電弧焊焊接工藝參數.doc

精品文檔1.4 焊接工藝參數14 焊接工藝參數焊接工藝參數是指焊接時，為保證焊接質量而選定的諸物理量 ( 例如：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、熱輸入等 ) 的總稱。焊條電弧焊的焊接工藝參數主要包括焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度和預熱溫度等。141 焊條直徑焊條直徑是根據焊件厚度、焊接位置、接頭形式、焊接層數等進行選擇的。厚度較大的焊件，搭接和 T 形接頭的焊縫應選用直徑較大的焊條。對于小坡口焊件，為了保證底層的熔透，宜采用較細直徑的焊條，如打底焊時一般選用2.5mm 或3.2mm 焊條。不同的焊接位置，選用的焊條直徑也不同，通常平焊時選用較粗的(4.06.0)mm 的焊條，立焊和仰焊時選用(3.24.0)mm 的焊條；橫焊時選用(3.25.0)mm 的焊條。對于特殊鋼材，需要小工藝參數焊接時可選用小直徑焊條。根據工件厚度選擇時，可參考表3-20。對于重要結構應根據規(guī)定的焊接電流范圍 ( 根據熱輸入確定 )參照表321焊接電流與焊條直徑的關系來決定焊條直徑。142 焊接電流焊接電流是焊條電弧焊的主要工藝參數，焊工在操作過程中需要調節(jié)的只有焊接電流，而焊接速度和電弧電壓都是由焊工控制的。焊接電流的選擇直接影響著焊接質量和勞動生產率。焊接電流越大，熔深越大，焊條熔化快，焊接效率也高，但是焊接電流太大時，飛濺和煙霧大，焊條尾部易發(fā)紅，部分涂層要失效或崩落，而且容易產生咬邊、焊瘤、燒穿等缺陷，增大焊件變形，還會使接頭熱影響區(qū)晶粒粗大，焊接接頭的韌性降低；焊接電流太小，則引弧困難，焊條容易粘連在工件上，電弧不穩(wěn)定，易產生未焊透、未熔合、氣孔和夾渣等缺陷，且生產率低。因此，選擇焊接電流時，應根據焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、接頭形式、焊縫位置及焊接層數來綜合考慮。首先應保證焊接質量，其次應盡量采用較大的電流，以提高生產效率。板厚較的，T 形接頭和搭接頭，在施焊環(huán)境溫度低時，由于導熱較快，所以焊接電流要大一些。但主要考慮焊條直徑、焊接位置和焊道層次等因素。1) 考慮焊條直徑 焊條直徑越粗，熔化焊條所需的熱量越大，必須增大焊接電流，每種焊條都有一個最合適電流范圍，表3-21是常用的各種直徑焊條合適的焊接電流參考值。當使用碳鋼焊條焊接時，還可以根據選定的焊條直徑，用下面的經驗公式計算焊接電流：I=dK式中：I 一一焊接電流 (A) ：d焊條直徑 (mm) ：K經驗系數 (Acra) ，見表 3-20。表 3-20 焊接電流經驗系數與焊條直徑的關系 9焊條直徑 dmm1.622.53.246經驗系數K20252530304040502) 考慮焊接位置 在平焊位置焊接時，可選擇偏大些的焊接電流，非平焊位置焊接時，為了易于控制焊縫成形，焊接電流比平焊位置小 1020。3) 考慮焊接層次 通常焊接打底焊道時，為保證背面焊道的質量，使用的焊接電流較?。缓附犹畛浜傅罆r，為提高效率，保證熔合好，使用較大的電流：焊接蓋面焊道時，防止咬邊和保證焊道成形美觀，使用的電流稍小些。焊接電流一般可根據焊條直徑進行初步選擇，焊接電流初步選定后，要經過試焊，檢查焊縫成形和缺陷，才可確定。對于有力學性能要求的如鍋爐、壓力容器等重要結構，要經過焊接工藝評定合格以后，才能最后確定焊接電流等工藝參數。143 電弧電壓當焊接電流調好以后，焊機的外特性曲線就決定了。實際上電弧電壓主要是由電弧長度來決定的。電弧長，電弧電壓高，反之則低。焊接過程中，電弧不宜過長，否則會出現電弧燃燒不穩(wěn)定、飛濺大、熔深淺及產生咬邊、氣孔等缺陷：若電弧太短，容易粘焊條。一般情況下，電弧長度等于焊條直徑的0.51倍為好，相應的電弧電壓為1625V。堿性焊條的電弧長度不超過焊條的直徑，為焊條直徑的一半較好，盡可能地選擇短弧焊；酸性焊條的電弧長度應等于焊條直徑。144 焊接速度焊條電弧焊的焊接速度是指焊接過程中焊條沿焊接方向移動的速度，即單位時間內完成的焊縫長度。焊接速度過快會造成焊縫變窄，嚴重凸凹不平，容易產生咬邊及焊縫波形變尖；焊接速度過慢會使焊縫變寬，余高增加，功效降低。焊接速度還直接決定著熱輸入量的大小，一般根據鋼材的淬硬傾向來選擇。145 焊縫層數厚板的焊接，一般要開坡口并采用多層焊或多層多道焊。多層焊和多層多道焊接頭的顯微組織較細，熱影響區(qū)較窄。前一條焊道對后一條焊道起預熱作用，而后一條焊道對前一條焊道起熱處理作用。因此，接頭的延性和韌性都比較好。特別是對于易淬火鋼，后焊道對前焊道的回火作用，可改善接頭組織和性能。對于低合金高強鋼等鋼種，焊縫層數對接頭性能有明顯影響。焊縫層數少，每層焊縫厚度太大時，由于晶粒粗化，將導致焊接接頭的延性和韌性下降。146 熱輸入熔焊時,由焊接能源輸入給單位長度焊縫上的熱量稱為熱輸入。其計算公式如下：Q=NLU/u式中Q單位長度焊縫的熱輸入 (Jcm)I焊接電流 (A) ；U電弧電壓 (V) ；u焊接速度 (cms)n熱效率系數，焊條電弧焊為 0.70.8。熱輸入對低碳鋼焊接接頭性能的影響不大，因此，對于低碳鋼焊條電弧焊一般不規(guī)定熱輸入。對于低合金鋼和不銹鋼等鋼種，熱輸入太大時，接頭性能可能降低：熱輸入太小時，有的鋼種焊接時可能產生裂紋。因此，焊接工藝規(guī)定熱輸入。焊接電流和熱輸入規(guī)定之后，焊條電弧焊的電弧電壓和焊接速度就間接地大致確定了。一般要通過試驗來確定既可不產生焊接裂紋、又能保證接頭性能合格的熱輸入范圍。允許的熱輸入范圍越大，越便于焊接操作。147 預熱溫度預熱是焊接開始前對被焊工件的全部或局部進行適當加熱的工藝措施。預熱可以減小接頭焊后冷卻速度，避免產生淬硬組織，減小焊接應力及變形。它是防止產生裂紋的有效措施。對于剛性不大的低碳鋼和強度級別較低的低合金高強鋼的一般結構，一般不必預熱。但對剛性大的或焊接性差的容易產生裂紋的結構，焊前需要預熱。預熱溫度根據母材的化學成分、焊件的性能、厚度、焊接接頭的拘束程度和施焊環(huán)境溫度以及有關產品的技術標準等條件綜合考慮，重要的結構要經過裂紋試驗確定不產生裂紋的最低預熱溫度。預熱溫度選得越高，防止裂紋產生的效果越好；但超過必需的預熱溫度，會使熔合區(qū)附近的金屬晶粒粗化，降低焊接接頭質量，勞動條件也將會更加惡化。整體預熱通常用各種爐子加熱。局部預熱一般采用氣體火焰加熱或紅外線加熱。預熱溫度常用表面溫度計測量。148 后熱與焊后熱處理焊后立即對焊件的全部 ( 或局部 ) 進行加熱或保溫，使其緩冷的工藝措施稱為后熱。后熱的目的是避免形成硬脆組織，以及使擴散氫逸出焊縫表面，從而防止產生裂紋。焊后為改善焊接接頭的顯微組織和性能或消除焊接殘余應力而進行的熱處理稱為焊后熱處理。焊后熱處理的主要作用是消除焊件的焊接殘余應力，降低焊接區(qū)的硬度，促使擴散氫逸出，穩(wěn)定組織及改善力學性能、高溫性能等。因此，選擇熱處理溫度時要根據鋼材的性能、顯微組織、接頭的工作溫度、結構形式、熱處理目的來綜合考慮，并通過顯微金相和硬度試驗來確定。對于易產生脆斷和延遲裂紋的重要結構，尺寸穩(wěn)定性要求高的結構，以及有應力腐蝕的結構，應考慮進行消除應力退火：對于鍋爐、壓力容器，則有專門的規(guī)程規(guī)定，厚度超過一定限度后要進行消除應力退火。消除應力退火必要時要經過試驗確定。鉻鉬珠光體耐熱鋼焊后常常需要高溫回火，以改善接頭組織，消除焊接殘余應力。重要的焊接結構，如鍋爐、壓力容器等，所制定的焊接工藝需要進行焊接工藝評定，按所設計的焊接工藝而焊得的試板的焊接質量和接頭性能達到技術要求后，才子正式確定。焊接施工時，必須嚴格按規(guī)定的焊接工藝進行，不得隨意更改。前嚴格按照說明書的規(guī)定進行烘焙，焊前清除焊件上的油污、水分，減少焊縫中氫的含量：選擇合理的焊接工藝參數和熱輸入，減少焊縫的淬硬傾向：焊后立即進行消氫處理，使氫從焊接接頭中逸出：對于淬硬傾向高的鋼材，焊前預熱、焊后及時進行熱處理，改善接頭的組織和性能：采用降低焊接應力的各種工藝措施。(3) 再熱裂紋焊后，焊件在一定溫度范圍內再次加熱 ( 消除應力熱處理或其他加熱過程 ) 而產生的裂紋叫再熱裂紋。產生的原因：再熱裂紋一般發(fā)生在含V、Cr、Mo、B 等合金元素的低合金高強度鋼、珠光體耐熱鋼及不銹鋼中，經受一次焊接熱循環(huán)后，再加熱到敏感區(qū)域 ( 550650范圍內 ) 而產生的。這是由于第一次加熱過程中過飽和的固溶碳化物 ( 主要是V、Mo、Cr，碳化物 ) 再次析出，造成晶內強化，使滑移應變集中于原先的奧氏體晶界，當晶界的塑性應變能力不足以承受松弛應力過程中的應變時，就會產生再熱裂紋。裂紋大多起源于焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)。再熱裂紋大多數產生于厚