電焊工高級技師論文

1、伙*伙高級技師綜合評審焊工高級技師職業(yè)文章（國家職業(yè)資格一級）文章類型：論文文早題目：淺析鋼結(jié)構(gòu)焊接中常見問題預(yù)防及處理姓名:*準(zhǔn)考證號:所在省市：*省*市工作單位：*有限公司9淺析鋼結(jié)構(gòu)焊接中常見問題預(yù)防及處理摘要：在加工鋼結(jié)構(gòu)工件過程中，由于存在外形尺寸較大、形狀多樣、焊 縫多、焊接位置不對稱等因素，常出現(xiàn)多種焊接問題，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 本文就焊接變形和裂紋原因，相應(yīng)控制措施，解決辦法進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞： 鋼結(jié)構(gòu) 焊接 應(yīng)力 變形 裂紋 原因分析 控制措施 檢驗 引言： 金屬熔化焊焊縫的缺陷按其在焊縫中的位置可分為表面及成型缺陷 (外部缺陷)、內(nèi)部缺陷和組織缺陷三大類。常見的焊接外部缺陷主要

2、有： 焊縫外觀形狀和尺寸不符合要求、表面裂紋、表面氣孔、咬邊、焊瘤、弧 坑、凹陷、滿溢、燒穿、過燒等。常見的內(nèi)部缺陷主要有：焊接裂紋、氣 孔、夾渣、未焊透、未熔合、夾鎢、夾珠等。淺析焊接中部分常見問題變 形及裂紋產(chǎn)生的原因、預(yù)防措施及處理方法。一、焊接中變形的原因及預(yù)防措施( 一) 產(chǎn)生焊接應(yīng)力和焊接變形的原因主要有：(1) 加工件的剛性小或不均勻、局部加熱和冷卻不均勻，焊后收縮，變 型不一致。 (2) 加工件本身焊縫布置不均，導(dǎo)致收縮不均勻，焊縫多的部位 收縮大、 變形也大。 (3) 加工人員操作不當(dāng)，未對稱分層、分段、間斷施焊， 焊接電流、速度、方向不一致，造成加工件變形的不一致。 (4)

3、 焊接時咬肉 過大，引起焊接應(yīng)力集中和過量變形。 5) 焊接放置不合適，應(yīng)力集中釋放 時引起變形。(6)焊縫金屬的組織變化產(chǎn)生應(yīng)力變形。( 二 ) 防止和預(yù)防焊接變形的措施(1) 設(shè)計時盡量使工件各部分剛度和焊縫均勻布置，對稱設(shè)置焊縫，減 少交叉和密集焊縫。(2) 采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?1)反變形法，即在焊前進(jìn)行裝配時，為抵 消或補償焊接變形，先將工件向與焊接變形的相反方向進(jìn)行人為的變形。如8-12 mm厚鋼板V形坡口單面對焊時，將工件預(yù)先反向斜置，焊接后，由 于焊縫本身的收縮，使焊件恢復(fù)到預(yù)定形狀和位置。 2)制定合理的裝配和 焊接順序，以減少變形。如先焊主焊縫，后焊次要焊縫；先焊對稱部位的

4、焊縫，后焊非對稱焊縫；先焊收縮量大的焊縫，后焊收縮量小的焊縫；先 焊對接焊縫，后焊角焊縫。 3） 熱調(diào)整法，即減少焊接熱影響區(qū)的寬度、降 低不均勻加熱的程度，就有利于減少焊接變形。如小電流快速不擺動焊代 替大電流慢速擺動焊；小直徑焊條代替大直徑焊條；多層焊代替單層焊； 采用線能量高的焊接方法，如用二氧化碳保護(hù)焊代替焊條電弧焊等。 4）強 制冷卻法，可將焊縫四周的焊件浸在水中，也可以用銅塊增加焊件的熱量 損失。但對淬火傾向大的鋼材不適應(yīng)，易引起裂紋。對于焊接性能較差的 材料，如中碳鋼、鑄鐵等通常采用預(yù)熱來減少焊接變形和焊接應(yīng)力。5） 對稱施焊法，即同時對稱施焊，少則 2 人，大的結(jié)構(gòu)可以多人同時

5、施焊，使 所焊的焊縫相互制約，使結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生整體變形。如在安裝現(xiàn)場組合鋼架大 梁時，采用效果較好的雙人對稱焊，能有效的防止大梁的角變形。 6）剛性 固定法，一般剛性大的構(gòu)件，焊后變形都小。如焊接之前能加大焊件的剛 性，構(gòu)件焊后變形就可以減小。如使用用夾具機構(gòu)，或臨時將焊件點固在 剛性平臺上，或采用壓鐵等。 7）錘擊焊縫法，用圓頭小錘（ 1-1.5 磅，半 徑3-5伽），敲擊焊縫金屬，能促使焊縫金屬塑性變形，使焊縫適當(dāng)延長， 以補償焊縫的縮短，避免和減少了焊接應(yīng)力及焊接變形。敲擊時應(yīng)注意， 除底層和表面外，其余各層焊后立刻均勻敲擊。還有如對尺寸大，焊縫多 的工件，采用分段、分層施焊，并控制電流、速

6、度、方向一致；手工焊接 較長焊縫時， 應(yīng)采用分段進(jìn)行間斷焊接法，由工件的中間向兩頭退焊，焊 接時人員應(yīng)對稱分散布置，避免由于熱量集中引起變形；大型工件如形狀 不對稱，應(yīng)將小部件組焊矯正完變形后，再進(jìn)行裝配焊接，以減少整體變 形；工件焊接時應(yīng)經(jīng)常翻動，使變形互相抵消；對于焊后易產(chǎn)生角變形的 零部件，應(yīng)在焊前進(jìn)行預(yù)變形處理。等等。（ 三） 焊接變形處理方法 盡管焊接結(jié)構(gòu)在焊接過程中采取了一些防止變形的措施，但在焊后仍 會出現(xiàn)焊接變形。如果焊件產(chǎn)生了超出技術(shù)要求所允許的變形時，就必須 給予矯正。在生產(chǎn)中常用的矯正方法有手工校正法、機械矯正法、火焰矯 正法、綜合法。本質(zhì)都是設(shè)法造成新的變形去抵消焊件已

7、經(jīng)產(chǎn)生焊接變形。1）手工校正法。利用手錘等工具，錘擊變形合適位置，使焊件變形減 小。此法適用于一些薄板，變形小，細(xì)長的焊件。如薄板產(chǎn)生的波浪變形、 角變形、撓曲變形。2) 機械矯正法。焊接后利用機械力矯正焊接變形。 此方法常用壓力機、 矯直機、輥床、千斤頂?shù)仍O(shè)備。即將焊件變形后尺寸縮短的部分加以延伸， 并使之與尺寸較長的部分相適應(yīng)，該方法多用于厚度不大的塑性材料焊件。 低碳鋼可以焊后直接機械力矯正，部分合金結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力的合適 熱處理后，才能進(jìn)行機械力矯正，否則，易開裂。3) 火焰矯正法。是利用氣焊火焰對焊接件進(jìn)行加熱的一種矯正變形的 方法。該方法是使焊件在冷卻收縮時產(chǎn)生的新變形，以矯正

8、原因焊接所產(chǎn) 生的變形，從而達(dá)到焊件恢復(fù)允許變化范圍內(nèi)形狀、尺寸的目的。如焊后 已經(jīng)上供的T字梁，可用火焰對腹板外緣處進(jìn)行呈三角形區(qū)加熱，加熱至 600800C，然后冷卻使腹板收縮引起反向變形，將焊件矯正。若一次加 熱還有上拱，則進(jìn)行第二次加熱，第二次加熱應(yīng)選在第一次加熱區(qū)之間?；鹧娉C正是一項技術(shù)性很強的操作，要根據(jù)焊件結(jié)構(gòu)特點，掌握矯正 變形規(guī)律，確定加熱方式、加熱位置、加熱范圍，并要用目測控制加熱區(qū) 的溫度，才能獲得較好的矯正效果?；鹧婧附映C正主要針對鋼材的塑性變 形，分為全加熱火焰焊接矯正和局部加熱火焰焊接矯正，加熱區(qū)形狀分點 狀加熱；線狀加熱；三角形加熱三種。(a)三角形加熱工字梁撓曲

9、變形 撓曲變形(b)三角形加熱T字梁圖c(a)圖c、圖d、分別為線狀加熱、部位和形式示意圖e)_樣板揮度不夠圖（e）圖（f）圖（e）多點加熱分布示意圖圖（f ）厚壁圓筒矯圓為示意圖（1） 、點狀火焰焊接矯正加熱：加熱一點或多點，點的直徑至少15mm 厚板加熱點的直徑要大些。變形量大的，點狀火焰焊接矯正加熱點與點之間的距離應(yīng)小些，一般在 50-l00mm之間。（2）、線狀火焰焊接矯正加熱：加熱火焰沿直線方向移動或移動同時 作橫向擺動。一般適應(yīng)矯正角變形或彎曲變形。線狀加熱線的橫向收縮一 般大于縱向收縮。橫向收縮隨著加熱線的寬度增加而增加，加熱線寬度一 般為鋼板厚度的0.5-2倍。（3）、三角形火

10、焰焊接矯正加熱：加熱三角形的底邊在被矯正的焊件 邊緣，頂端朝向凹的部位。三角形加熱的面積較大，因而收縮量也較大。對低碳鋼和部分普通低合金鋼用火焰焊接矯正時，現(xiàn)場施工根據(jù)加熱時 鋼材表面的顏色變化目測，判斷加熱溫度，鋼材表面顏色與相應(yīng)的溫度見 下表：鋼材表面顏色及其相應(yīng)的溫度顏色溫度（c）顏色溫度（c）深褐紅色550580亮櫻紅色830900褐紅色580650橘黃色9001050暗櫻紅色650730暗黃色10501150深櫻紅色730770亮黃色11501250櫻紅色770800白黃色12501300淡櫻紅色800830火焰焊接矯正只要按規(guī)范要求進(jìn)行，一般不會影響鋼材性能?；鹧婧?接矯正應(yīng)該注意

11、：火焰焊接矯正的加熱溫度一般為 600800C,高了會引起 鋼材的力學(xué)性能的改變，金屬變脆，影響沖擊韌性，16Mn在高溫矯正時不可用水冷卻，包括厚度和淬硬傾向較大的鋼材?；鹧娉C正引起的應(yīng)力與焊 接內(nèi)應(yīng)力都是內(nèi)應(yīng)力。不恰當(dāng)?shù)某C正產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力與焊接內(nèi)應(yīng)力和負(fù)載應(yīng) 力疊加，會使柱、梁、撐的縱應(yīng)力超過允許應(yīng)力，從而導(dǎo)致承載安全系數(shù) 的降低。因此，在鋼結(jié)構(gòu)制造中一定要慎重，盡量采用合理的工藝措施減 少變形，矯正時盡量可能采用機械焊接矯正法，盡量避免或減少采用火焰 焊接矯正法。二 鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的原因及預(yù)防措施（一）熱裂紋熱裂紋是指高溫下所產(chǎn)生的裂紋，又稱高溫裂紋或結(jié)晶裂紋，通常產(chǎn) 生在焊縫內(nèi)部，有時也可

12、能出現(xiàn)在熱影響區(qū)，表現(xiàn)形式有：縱向裂紋、橫 向裂紋、根部裂紋、弧坑裂紋和熱影響區(qū)裂紋。其產(chǎn)生原因是由于焊接熔 池在結(jié)晶過程中存在著偏析現(xiàn)象，低熔點共晶和雜質(zhì)在結(jié)晶過程中以液態(tài) 間層形式存在，從而形成偏析，凝固以后強度也較低，當(dāng)焊接應(yīng)力足夠大時， 就會將液態(tài)間層或剛凝固不久的固態(tài)金屬拉開形成裂紋。此外，如果母材的晶界上也存在有低熔點共晶和雜質(zhì)，當(dāng)焊接拉應(yīng)力足夠大時，也會被拉 開?？傊?，熱裂紋的產(chǎn)生是冶金因素和力學(xué)因素共同作用的結(jié)果。熱裂紋 的一個顯著特點是斷口呈藍(lán)黑色。針對其產(chǎn)生原因，可采取如下預(yù)防措施：（1）、限制母材及焊接材料（包括焊條、焊絲、焊劑和保護(hù)氣體）中易偏 析元素和有害雜質(zhì)的含量，

13、特別應(yīng)控制硫、磷的含量和降低含碳量，母材 和焊接材料若含硫量及含碳量高，而含錳量不足時 , 易產(chǎn)生熱裂紋。一般要 求母材、 焊條、 焊絲的含硫量不應(yīng)超過 0.04%，低碳鋼和低合金鋼用焊條和 焊絲，含碳量一般不應(yīng)超過 0.12%。焊條電弧焊時，正確選用焊條的型號， 使用合格、優(yōu)質(zhì)的電焊條是防止熱裂紋產(chǎn)生的重要措施。(2) 、調(diào)整焊縫金屬的合金成分，如焊接鉻鎳不銹鋼時，適當(dāng)提高焊縫 金屬的含鉻量，可顯著提高焊縫金屬的抗熱裂紋性能。在焊縫金屬加入可 使晶粒細(xì)化的元索，如鉬、釩、鈦、鈮、鋯、鋁等，有利于消除集中分布 的液態(tài)薄膜 , 改善焊縫組織，細(xì)化焊縫品粒，以提高其塑性，防止熱裂紋 的產(chǎn)生。(3)

14、 、采用堿性焊條或焊劑，以降低焊縫中的雜質(zhì)含量，改善結(jié)晶時的 偏析程度。(4) 、適當(dāng)提高焊縫的形狀系數(shù)，采用多層多道焊接方法，避免中心線 偏析，可防止中心線裂紋。(5) 、采用整體預(yù)熱和錘擊法，收弧時填滿弧坑等工藝措施，及合理的 焊接順序和方向，減小和消除焊接應(yīng)力。焊前預(yù)熱可以減少焊件各部分的 溫差，使收縮更均勻。每一道焊縫后，用小手錘對紅熱狀態(tài)下的焊縫均勻 迅速的錘擊以減小應(yīng)力。通常在可能的情況下將焊件整體或局部加熱、保 溫后再緩冷，可消除應(yīng)力 80%左右。( 二 ) 冷裂紋 冷裂紋一般是指焊縫在冷卻過程中溫度降到馬氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)(300 200 C以下)產(chǎn)生的，可以在焊接后立即出現(xiàn)，

15、也可以在焊接以后的 較長時間(有幾個小時，幾天，幾星期，甚至一、二個月)才發(fā)生， 故也 稱為延遲裂紋。其形成的基本條件有 3 個：焊接接頭形成淬硬組織；擴散 氫的存在和濃集；存在著較大焊接拉伸應(yīng)力。其預(yù)防措施主要有：(1)選擇合理的焊接規(guī)范，改善焊縫及熱影響區(qū)組織狀態(tài)，如焊前預(yù) 熱、控制層間溫度、焊后緩冷或焊后熱處理等以加快氫分子逸出。合理的 裝配和焊接順序等可降低焊接應(yīng)力的各種工藝措施，以減小焊接余應(yīng)力。(2) 采用堿性低氫焊條。焊條在使用前應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的要求進(jìn)行烘 干，認(rèn)真清理坡口周圍的油污、水分和銹斑等臟物，以減少氫的來源。(3) 焊后及時進(jìn)行熱處理和去氫處理，消除殘余應(yīng)力。所謂去氫處

16、理，一般是指焊接后，立即在200-300 C的溫度下保溫2-6h然后緩冷。主要是使焊縫金屬內(nèi)的氫加速逸出。(4)提高鋼材質(zhì)量，減少鋼材中的層狀夾雜物。三、鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量檢驗焊縫質(zhì)量的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，也是焊接構(gòu)件在生產(chǎn)中運行安 全的基礎(chǔ)保證。焊縫缺陷的存在將削弱焊縫的受力面積，在缺陷處引起應(yīng) 力集中，故對連接的強度、沖擊韌性及冷彎性能等均有不利影響。因此， 焊縫質(zhì)量檢驗極為重要。焊縫質(zhì)量檢驗方法可分為非破壞性檢驗和破壞性檢驗兩大類，非破壞 性檢驗包括焊接接頭外觀檢查、密封性試驗和無損探傷。破壞性檢驗包括 斷面檢查、力學(xué)性能試驗、金相組織檢驗和化學(xué)成分分析及抗腐蝕試驗等。焊縫質(zhì)量檢驗方法力

17、學(xué)性能性驗廣接伸試驗彎曲試驗沖擊試驗硬度試驗 斷裂韌度試驗 疲勞試驗焊接檢驗方法/破壞性試驗/化學(xué)分析及試驗-化學(xué)分析-腐蝕試驗含氫量測定金相檢驗焊接性試驗'宏觀組織分析1微觀組織分析r外觀檢查水壓試驗'非破壞性試驗2致密性試驗無損探傷/熒光探傷著色滲透探傷超聲波探傷X射線探傷 射線探傷3高能射線探傷 丫射線探傷磁粉探傷'渦流探傷一般可采取外觀檢查及無損探傷檢驗，前者檢查外觀缺陷和幾何尺寸， 后者檢查內(nèi)部缺陷。內(nèi)部無損探傷檢驗?zāi)壳皬V泛采用超聲波檢驗，該方法 使用靈活、經(jīng)濟，對內(nèi)部缺陷反應(yīng)靈敏，但不易識別缺陷性質(zhì)。有時還用 磁粉檢驗，該方法以熒光檢驗等較簡單的方法作為輔助。此外還可采用 X 射線或丫射線透照或拍片?，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 (GB 50205 2001規(guī) 定，焊縫按其檢驗方法和質(zhì)量要求分為一級、二級和三級 , 三級焊縫只要求 對全部焊縫做外觀檢查，焊縫應(yīng)符合三級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) , 設(shè)計要求全焊透的一 級、二級焊縫，除外觀檢査外， 還要求用超聲波探傷進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢驗 ; 超