数，但为了保持焊缝成形的连续性，使其波纹均匀美观，相邻各区之间的参数不宜过大，即区与区之间过渡应缓慢，实际施焊中，6、7 区之间过渡
19、时经常出现烧穿现象，所以电流增长不能很大,并采用增加电压的方法来过渡。手工电弧焊盖面焊1.清理打底焊缝,修整局部上凸接头,在打底焊道上引弧。2.运条方法为月牙行或横向锯齿行。3.焊条角度比相同位置打低焊稍大 5度左右。4.焊条摆动到坡口两侧时,要稍做停留,并溶化坡口边缘 12mm,以防咬边。5.前半圈收弧时,对弧坑稍填一些铁液,使弧坑呈斜坡状,以利后半圈接头。在后半圈焊前,需将前半圈两端接头部位焊渣去除约 10mm左右,最好采用砂轮打磨成斜坡。前后两半圈的操作要领基本相同,注意收口时要填满弧坑。焊 接 论 文10结论制订焊接工艺时，由于其特殊的焊接性要求，生产中应特别注意一下几个方面：1.焊前
20、预热防止冷却速度过快产生淬硬组织增加冷裂纹形成的倾向。2.采用低氢型焊条并且严格烘干、保温，减少扩散氢的含量，降低延迟裂纹形成的可能性。3.拟订合理焊接工艺参数 线能量过大易产生粗大的过热组织，因晶粒粗化和难溶质点的溶解都使过冷奥氏体稳定性提高，得到马氏体组织；线能量过小焊缝成形不良，冷却过快内应力较大易产生冷裂纹源。合理的线能量应该在 36 kj/cm。焊接工艺参数的拟订应根据焊条直径和工人熟练程度确定出焊接电流、再确定电弧电压、最后确定焊接速度。4.按照工艺规范严格清理母材。5.避免强力装配，减少约束应力。6.定位焊也应按照工艺规范施焊。焊 接 论 文117.对质量要求相对严格的焊后应进行
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