鋼管焊接及力學(xué)性能

1、鋼管焊接及力學(xué)性能第1頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四一、焊接的概念及焊接分類1、焊接定義：通過加熱、加熱熔化加壓的方法，或加熱加壓兩者并用的方法，得到永久牢固的聯(lián)接。 2、焊接分類熔化焊：*弧焊特點：線能量小，焊劑包住電弧*氣焊（OFW）；*氣體保護焊：二氧化碳、鎢極氬弧焊（GTAW）；*熔化極氣體保護焊GMAW（含藥芯焊絲電弧焊FCAW） *電渣焊ESW ；*摩擦焊FRW ；第2頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接分類壓力焊：電阻焊、摩擦焊、爆炸焊等；釬焊：銅焊、錫焊；。第3頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四二、手

2、工電弧焊（焊條電弧焊）原理：手弧焊是用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法，即是利用焊條與焊件間的電弧熱，將焊條和焊件熔化，從而形成接頭的焊接方法。焊接過程中，焊條藥皮熔化分解生成氣體和熔渣，在氣、渣的聯(lián)合保護下，有效的排除了周圍空氣的有害影響，通過高溫下熔化金屬與熔渣間的冶金反應(yīng)、還原與凈化金屬得到優(yōu)質(zhì)的焊縫。 第4頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四手工電弧焊特點設(shè)備簡單，使用靈活、方便。適應(yīng)性強，適用于室內(nèi)外平、立、橫、仰各種位置的焊接。生產(chǎn)效率低。焊工勞動強度大。對焊工的操作技能要求高，焊縫質(zhì)量在很大程度上取決于焊工的操作水平。第5頁，共65頁，2022年，5月20日

3、，13點48分，星期四手工電弧焊應(yīng)用手弧焊在燃氣管道安裝施工中應(yīng)用十分廣泛，一般可以焊接低碳鋼、低合金鋼、耐熱鋼、低溫鋼、不銹鋼等各種材料。主要工藝參數(shù)：手弧焊的焊接工藝參數(shù)，主要是指焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊接層數(shù)、電源種類和極性等第6頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四三、鎢極氬弧焊 （鎢極氣體保護焊）原理：是用鎢作電極，氬氣作保護氣體和電弧介質(zhì)，通過鎢極與工件間的電弧熱，熔化母材和焊絲的焊接方法。特點： * 引弧比較困難，特別是冷態(tài)引弧或交流電焊接時重復(fù)引弧困難。 * 適用于非鐵金屬極其合金的焊接。 * 可見度好，可全位置焊接，焊縫表面光滑。 * 電

4、流密度小，生產(chǎn)效率較低。 * 操作方便，設(shè)備及控制裝置簡單，價格便宜。第7頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四鎢極氬弧焊主要工藝參數(shù)鎢極方面有：鎢極成分、直徑、端部形狀等；氣體和電弧方面有：氬氣純度、流量、噴嘴孔徑、焊接電流、焊接電壓、焊接速度、接頭型式等第8頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四四、藥芯焊絲半自動焊原理：焊絲通過送絲輪送進，導(dǎo)電嘴導(dǎo)電，母材與焊絲之間產(chǎn)生電弧，使焊絲和母材熔化，以焊芯中的焊劑形成的氣體保護電弧和熔池進行焊接，焊絲既是電極又被不斷熔化填入熔池，冷卻結(jié)晶后形成焊縫 第9頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星

5、期四藥芯焊絲半自動焊特點 *由于不需要更換焊條，減少焊縫接頭，焊縫表面成形美觀。 *電流密度大，熱量集中，熔敷率高，因此焊接生產(chǎn)效率高。 *弧光強烈，煙氣大，要加強勞動防護。第10頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四五、主要接頭型式及坡口 對接接頭：在同一個平面上兩板件相對端面焊接而形成的接頭。這種接頭受力狀況好，應(yīng)力集中小，能承受較大的靜載荷或動載荷，是壓力容器和壓力管道應(yīng)用最多的接頭形式。對接接頭坡口型式為I型、V型、Y型和U型。角接接頭：是由兩塊板件端面構(gòu)成的直角形式的接頭。其主要坡口形式為I型、單邊Y型、Y型和雙單邊Y型等。T型接頭：是指一板件與另一板件相交構(gòu)成直

6、角或近似直角，以角焊縫或組合焊縫連接的接頭形式。主要坡口形式為I型、單雙邊V型等。搭接接頭：是指兩板件部分重疊在一起進行焊接所形成的焊縫。主要坡口形式為I型坡口和塞焊坡口。第11頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四坡口及焊接位置圖板狀對接板狀角焊縫管狀對接管狀角接第12頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四管板全焊透角焊縫試件第13頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四六、焊接材料及選用 焊接材料是發(fā)展焊接技術(shù)的一個重要方面，在實際施工中，焊接材料選用的合適與否，直接關(guān)系到焊縫質(zhì)量的好壞，甚至關(guān)系到焊件的安全使用，因此，我們在實際工

7、作中要認真核查焊接材料的選用是否合適，以保證焊接質(zhì)量的合格，進而確保焊縫的安全運行 第14頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接材料及選用-焊條（1）A、焊條的組成：電焊條是手工電弧焊使用的焊接材料。焊條由焊芯和壓涂在焊芯表面的藥皮組成，不同的焊芯與不同的藥皮組成不同型號的焊條，以適應(yīng)不同用途的需要。焊芯：在高溫下熔化，與焊件母材熔合形成焊縫。焊芯成分對焊縫質(zhì)量有很大的影響 第15頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接材料及選用（2） -焊條焊芯的牌號用“H”表示，后面的數(shù)字表示含碳量，其它合金元素的表示方法與鋼的表示方法大致相同。例如：H08：

8、表示含碳量約為0.08%的鋼芯；H10Mn2：表示含碳量約為0.10%、含錳量約為2%的合金鋼芯。H0Cr21Ni10：表示含碳量0.08%、含鉻量約為21%、含鎳量約為10%的不銹鋼芯。第16頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接材料焊條藥皮藥皮的作用：*穩(wěn)?。?造氣保護；*造渣保護；*脫氧、去硫、去磷；*滲合金；*套筒保護作用。組成：主要由礦物、鐵合金、有機物、水玻璃等四類物質(zhì)組成。根據(jù)原材料的特點可以分為穩(wěn)弧劑、造渣劑、造氣劑、脫氧劑、合金劑、稀釋劑和粘結(jié)劑等類型及特點：第17頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接材料焊條藥皮（1）高纖維素

9、鉀（鈉）型：藥皮中加入約30%的纖維素，或再加入少許鈣鉀化物。主要靠造氣保護，渣很少。使用時限用大電流，可全位置焊，也可打底焊。如E4310(J425)、E5010、E5011(J505)等。（2）鈦鈣型：藥皮含氧化鈦30%以上，還有20%以下的碳酸鈣、碳酸鎂。渣流動性好，易脫渣，電弧穩(wěn)，熔深適中成形美觀，可交直流全位置焊。如E4303(J422)/E5003(J502)等 第18頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接材料焊條藥皮（3）低氫鈉型：主要組成物碳酸鹽和瑩石，熔渣的堿度高，機械性能好，抗裂性好，但工藝性能稍差，焊條要加強烘干，宜用短弧焊，可用直流反接全位置焊。

10、如E4315(J427)、E5015(J507).（4）低氫鉀型：在低氫鈉型的基礎(chǔ)上加入穩(wěn)弧劑，穩(wěn)定電弧，改善工藝性能，可用交、直流電源，但沖擊性能比低氫鈉型藥皮稍有降低。如E4316(J426)、E5016(J506).第19頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接材料酸性焊條、堿性焊條概念：如焊條藥皮中的氧化物多為酸性氧化物，其熔渣的化學(xué)性質(zhì)呈酸性，此類焊條稱為酸性焊條。反之，藥皮中含大量堿性氧化物，同時還含有氟化鈣的焊條為堿性焊條。特點：*酸性焊條藥皮中主要有TiO2、MnO2、FeO、SiO2等氧化物，氧化性強，元素?zé)龘p大，含氧、氮高，故機械性能差；酸性渣脫硫能力

11、差，所以抗裂性差。優(yōu)點是其工藝性好，對油、銹、水不敏感，抗氣孔能力強，可用交直流電源。第20頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接材料酸性焊條、堿性焊條*堿性焊條藥皮中主要有CaCo3、CaF2、SiO2、MgCO3及大量鐵合金，故脫氧、脫硫、磷能力強，機械性能和抗裂性均較好；缺點是工藝性差，對油、銹、水敏感，易產(chǎn)生氣孔，只能用直流電源施焊。各類焊條型號中，符號尾數(shù)為15、16者為堿性焊條，又稱低氫型焊條。第21頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接材料焊條的分類、型號和牌號 焊條按用途可以分為以下幾類：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條

12、、不銹鋼焊條、堆焊焊條、低溫鋼焊條、鑄鐵焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條、特殊用途焊條等；我們常用的是碳鋼焊條、低合金鋼焊條和不銹鋼焊條 。第22頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接材料焊條的型號和牌號碳鋼焊條的型號與牌號（通常抗拉強度不大于490MPa）E 如E4303 E表示焊條 表示熔敷金屬的抗拉強度最小值（kgf） 適用的焊接位置（0和1：全位置；2：平焊與平腳焊；4：向下立焊） 組合時表示焊條藥皮類型及采用的電流種類（鈦鈣型）第23頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接材料焊條的型號和牌號E 5 0 1 5 E表示

13、焊條 表示熔敷金屬的抗拉強度最小值為50 kgf。 全位置焊接 組合表示低氫鈉型藥皮，直流反接。 第24頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊條的型號和牌號焊條型號：考慮藥皮類型、電源種類、熔敷金屬的強度、焊接位置，以國標(biāo)為基礎(chǔ)。牌號是對焊條產(chǎn)品的具體命名，由焊條廠家制定。如牌號J427的焊條，型號是E4315，J422的型號是E4303。再如E6010：E表示焊條；60表示熔敷金屬抗拉強度最小值MPa；1表示焊接位置，0、1表示全位置，2表示平焊、平角焊，4表示立向下；0表示藥皮種類（高纖維素鈉型、直流反接），電弧吹力大。第25頁，共65頁，2022年，5月20日，13

14、點48分，星期四焊條的型號和牌號焊條牌號的含義：*J表示結(jié)構(gòu)鋼，R表示耐熱鋼，A表示不銹鋼。*第二、第三位表示焊條熔敷金屬抗拉強度最小值第四位表示焊條的種類：2表示酸性，6、7表示堿性。 鋼質(zhì)管道焊接施工第26頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接管道鋼用下向焊焊條及焊接工藝主要是纖維素立下向焊焊條及鐵粉低氫型立下向焊焊條，如E6010、E7048、E8018等手工下向焊接技術(shù)經(jīng)歷了全纖維素型下向焊混合型下向焊復(fù)合型下向焊的發(fā)展過程。除在寒冷地區(qū)或強度級別較且管壁較厚的大口徑管道中，全部采用低氫型下向焊條，一般都和纖維素下向焊條使用，即用纖維素焊條打底焊、熱焊，低氫型焊

15、條填充焊、蓋面焊的混合型手工下向焊技術(shù)。復(fù)合型下向焊是指打底焊及熱焊采用纖維素焊條下向焊方法，填充焊用蓋面焊采用酸性焊條或堿性焊條向上焊方法的焊接工藝。第27頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接工藝若用上向焊進行根焊不能連續(xù)焊接，只能采用滅弧法施焊，速度太慢，而且缺陷多，因此采用下向焊進行根焊和熱焊，以獲得良好的根焊質(zhì)量和速度。而用上向焊進行填充和蓋面，利用其焊層厚的特點，減少焊接遍數(shù)，提高整體焊接速度，亦即將兩各焊接方法優(yōu)勢互補。其主要應(yīng)用于壁厚較大的管道。第28頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接工藝管徑小于250mm、壁厚在8mm以下的

16、管道宜采用3.2mm焊條對于管徑較大、壁厚較厚的管道可采用4mm焊條進行根焊。熱焊的目的在于加強根焊，并通過輸入熱量使焊道保持較高溫度而防止根焊焊道產(chǎn)生裂紋等缺陷。預(yù)熱：預(yù)熱有利于和加速氫氣逸出，從而降低焊道產(chǎn)生裂紋的敏感性，此外還能減少熱影響區(qū)的硬化。預(yù)熱溫度取決于鋼材的化學(xué)成分和管壁厚度。當(dāng)壁厚超過20mm時，任何情況下均須預(yù)熱。通常150就能達到預(yù)熱目的，對于含碳量較高或強度級別較高的鋼種預(yù)熱溫度應(yīng)提高到200 而對于薄壁管，預(yù)熱到50100 即可。第29頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四七、焊條選用的原則 （1）根據(jù)被焊工件的化學(xué)成份、力學(xué)性能、焊接性能、并結(jié)合

17、結(jié)構(gòu)特點、使用條件及焊接方法，綜合選用焊材。*等強性：同種鋼焊接時按等強原則，異種鋼焊接時按強度較低側(cè)的鋼材選用焊條。*化學(xué)成份相同或相近：符合或接近母材的化學(xué)成份。*抗裂性、抗氣孔性。*可焊性好。碳素鋼、低合金鋼的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)性能。對耐熱型低合金鋼還要考慮熱強度、保證化學(xué)成份。對高合金鋼：保證力學(xué)性能和耐蝕性。安全、經(jīng)濟、效率綜合考慮。舉例：20與16MnR選J427經(jīng)濟，20與16MnR兩種母材之間的焊接，焊條選用上限不超過16MnR。 第30頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊條的選用原則（2）碳鋼焊條的選用：一般按焊縫與母材等強的原則選用，但在焊縫冷卻速度

18、大時，可選用強度比母材低一級的焊條；而厚板的多層焊及焊后需進行正伙處理的概況，可選用強度高一級的焊條。不同強度級別的母材組焊，應(yīng)選用強度級別較低的焊條 低合金鋼焊條的選用：對強度級別較低的鋼材，與低碳鋼焊條相同，基本上按等強的原則選用；對于強度級別較高的鋼材，應(yīng)側(cè)重考慮焊縫的塑性和韌性；對于低合金異種鋼焊接時，焊條按強度級別較低的鋼種選用，而焊接工藝則依照強度級別較高的鋼種的工藝，同時還要注意其它因素 。第31頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊條的選用原則（3）不銹鋼焊條的選用：主要依據(jù)熔敷金屬的化學(xué)成分和母材相同或相近的原則，以滿足焊縫的耐腐蝕性能。對于鐵素體不銹鋼

19、，為簡化工藝，往往選用鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條進行施焊。第32頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊條的選用原則（4）焊條牌號是按其抗拉強度標(biāo)注的，如J507，其抗拉強度為50kgf，而某些鋼材的鋼號標(biāo)注的是屈服強度，如Q345，其屈服強度是345Mpa，抗拉強度應(yīng)為510Mpa（即50kgf），應(yīng)換算成抗拉強度后再按其選用焊條。低合金高強鋼焊接時，其根焊（即打底焊）應(yīng)選用強度等級低一級的焊條，以防止由于焊接線能量小，冷卻速度快而產(chǎn)生冷裂紋的現(xiàn)象。對于根焊必須根據(jù)管道直徑及壁厚選擇焊條直徑、焊接速度和焊接電流。高壓燃氣管道的焊接一般采用下向焊工藝，其焊條基本上采用的是美國標(biāo)準

20、的焊條，因其焊條型號中的強度單位與國標(biāo)不一致，要經(jīng)過換算才能配用。如E6010纖維素焊條，其抗拉強度值約為600.7=42kgf，而不是60kgf。第33頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四八、常用的母材或焊件、工件碳素結(jié)構(gòu)鋼：*其牌號有代表屈服強度的字母“Q”表示，后面的數(shù)字表示該牌號鋼材的最低屈服強度值，再后面的符號表示質(zhì)量等級與脫氧方式。如牌號Q235-D表示：* Q屈服強度代號；* 235最低屈服強度值為235Mpa；* D-表示質(zhì)量等級為D級（D級質(zhì)量鋼為鎮(zhèn)靜鋼，故鎮(zhèn)靜鋼符號省略）。* SY5297及GB/T9711.1標(biāo)準中的數(shù)字表示意義與此相同。第34頁，共

21、65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四常用的母材或焊件、工件優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：*以鋼中含碳量的萬分之幾平均數(shù)來表示，如：* 10鋼表示鋼的平均含碳量為萬分之十，即0.10%；* 20鋼-表示鋼的平均含碳量為萬分之二十，即0.20%；*按冶金質(zhì)量將優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼分為優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼（A）和特級優(yōu)質(zhì)鋼（E）。 第35頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四常用的母材或焊件、工件合金結(jié)構(gòu)鋼 以平均含碳量的萬分之幾標(biāo)出阿拉伯?dāng)?shù)字；其合金元素含量的平均數(shù)少于1.5%時，僅標(biāo)出元素符號，一般不標(biāo)出含量；當(dāng)其含量達1.50-2.49%、2.50-3.49%、22.50-23.

22、49%時，則在元素符號后面相應(yīng)標(biāo)出2、3、23等數(shù)值 。25Cr2Ni4WA：表示平均含碳量為0.25%，鉻的含量大于1.5%，鎳的含量為4%左右，鎢的含量小于1.5%，A表示為高級優(yōu)質(zhì)鋼。第36頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四常用的母材或焊件、工件不銹鋼：牌號前面的數(shù)字表示含碳量的代號，即當(dāng)含碳量0.15%時，用“1”表示，有時也可不標(biāo)；當(dāng)含碳量0.08%時，用“0”表示，即低碳不銹鋼；當(dāng)含碳量0.03%時，用“00”表示，即超低碳不銹鋼。其它化學(xué)元素的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼的表示方法相似。母材分類第37頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四九、鋼

23、的可焊性 （1）定義：鋼材的可焊性是指在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)良焊接接頭的能力 。A、工藝可焊性主要指焊接接頭出現(xiàn)各種裂紋的可能性，亦稱抗裂性。B、使用可焊性-主要指焊接接頭在使用中的可靠性和其他特殊性能（如耐熱、耐蝕、耐低溫、抗疲勞、抗時效等）。 第38頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四鋼的可焊性）（2）評價鋼材可焊性常用的方法是碳當(dāng)量估算法，即是將鋼中各種合金元素對鋼材焊接性能的影響程度，粗略地折算稱碳的影響來評價焊接時產(chǎn)生裂紋傾向及脆化傾向的一種估算方法。 對低碳鋼及低合金鋼，國際焊接學(xué)會推薦碳當(dāng)量計算公式如下：CE=C+Mn/6+Cr/5+Mo/5+V/5

24、+Ni/15+Cu/15.*當(dāng)CE0.6%時，可焊性差。第39頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四十、焊接工藝評定概念：在產(chǎn)品焊接之前，以鋼材焊接性能試驗為基礎(chǔ)，結(jié)合焊材特點，擬定焊接工藝評定，對試件進行評定、試驗，從而確定焊接工藝能否保證焊接接頭具有所要求的使用性能。WPS：焊接工藝指導(dǎo)書。第40頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接工藝評定-標(biāo)準（1）JB4708-2000鋼制壓力容器焊接工藝評定（2） GB50236-98現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范（3） SY/T0452石油天然氣金屬管道焊接工藝評定根據(jù)設(shè)計要求選用相應(yīng)標(biāo)準JB

25、4708-2005鋼制壓力容器焊接工藝評定，包括氣瓶、壓力容器、壓力管道、鍋爐。第41頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接工藝評定-過程擬定作業(yè)指導(dǎo)書（WPS）；焊接試件；無損檢測；力學(xué)性能試驗；匯總試驗數(shù)據(jù)；編制評定報告（PQR）。第42頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接工藝評定三大要素 （1）重要因素：影響焊接接頭強度和彎曲性能；（2）補加因素：影響焊接接頭的沖擊韌性；（3）次要因素：對力學(xué)性能無明顯影響的因素。低氫可以代替非低氫，反過來就不行。如設(shè)計用J427，則不能用J422代J427，因為沖擊韌性相差較大。另外，SY/T0452

26、認為坡口型式為主要因素，而GB4708認為坡口不作為主要因素。第43頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接工藝評定規(guī)則 當(dāng)變更任何一個重要因素時要重新評定；當(dāng)變更一個補加因素要補做沖擊韌試驗；當(dāng)變更次要因素，重新編制工藝指導(dǎo)書；對接評定：管子適用板材，反之亦可，適用角焊縫；騎座式適用于承插式角焊縫。石油天然氣金屬管道焊接工藝評定 第44頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接工藝評定試件種類第45頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四十一、焊接缺陷 （1）概述1、尺寸不符合要求2、表面缺陷：咬邊、焊痕內(nèi)凹、未焊透、表面氣孔、表面

27、夾渣等。3、內(nèi)部缺陷：氣孔、夾渣、裂紋、未熔合。第46頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接缺陷（2）裂紋焊接裂紋：有熱裂紋、冷裂紋焊后冷卻裂紋（低合金鋼、高強度鋼產(chǎn)生裂紋的三大要素：焊縫的淬硬組織（馬氏體M），硬。有較高的含H量。焊接應(yīng)力。第47頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接缺陷（3）-裂紋裂紋防止措施：焊接烘干坡口水份，采用合理的焊接工藝，消氫、后熱、消應(yīng)力處理。熱裂紋產(chǎn)生的原因：接頭剛度過大、母材含S量過高、根部間隙過大。熱裂紋應(yīng)對措施：采用低氫焊條、使用含Mn高的低氫焊條、保持合適的間距，收弧時要把弧坑填滿。冷裂紋產(chǎn)生的原因及應(yīng)對

28、措施：母材中含合金元素量高、接頭剛度過度、接頭冷卻速度過快、焊條吸潮；冷裂紋應(yīng)對措施：預(yù)熱，使用低氫焊條，使用C當(dāng)量低、韌性高、抗裂性好的焊條；預(yù)熱、正確安排焊接順序；進行預(yù)熱或后熱，控制層間溫度，選擇合適的焊接規(guī)范；焊前焊條烘干，選用難吸潮焊條或超低氫焊條。第48頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四焊接缺陷（4）-焊接應(yīng)力熱應(yīng)力：不銹鋼會產(chǎn)生應(yīng)力產(chǎn)生的原因：含H和淬硬組織。易淬火鋼：15CrMo Cr5Mo Cr9Mo 等層間溫度預(yù)熱溫度，如預(yù)熱溫度150度，層間溫度應(yīng)為100度200度。焊后熱處理：750780度。后熱：300度350度；緩冷：可以過一兩天再熱處理。注

29、意：當(dāng)焊件溫度低于0度時，所有鋼材的焊縫應(yīng)在始焊處100mm范圍內(nèi)預(yù)熱到15度以上。對于L360及以下的鋼材，環(huán)境溫度在5度以上時可不預(yù)熱，直接進行焊接；對于L415及以上的鋼材，焊前必須預(yù)熱到100度150度。第49頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四其他焊接缺陷產(chǎn)生的原因氣孔產(chǎn)生的原因：焊材未烘干、坡口除銹不好、操作電弧穩(wěn)定性不好，而在焊接熔池中形成氣泡。夾渣產(chǎn)生的原因：是裂紋源，跟前一層焊道的清理、坡口角度、焊接速度、焊條角度、運條方法及電流大小有關(guān)。咬邊的原因：蓋面時把母材燒凹陷。電流大、電弧長、焊接速度快、運條方法不當(dāng)，焊條選擇不當(dāng)，要求0.5mm，連續(xù)長度10

30、0mm，兩側(cè)咬邊總長度之和焊縫全長的10%。注：不銹鋼、低合金鋼不允許咬邊。第50頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四十二、焊接缺陷對焊接結(jié)構(gòu)承載能力的影響材料力學(xué)基本概念回顧： 構(gòu)件的承載能力主要由以下三個方面來衡量， 第一、要求構(gòu)件具有足夠的強度。所謂強度是指構(gòu)件在載荷作用下抵抗破壞的能力。 第二、要求構(gòu)件具有足夠的剛度。所謂剛度是指構(gòu)件在外力作用下抵抗變形的能力。 第三、要求構(gòu)件具有足夠的穩(wěn)定性。所謂穩(wěn)定性是指構(gòu)件保持其原有平衡形態(tài)的能力。第51頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四材料力學(xué)的基本假設(shè)連續(xù)性假設(shè)均勻性假設(shè)各向同性假設(shè)小變形條件第5

31、2頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四內(nèi)力的概念物體因受外力而變形，其內(nèi)部各部分之間因相對位置改變而引起的相互作用力就是內(nèi)力。按照連續(xù)性假設(shè)，在受力構(gòu)件的截面各處都有內(nèi)力作用，所以內(nèi)力是分布于截面上的一個分布力系。實際上內(nèi)力是這個分布力系的合力第53頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四應(yīng)力的概念為了說明分布內(nèi)力系在截面內(nèi)某一點處的強弱程度引入內(nèi)力集度的概念。設(shè)在某一受力構(gòu)件的m-m截面上，圍繞A點取微小面積F，如圖所示：第54頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四F上的內(nèi)力的合力為P，這樣，在F上內(nèi)力的平均集度為：Pm=P/F。P

32、m稱為F上的平均應(yīng)力。內(nèi)力的平均集度為平均應(yīng)力第55頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變圖A彈性階段 ： 應(yīng)力和應(yīng)變成正比； B.屈服階段：超過b點后-曲線圖上出現(xiàn)一段近似水平的小鋸齒線段 ；C.強化階段：過了屈服階段-曲線又開始向上攀升，直至最高點e 。強化階段最高點對應(yīng)就是強度極限或抗拉強度，記作b（材料的機械性能指標(biāo)）。低碳鋼的應(yīng)力應(yīng)變圖第56頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四應(yīng)力集中的概念 由于構(gòu)件截面形狀或尺寸突然變化而引起的局部應(yīng)力急劇增大的現(xiàn)象稱為集力集中。第57頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星

33、期四應(yīng)力集中產(chǎn)生部位及其危害某些帶有溝槽，孔洞、階梯軸的構(gòu)件、壓力容器接管根部的應(yīng)力集中系數(shù)可以在有關(guān)的手冊中查到。小孔構(gòu)件的角越尖，孔越小，截面尺寸改變的越急劇，應(yīng)力集中程度就越大。為什么要控制焊縫余高？余高過高就會在焊縫兩側(cè)引起應(yīng)力集中。第58頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四應(yīng)力集中產(chǎn)生部位及其危害焊縫中的缺陷，如裂紋、未焊透、未融合、氣孔、夾渣及焊縫表面的咬邊都會造成應(yīng)力集中。其中面狀缺陷如裂紋和未融合造成的應(yīng)力集中最為強烈，應(yīng)力集中系數(shù)大于3，而體積型缺陷造成的應(yīng)力程度弱一些。如氣孔夾渣等。未焊透，咬邊等缺陷的危害介于二者之間。第59頁，共65頁，2022年，5月20日，13點48分，星期四應(yīng)力集中對構(gòu)件強度的影響我們最關(guān)心的問題 應(yīng)力集中對構(gòu)件強度的影響與構(gòu)件的材料有關(guān)。對于塑性材料由于有屈服現(xiàn)象，每當(dāng)應(yīng)力集中處的最大應(yīng)力max達到屈服極限s