壓力容器制造焊接基礎(chǔ)知識(shí)

1、壓力容器制造焊接基礎(chǔ)知識(shí)山東省安泰化工壓力容器檢驗(yàn)中心張鵬程13505409001,一、壓力容器制造工藝簡介,1.壓力容器筒體加工制造型式：一般有三種 鋼管（小直徑） 鍛造（厚壁、超高壓容器） 卷焊2.壓力容器封頭加工制造型式： 沖壓 鍛造 拼焊,一、壓力容器焊接制造工藝簡介,3. 壓力容器制造的一般過程1) 劃線 2) 下料與坡口制備 3) 板料拼接 4 ) 筒節(jié)預(yù)彎

2、、卷圓 5 ) 拼接焊縫的焊接 6 ) 筒節(jié)矯圓 7 ) 拼接焊縫的檢驗(yàn)和無損檢測(cè) 8 ) 封頭 、管板、法蘭 、換熱管等制作 9 ) 容器總裝,二、壓力容器制造連接,材料的連接可分為兩類：可拆式連接：螺紋聯(lián)接、摩擦聯(lián)接不可拆式連接：焊接、粘接、鉚接,二、壓力容器制造連接,1、粘結(jié)用膠粘劑把兩個(gè)零件連接在一起，并使接合處有足夠強(qiáng)度的連接工藝。粘接的的特點(diǎn)：① 可用于多種不同形狀的接頭和各種不同材料（如各種金屬、非金屬

3、以及金屬與非金屬）的連接。② 可實(shí)現(xiàn)大面積連接。接頭的應(yīng)力分布較均勻，耐疲勞性能好。③ 接頭的密封性能好，并具有耐腐蝕和絕緣等性能。④ 工藝簡便，無焊接的高溫，又無螺紋連接和鉚接所需的多種機(jī)械緊固件（如螺釘、螺母、墊圈、銷釘?shù)龋?，生產(chǎn)率高。粘接的不足之處： ① 粘接接頭的強(qiáng)度不及焊接接頭高。 ② 接頭的耐熱性較低(一般在300℃以下)。 ③ 使用中膠粘層易發(fā)生老化，接頭強(qiáng)度性能不穩(wěn)定，影響結(jié)構(gòu)使用壽命,二、壓力容器制造連接

4、,2、鉚接采用鉚釘將兩個(gè)零件連接成一個(gè)整體的連接工藝。1) 特點(diǎn) ① 一般不需對(duì)接頭加熱，可保持材料原有的組織和性能，無熱應(yīng)力和變形等問題。 ② 可以對(duì)同種材料或?qū)ХN材料進(jìn)行連接。2) 鉚接的缺點(diǎn) ① 鉚接通常要加墊板，鉚釘?shù)雀郊黾咏Y(jié)構(gòu)自重和鉆孔、加工等工序； ② 接頭處截面增加，易形成較大的應(yīng)力集中； ③ 較難實(shí)現(xiàn)接頭的密封性連接。,二、壓力容器制造連接,3、螺紋連接 用螺紋壓緊力

5、將分離的零件連接成一個(gè)整體的方法 特點(diǎn) ① 具有可拆御性 ② 連接強(qiáng)度根據(jù)需要可在較大范圍內(nèi)調(diào)整。 螺紋連接是各種機(jī)械、儀器、儀表中應(yīng)用最廣泛的可拆卸連接方法。,二、壓力容器制造連接,4、焊接 焊接是利用加熱或加壓或二者并用的方法，將兩種或兩種以上的同種或異種材料，通過原子或分子之間的結(jié)合和擴(kuò)散連接成一體的工藝過程。特點(diǎn)：焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的質(zhì)量輕，生產(chǎn)成本低。 整體性好，具有良好的氣密性、水密性 投資少、見

6、效快 適用于幾何尺寸大而材料較分散的制品 簡化金屬結(jié)構(gòu)的加工工藝，縮短加工周期,二、壓力容器制造連接,不足：① 結(jié)構(gòu)無可拆性。② 焊接時(shí)局部加熱，焊接接頭的組織和性能與母材相比發(fā)生變化，產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接變形。③ 焊接缺陷的隱蔽性，易導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的意外破壞。,三、壓力容器焊接知識(shí),金屬焊接的本質(zhì) 原子之間距離（晶格）非常小→形成了牢固的結(jié)合力→固態(tài)金屬保持固定的形狀→施加足夠的外力→破壞原子間結(jié)合→變形或分離成

7、兩塊的 金屬焊接的困難 表面粗糙度和表面存在的氧化膜及其它污染物，阻礙不同構(gòu)件表面金屬原子之間接近到晶格距離并形成結(jié)合力。,三、壓力容器焊接知識(shí),焊接過程的本質(zhì) 通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過程克服上述困難，使兩個(gè)分離的固態(tài)物體表面的原子接近到晶格距離（即0.3-0.5nm） ，產(chǎn)生原子（或分子）間結(jié)合而連接成一體的加工方法。,三、壓力容器焊接知識(shí),1 、焊接的分類熔化焊 將焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)，然后冷卻結(jié)晶成一

8、體的方法。熔化焊最容易實(shí)現(xiàn)原子結(jié)合，是金屬焊接的最主要方法。 固相焊接 利用摩擦、擴(kuò)散和加壓等物理作用，克服表面不平度，除去氧化膜及其它污染物，使兩個(gè)連接表面的原子相互接近到晶格距離，從而在固態(tài)條件下實(shí)現(xiàn)連接。 釬焊 采用熔點(diǎn)低于焊件(母材)的釬料與焊件一起加熱，使釬料熔化(焊件不熔化)后，依靠釬料的流動(dòng)充填接頭預(yù)留空隙中，并與固態(tài)的母材相互擴(kuò)散、溶解，冷卻后實(shí)現(xiàn)焊接的方法。,三、壓力容器焊接知識(shí),2、焊接發(fā)展概況

9、公元前2000多年中國的殷朝采用鑄焊制造兵器。公元前200年前，中國已經(jīng)掌握了青銅的釬焊及鐵器的鍛焊工藝。1801年：英國H.Davy發(fā)現(xiàn)電弧。1881年：法國人 De Meritens 發(fā)明了最早期的碳弧焊機(jī)。1888年：俄羅斯人H.г.Cлавянов發(fā)明金屬極電弧焊。1889—1890年：美國人C. L. Coffin首次使用光焊絲作電極進(jìn)行了電弧焊接。1890年：英國人Brown 第一次使用氧加燃?xì)馇懈钸M(jìn)行了搶劫銀

10、行的嘗試。1900年：英國人Strohmyer發(fā)明了薄皮涂料焊條。1907年10月 瑞典人O. Kjellberg 完善了焊條,1930年：前蘇聯(lián)羅比諾夫發(fā)明埋弧焊。1956年：前蘇聯(lián)楚迪克夫發(fā)明了摩擦焊技術(shù)。1957年：法國施吉爾發(fā)明電子束焊。1957年：前蘇聯(lián)卡扎克夫發(fā)明擴(kuò)散焊。1990年左右：逆變技術(shù)得到了長足的發(fā)展，其結(jié)果使得焊接設(shè)備的重量和尺寸大大的下降。1991年：英國焊接研究所發(fā)明了攪拌摩擦焊，成功的焊接了鋁

11、合金平板。1996年：以烏克蘭巴頓焊接研所B.K.Lebegev院士為首的三十多人的研制小組，研究開發(fā)了人體組織的焊接技術(shù)。,三、壓力容器焊接知識(shí),3、焊接技術(shù)的應(yīng)用 石油石化 房屋建造 艦船制造 汽車制造 航空航天 飛機(jī)制造 橋梁建造,三、壓力容器焊接知識(shí),三、壓力容器焊接知識(shí),4、焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)提高生產(chǎn)率 多絲多弧焊接

12、新工藝,提高準(zhǔn)備工序及焊接過程的機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化水平熱源的應(yīng)用和開發(fā) 節(jié)能降耗,三、壓力容器焊接知識(shí),四、常用的焊接方法,手工焊條電弧焊 埋弧自動(dòng)焊 氣體保護(hù)電弧焊 鎢極氬弧焊 熔化極氬弧焊CO2氣體保護(hù)焊,電渣焊氣焊與氣割等離子弧焊接與切割,1、手工焊條電弧焊,優(yōu)點(diǎn)操作靈活，可達(dá)性好設(shè)備簡單，使用方便 應(yīng)用范圍廣 缺點(diǎn)焊接質(zhì)量不夠穩(wěn)定勞動(dòng)條件差 生產(chǎn)效率低,四、常用的焊接方法,常用接頭形式對(duì)接

13、接頭搭接接頭角接接頭Ｔ形接頭焊縫的空間位置平焊橫焊立焊仰焊全位置焊,四、常用的焊接方法,焊件的生產(chǎn)步驟 備料焊前清理 裝配、點(diǎn)固 焊接確定焊接規(guī)范（焊接工藝評(píng)定、焊接接頭機(jī)械性能試驗(yàn)和組織觀察）焊接工件 焊后清理及檢驗(yàn) 配作零件孔 噴漆,四、常用的焊接方法,焊接電弧,（1）焊接電弧的概念。,由焊接電源供給的，具有一定電壓的兩電極間或電極與焊件間的氣體介質(zhì)中，產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象，稱為焊接電弧

14、，如圖所示。,圖 電弧示意圖,（2）焊接電弧的構(gòu)造及靜特性。,焊接電弧的構(gòu)造。 焊接電弧的構(gòu)造可分為3個(gè)區(qū)域：陰極區(qū)、陽極區(qū)、弧柱區(qū)，如圖所示。,圖 焊接電弧的構(gòu)造1—焊條 2—陰極區(qū) 3—弧柱區(qū) 4—陽極區(qū) 5—焊件,2、埋弧自動(dòng)焊,四、常用的焊接方法,優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)效率高焊接質(zhì)量好 節(jié)省金屬和電能 在有風(fēng)的環(huán)境中焊接時(shí)，埋弧焊的保護(hù)效果勝過其它焊接方法 勞動(dòng)條件好缺點(diǎn)主要適用于水平位置焊縫焊接 難

15、以用來焊接鋁、鈦等氧化性強(qiáng)的金屬及其合金 只適于長焊縫的焊接 不適合焊接薄板不能直接觀察電弧和坡口的對(duì)中，容易焊偏,四、常用的焊接方法,埋弧自動(dòng)焊工藝焊前準(zhǔn)備接頭形式和坡口加工 焊前清理 裝配 埋弧焊工藝平板雙面對(duì)焊懸空焊焊劑墊法臨時(shí)工藝墊板法手弧焊封底法,焊劑墊結(jié)構(gòu)原理1-焊件；2-焊劑；3-橡皮帆布；4-橡皮帆布軟管,(a)薄鋼帶墊 (b)石棉繩墊 (c)石棉板墊

16、臨時(shí)墊雙面焊,四、常用的焊接方法,單面焊雙面成形 角焊縫,四、常用的焊接方法,3、氣體保護(hù)電弧焊優(yōu)點(diǎn) 與手弧焊 、埋弧焊相比：不采用藥皮焊條，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、半自動(dòng)化提高生產(chǎn)率熱量集中，HAZ小，焊接變形小明弧焊，電弧和熔池的加熱熔化情況清晰可見，便于操作和控制焊縫表面沒有渣，厚件多層焊時(shí)可節(jié)省大量的層間清渣工作，生產(chǎn)率高、產(chǎn)生夾渣等焊縫缺陷的可能性少容易實(shí)現(xiàn)全位置焊接焊接質(zhì)量高適用范圍廣 類型熔化極－MIG

17、、MAG、CO2氣保焊非熔化極－TIG、PAW,四、常用的焊接方法,3.1 鎢極氬弧焊特點(diǎn)鎢極不熔化適用于焊接厚度為6mm以下的薄板一般不采用直流反接 焊接鋁、鎂及其合金時(shí)，則采用交流電源或直流反接 熔深淺，生產(chǎn)率低,四、常用的焊接方法,3.2 熔化極氬弧焊原理圖,四、常用的焊接方法,熔化極氬弧焊特點(diǎn)幾乎可焊接所有金屬，尤其適合鋁、銅及其合金以及不銹鋼等材料焊接時(shí)幾乎沒有氧化燒損，只有少量的蒸發(fā)損失，冶金過程比較簡

18、單勞動(dòng)生產(chǎn)率高M(jìn)IG焊可直流反接，焊接鋁、鎂等金屬時(shí)有良好的陰極霧化作用成本比TIG焊低有可能取代TIG焊MIG焊焊接鋁及鋁合金時(shí)，可以采取亞射流熔滴過渡方式提高接頭質(zhì)量對(duì)焊絲及母材表面的油污、鐵銹等較為敏感，容易產(chǎn)生氣孔,四、常用的焊接方法,3.3 CO2氣體保護(hù)焊 原理圖,四、常用的焊接方法,CO2氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)效率高，節(jié)省能源焊接成本低 適用范圍廣焊縫質(zhì)量高焊后不用清渣，又是明弧，便于監(jiān)視

19、和控制。焊接變形小缺點(diǎn)飛濺大，焊縫成形差電弧氣氛具有較強(qiáng)的氧化性，必須采取含有脫氧劑的焊絲CO2氣體保護(hù)焊需要克服的問題氧化問題氣孔問題 飛濺問題,四、常用的焊接方法,4、電渣焊,電渣焊的簡單過程如圖 所示。,圖 電渣焊焊接過程示意圖1—焊件 2—金屬熔池 3—渣池 4—導(dǎo)電嘴 5—焊絲6—冷卻滑塊 7—引出板 8—金屬熔池 9—焊縫 10—引弧板,四、常用的焊接方法,電渣焊用焊接材料 （1）

20、焊劑。（2）焊接（電極）材料。絲極電渣焊。,圖2.65 絲極電渣焊示意圖1—導(dǎo)軌 2—焊機(jī)機(jī)頭 3—控制臺(tái) 4—冷卻滑塊 6—導(dǎo)電嘴 7—渣池 8—熔池,四、常用的焊接方法,5、氣焊與氣割 氣焊與氣割是利用可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w混合燃燒產(chǎn)生的氣體火焰作為熱源，進(jìn)行金屬材料的焊接或切割的加工工藝方法。 它具有設(shè)備簡單、操作方便、質(zhì)量可靠、成本低、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此，氣焊與氣割技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、建筑施工中得到廣泛

21、應(yīng)用。 可燃?xì)怏w：乙炔、液化石油氣、天然氣等 助燃?xì)怏w：氧氣,四、常用的焊接方法,圖 氧-乙炔焰的構(gòu)造及形狀,,四、常用的焊接方法,（1）氣焊 1）氣焊過程。,圖 氣焊過程示意圖1—混合氣體 2—焊件 3—焊縫 4—焊絲 5—?dú)夂富鹧?6—焊嘴,四、常用的焊接方法,2）氣焊特點(diǎn)及應(yīng)用。 ① 特點(diǎn)。 氣焊具有設(shè)備簡單、操作方便、成本低、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但由于火焰溫度低、加

22、熱分散、熱影響區(qū)寬、焊件變形大且過熱嚴(yán)重，因此，氣焊接頭質(zhì)量不如焊條電弧焊容易保證。 ② 應(yīng)用。 目前，在工業(yè)生產(chǎn)中，氣焊主要用于焊接薄板、小直徑薄壁管、鑄鐵、有色金屬、低熔點(diǎn)金屬及硬質(zhì)合金等。氣焊火焰還可用于釬焊、火焰矯正等。,四、常用的焊接方法,(3) 氣割 氣割是利用氣體火焰的能量將金屬分離的一種加工方法，是生產(chǎn)中鋼材分離的重要手段。 1）氣割過程。,氣割過程示意圖,四、常用的焊接方法,2）金屬

23、氣割條件。 ① 金屬的燃點(diǎn)應(yīng)低于金屬自身的熔點(diǎn)。 ② 金屬氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于氣割金屬熔點(diǎn)，且流動(dòng)性好。 ③ 金屬在氧流中燃燒時(shí)能釋放出較多的熱量。 ④ 金屬的導(dǎo)熱性不能太高。 ⑤ 金屬中阻礙氣割過程和提高鋼的可淬性的雜質(zhì)要少。,四、常用的焊接方法,3）氣割特點(diǎn)及應(yīng)用。 ① 特點(diǎn)。 a．設(shè)備簡單操作方便，生產(chǎn)效率高。 b．切割材料受限，如銅、鋁、不銹鋼等不能用氧-乙炔切割。

24、 ② 應(yīng)用。 氣割廣泛地用于鋼板下料、開焊接坡口和鑄件澆冒口的切割，切割厚度可達(dá)300mm以上。 目前，氣割主要用于各種碳鋼和低合金鋼的切割。,四、常用的焊接方法,氣焊設(shè)備與工具的連接1—氧氣膠管 2—焊炬 3—乙炔膠管 4—乙炔瓶 5—乙炔減壓器 6—氧氣減壓器 7—氧氣瓶,（3）氣焊氣割 設(shè)備,四、常用的焊接方法,,6、等離子弧焊接與切割（1）等離子弧。（2）等離子弧的特

25、點(diǎn)。① 優(yōu)點(diǎn)。 a．溫度高、能量集中。 b．導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能好。 c．電弧的挺直度好，穩(wěn)定性強(qiáng)。 d．沖擊力大，用于焊接可增加熔深，用于切割，可以吹掉熔渣。 e．焊接參數(shù)調(diào)節(jié)性好。,四、常用的焊接方法,② 缺點(diǎn)。 a．焊槍尺寸較大，既笨重，又影響焊工在操作時(shí)的觀察。 b．焊槍的結(jié)構(gòu)及電氣的控制線路比較復(fù)雜。 c．采用轉(zhuǎn)移弧時(shí)，會(huì)出現(xiàn)雙弧現(xiàn)象。,四、常用的焊接方法,（3）等離子弧的類型。,圖

26、 等離子弧的類型1—鎢極 2—噴嘴 3—轉(zhuǎn)移弧 4—非轉(zhuǎn)移弧 5—焊件 6—冷卻水 7—弧焰 8—離子氣,四、常用的焊接方法,7、常用焊接方法的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍,四、常用的焊接方法,1.碳鋼、2.低合金鋼、3. 鑄鐵 、4. 不銹鋼 、5.耐熱鋼、6鋁及其合金、7銅及其合金、8.低溫鋼、9.鉬、鈷、鈦等難熔金屬,五、焊接材料,1、焊條焊條的組成焊芯作為電極，傳導(dǎo)焊接電流，產(chǎn)生電弧作為填充金屬，與熔化的母材金屬共同

27、組成焊縫金屬添加合金元素 藥皮改善焊接工藝性能—易于引弧和再引弧，穩(wěn)弧性好，減少飛濺，使焊縫成形美觀；機(jī)械保護(hù)作用──氣保護(hù)和渣保護(hù)冶金處理作用──去除有害雜質(zhì)（如O.H.S.P等），添加有益元素,五、焊接材料,五、焊接材料,焊條的選用原則總原則：盡可能使接頭的使用性能與母材保持一致根據(jù)母材的物理、機(jī)械性能和化學(xué)成分根據(jù)母材工作條件和使用要求 根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 根據(jù)焊接現(xiàn)場設(shè)備條件 根據(jù)勞動(dòng)條件和生產(chǎn)效益,五、

28、焊接材料,酸性焊條和堿性焊條的特性對(duì)比,五、焊接材料,2、焊劑 1)分類,五、焊接材料,2) 熔煉焊劑牌號(hào)。,五、焊接材料,3) 燒結(jié)焊劑牌號(hào)。 ① 牌號(hào)前“SJ”表示埋弧焊用燒結(jié)焊劑； ② 字母后第1位數(shù)字表示焊劑焊渣的渣系,五、焊接材料,3、焊絲實(shí)芯焊絲 藥芯焊絲 藥芯焊絲的特點(diǎn)：既有熔渣的保護(hù)和冶金作用，又能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接生產(chǎn)效率高，飛濺少、焊縫成形美觀、調(diào)節(jié)焊縫合金成分方便和實(shí)芯焊絲相比

29、，藥芯焊絲也有煙塵量高的缺點(diǎn),五、焊接材料,,-焊絲的牌號(hào),五、焊接材料,4、保護(hù)氣體,焊接用保護(hù)氣體及適用范圍,五、焊接材料,六、焊接應(yīng)力與變形,焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因 焊接殘余變形焊接殘余變形的類型和產(chǎn)生原因 預(yù)防焊接變形的措施矯正焊接變形的方法 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的危害性減小焊接殘余應(yīng)力的措施消除殘余應(yīng)力的方法,幾個(gè)基本概念內(nèi)應(yīng)力在沒有任何外力作用下，平衡于彈性體內(nèi)的應(yīng)力。殘余應(yīng)力當(dāng)產(chǎn)生應(yīng)力的

30、各種因素的作用不復(fù)存在時(shí)，由于不均勻的塑性形變和不均勻的相變所致，在物體內(nèi)部依然存在并自身保持平衡的應(yīng)力宏觀應(yīng)力或第一類應(yīng)力微觀應(yīng)力或第二類應(yīng)力超微觀應(yīng)力或第三類應(yīng)力溫度應(yīng)力（熱應(yīng)力）由于構(gòu)件受熱不均引起的應(yīng)力。組織應(yīng)力是金屬發(fā)生固態(tài)相變所產(chǎn)生的應(yīng)力。,六、焊接應(yīng)力與變形,焊接瞬時(shí)應(yīng)力和瞬時(shí)變形由于熱源作用的集中性與瞬時(shí)性，使焊件局部受熱不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形，是暫時(shí)存在于焊件中的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形焊后冷卻至

31、室溫殘存于焊件中的內(nèi)應(yīng)力與變形通常所說的焊接應(yīng)力與變形就是指焊接殘余應(yīng)力和殘余變形,,,,金屬桿件的變形,六、焊接應(yīng)力與變形,焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因：焊接過程中對(duì)焊件進(jìn)行了局部的不均勻的加熱，是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的根本原因 加熱時(shí)，縱向應(yīng)力是塑性區(qū)以外的中部區(qū)域受壓，兩側(cè)受拉同時(shí)板端向外伸長εe 隨后冷卻至室溫，應(yīng)力分布如下圖壓縮塑性變形引起殘余應(yīng)力，焊縫及其附近受拉，數(shù)值一般達(dá)σS，兩側(cè)受壓板端向內(nèi)平移，即殘余縱向收縮

32、變形,平板對(duì)接焊的縱向殘余應(yīng)力與變形,六、焊接應(yīng)力與變形,焊接殘余變形類型,,,縱向與橫向收縮變形,六、焊接應(yīng)力與變形,焊接殘余變形類型,角變形,波浪變形,角變形引起的波浪變形,六、焊接應(yīng)力與變形,焊接殘余變形類型,彎曲變形(a)縱向收縮引起的彎曲 (b)橫向收縮引起的彎曲,六、焊接應(yīng)力與變形,焊接殘余變形類型,六、焊接應(yīng)力與變形,焊接殘余變形的控制：1.設(shè)計(jì)措施 盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸，合理選用焊縫的截面形狀，合理

33、安排焊縫位置 2.工藝措施 ① 反變形法：即焊前使構(gòu)件產(chǎn)生與焊接殘余變形方向相反的變形，使焊后變形相互抵消。 ② 加余量法：工件下料時(shí)，給工件尺寸加大一定的收縮余量，以補(bǔ)償焊后的收縮。 ③ 剛性固定法：即焊前將焊件剛性固定，對(duì)防止角變形和失穩(wěn)變形較有效 ④合理選用焊接方法和焊接規(guī)范 ⑤選用合理的裝配焊接順序,六、焊接應(yīng)力與變形,焊接變形的不利影響 1.影響工件形狀、尺寸精度 2.影響組裝質(zhì)量

34、 3.增大制造成本—矯正變形費(fèi)工、費(fèi)時(shí) 4.降低承載能力—變形產(chǎn)生了附加應(yīng)力 焊接變形常用的矯正方法（1）機(jī)械矯正法：即利用外力使構(gòu)件產(chǎn)生與焊接變形方向相反的塑性變形，使兩者相互抵消（2）火焰矯正法：即利用火焰局部加熱焊件的適當(dāng)部位，使其產(chǎn)生壓縮塑性變形，以抵消焊接變形。,六、焊接應(yīng)力與變形,六、焊接應(yīng)力與變形,焊接殘余應(yīng)力的控制措施（1）設(shè)計(jì)措施：① 盡量減少焊縫數(shù)量和尺寸并避免焊縫密集和交叉。② 采用剛性較小

35、的接頭，變形大，應(yīng)力?。?）工藝措施：① 采用合理的焊接順序，使焊縫收縮較為自由。 宜先焊錯(cuò)開的短焊縫，再焊直通的長焊縫。② 降低焊接接頭的剛度③ 加熱減應(yīng)區(qū)以便焊后收縮時(shí)，加熱區(qū)與焊縫一起收縮，減少焊縫的約束。④ 錘擊焊縫使之產(chǎn)生塑性變形（伸長），以抵消受熱時(shí)的壓縮塑變。⑤ 預(yù)熱和后熱即焊前或焊后對(duì)焊件全部（或局部）進(jìn)行適當(dāng)加熱減少溫差，只適用于塑性差，易產(chǎn)生裂紋的材料,焊接殘余應(yīng)力的控制,六、焊接應(yīng)力與變形,

36、焊接容器中，焊縫之間的最小距離,六、焊接應(yīng)力與變形,焊接應(yīng)力的不利影響 1.降低承載能力 2.引起焊接裂紋，甚至脆斷 3.在腐蝕介質(zhì)中，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋 4.引起變形 焊接應(yīng)力的消除方法：（1）去應(yīng)力退火：又稱高溫回火，焊后鋼件加熱溫度為500～650℃，可進(jìn)行整體去應(yīng)力退火，也可以局部退火。（2）機(jī)械拉伸法：即對(duì)焊件施加載荷，使焊縫區(qū)產(chǎn)生塑性拉伸，以減少其原有的壓縮塑變，從而降低或消除應(yīng)力。如

37、：壓力容器的水壓試驗(yàn)。（3）溫差拉伸法：利用溫差使焊縫兩側(cè)金屬受熱膨脹以對(duì)焊縫區(qū)進(jìn)行拉伸，使其產(chǎn)生拉伸塑變以抵消原有的壓縮塑變，從而減少或消除應(yīng)力。 該法適用于焊縫較規(guī)則，厚度在40㎜以下的板殼結(jié)構(gòu)。（4）振動(dòng)法：通過激振器使焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生共振產(chǎn)生循環(huán)應(yīng)力來降低或消除內(nèi)應(yīng)力。該法設(shè)備簡單、成本低，處理時(shí)間短且無加熱缺陷，值得推廣。,六、焊接應(yīng)力與變形,七、常見金屬材料的焊接,金屬材料的焊接性碳鋼的焊接合金鋼的焊接

38、,1、焊接性概念金屬焊接性定義金屬是否能適應(yīng)焊接加工而形成完整的、具備一定使用性能的焊接接頭的特性 含義金屬在焊接加工中是否容易形成缺陷焊成的接頭在一定的使用條件下可靠運(yùn)行的能力,,工藝焊接性 使用焊接性,七、常見金屬材料的焊接,工藝焊接性定義某種金屬在一定焊接條件下，能否獲得優(yōu)質(zhì)致密、無缺陷焊接接頭的能力分類熱焊接性在焊接過程條件下，對(duì)HAZ組織性能及產(chǎn)生缺陷的影響程度評(píng)定被焊金屬對(duì)熱的敏感性，主要與被焊材質(zhì)

39、及焊接工藝條件有關(guān) 冶金焊接性冶金反應(yīng)對(duì)焊縫性能和產(chǎn)生缺陷的影響程度影響焊縫金屬化學(xué)成分和性能的主要方面影響工藝焊接性的因素★材料因素 ★設(shè)計(jì)因素 ★工藝因素 ★使用因素,七、常見金屬材料的焊接,使用焊接性指焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)條件所規(guī)定的各種使用性能的程度 ★力學(xué)性能 ★低溫韌性 ★抗脆性斷裂性能 ★高溫蠕變 ★疲勞性能 ★持久強(qiáng)度

40、 ★抗腐蝕性能 ★……,七、常見金屬材料的焊接,2、碳鋼的焊接低碳鋼的焊接焊接性分析含碳及其他合金元素少，塑性、韌性好，一般無淬硬傾向，不易產(chǎn)生焊接裂紋等缺陷，焊接性能優(yōu)良一般不需要采取預(yù)熱和焊后熱處理等特殊工藝措施不需要選用特殊和復(fù)雜的設(shè)備，對(duì)焊接電源無特殊要求焊接材料等強(qiáng)原則焊接工藝要點(diǎn)一般不需要預(yù)熱、保持層間溫度和后熱處理 在低溫環(huán)境下焊接厚件時(shí)，應(yīng)預(yù)熱焊件，防止產(chǎn)生冷裂紋 厚度超過50mm的焊

41、件，應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理以消除應(yīng)力電渣焊焊件焊后應(yīng)正火以細(xì)化HAZ晶粒,七、常見金屬材料的焊接,中碳鋼的焊接焊接性熱影響區(qū)易產(chǎn)生低塑性的淬硬組織焊縫金屬易產(chǎn)生熱裂紋焊縫區(qū)易產(chǎn)生氣孔焊前經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的中碳鋼，在熱影響區(qū)會(huì)出現(xiàn)回火軟化區(qū)焊接材料最好采用低氫焊條以采用強(qiáng)度級(jí)別低的焊條不允許預(yù)熱時(shí)，可以采用奧氏體不銹鋼焊條焊接工藝要點(diǎn)設(shè)法減小焊件各部位之間的溫度差以降低焊后冷速盡量減小母材在焊縫中的比例從而降低焊縫含碳量,七

42、、常見金屬材料的焊接,3、合金鋼的焊接,合金鋼的分類按合金成份總量低合金鋼：合金元素總量10%，單一元素≮5%按用途強(qiáng)度用鋼：合金化的目的是為了提高鋼的強(qiáng)度并保證其具有一定的塑性和韌性，如低合金高強(qiáng)鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼、中碳調(diào)質(zhì)鋼等特殊用鋼：合金化的目的是使鋼具有某些特殊性能，如耐熱鋼、耐蝕鋼、低溫用鋼、不銹鋼等,七、常見金屬材料的焊接,強(qiáng)度用鋼的焊接：在焊接時(shí)應(yīng)充分考慮焊縫強(qiáng)度與母材的匹配 熱軋及正火鋼（非熱處理強(qiáng)化鋼）

43、 屈服強(qiáng)度為294～491MPa的低合金高強(qiáng)鋼 低碳調(diào)質(zhì)鋼屈服強(qiáng)度為441～980MPa，熱處理強(qiáng)化鋼 中碳調(diào)質(zhì)鋼屈服強(qiáng)度高達(dá)880～1176MPa以上，含碳量 為0.25～0.45％強(qiáng)度級(jí)別較低的普低鋼（如300～400MPa級(jí)）的焊接近于低碳鋼；級(jí)別高的普低鋼焊接冷裂傾向大、焊接性差，一般要預(yù)熱，見下表,七、常見金屬材料的焊接,七、常見金屬材料的焊接,特殊用鋼的焊接：焊接時(shí)要充分考慮焊縫的性能滿足使用性能的要求珠光體耐

44、熱鋼 ：以Cr，Mo為基礎(chǔ)的低、中合金鋼碳當(dāng)量數(shù)值約為0.45%~0.90%，焊接性較差焊條電弧焊：選用與母材成分相近的焊條，預(yù)熱溫度150~400℃，焊后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行高溫回火處理。低溫鋼：含Ni量較高的5Ni，9 Ni鋼等焊前不需預(yù)熱焊條成分要與母材匹配焊接線能量輸入要小焊后回火注意避開“回火脆性區(qū)”耐蝕鋼：含Cu、P、Al、Cr除P含量較高的鋼以外，其它耐蝕鋼焊接性較好，不需預(yù)熱或焊后熱處理等。選擇與母材相匹配的耐

45、蝕焊條。,七、常見金屬材料的焊接,奧氏體型不銹鋼：Cr，Ni元素含量較高，C含量低焊接性良好，焊接時(shí)一般不需要采取工藝措施 。焊條、焊絲和焊劑的選用應(yīng)保證焊縫金屬與母材成分類型相同 采用小電流、快速不擺動(dòng)焊，焊后加大冷速接觸腐蝕介質(zhì)的表面應(yīng)最后施焊 鐵素體型不銹鋼熱影響區(qū)中的鐵素體晶粒易過熱粗化焊前預(yù)熱溫度應(yīng)在150℃以下采用小電流、快速焊等工藝，以降低晶粒粗大傾向。 馬氏體型不銹鋼：焊后淬硬傾向大，易出現(xiàn)冷裂紋焊

46、前預(yù)熱溫度200~400℃焊后要進(jìn)行熱處理，否則應(yīng)選用奧氏體不銹鋼焊條,七、常見金屬材料的焊接,八、焊接接頭質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容和方法,焊接質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容焊前檢驗(yàn)焊接生產(chǎn)過程中的檢驗(yàn) 成品檢驗(yàn),焊前檢驗(yàn)檢驗(yàn)焊接基本金屬、焊絲、焊條的型號(hào)和材質(zhì)是否符合設(shè)計(jì)或規(guī)定要求檢驗(yàn)其他焊接材料，如埋弧自動(dòng)焊劑的牌號(hào)、氣體保護(hù)焊保護(hù)氣體的純度和配比等是否符合工藝規(guī)程的要求對(duì)焊接工藝措施進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證焊接能順利進(jìn)行檢驗(yàn)焊接坡口的加工質(zhì)量和焊接

47、接頭的裝配質(zhì)量是否符合圖樣要求檢驗(yàn)焊接設(shè)備及其輔助工具是否完好，接線和管道聯(lián)接是否合乎要求檢驗(yàn)焊接材料是否按照工藝要求進(jìn)行去銹、烘干、預(yù)熱等對(duì)焊工操作技術(shù)水平進(jìn)行鑒定檢驗(yàn)焊接產(chǎn)品圖樣和焊接工藝規(guī)程等技術(shù)文件是否齊備,八、焊接接頭質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容和方法,焊接生產(chǎn)過程中的檢驗(yàn) 檢驗(yàn)在焊接過程中焊接設(shè)備的運(yùn)行情況是否正常對(duì)焊接工藝規(guī)程和規(guī)范規(guī)定的執(zhí)行情況焊接夾具在焊接過程中的夾緊情況是否牢固操作過程中可能出現(xiàn)的未焊透、夾渣、氣孔

48、、燒穿等焊接缺陷等焊接接頭質(zhì)量的中間檢驗(yàn)，如厚壁焊件的中間檢驗(yàn)等成品檢驗(yàn)檢驗(yàn)焊縫尺寸、外觀及探傷情況是否合格產(chǎn)品的外觀尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求變形是否控制在允許范圍內(nèi)產(chǎn)品是否在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了熱處理等,八、焊接接頭質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容和方法,焊接質(zhì)量檢驗(yàn)的方法,八、焊接接頭質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容和方法,常見焊接接頭缺陷：焊縫形狀不好、未焊滿、咬邊、焊瘤、燒穿裂紋、未焊透、未熔合、夾渣、氣孔等,八、焊接接頭質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容和方法,常見焊接缺

49、陷,八、焊接接頭質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容和方法,常見焊接缺陷,八、焊接接頭質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容和方法,焊接缺陷,八、焊接接頭質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容和方法,九、焊接接頭的非破壞性試驗(yàn)方法,外觀檢查焊縫的外形尺寸合不合格有無焊縫外氣孔、咬邊、滿溢及焊接裂紋等表面缺陷表面及近表面缺陷的檢查滲透探傷著色法熒光法 磁粉探傷 渦流檢測(cè),內(nèi)部缺陷的檢查射線探傷X射線γ射線高能射線 超聲波探傷,九、焊接接頭的非破壞性試驗(yàn)方法,壓力容器焊接接頭強(qiáng)度