課題六常用金屬材料

的焊接中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社§6-1非合金鋼的焊接目錄CONTENTS鋁及鋁合金的焊接奧氏體不銹鋼的焊接珠光體耐熱鋼的焊接低合金高強(qiáng)度鋼的焊接§6-2§6-3§6-4§6-5綜合技能訓(xùn)練目錄CONTENTS銅及銅合金的焊接鑄鐵的焊補(bǔ)§6-6§6-7§6-8§6-1非合金鋼的

焊接中國勞動(dòng)和社會(huì)保障出版社工作任務(wù)了解焊接性的概念及其影響因素會(huì)運(yùn)用碳當(dāng)量法評(píng)定金屬材料的焊接性掌握非合金鋼的焊接工藝要點(diǎn)能針對實(shí)際的非合金鋼焊件制定焊接方案課程分析本任務(wù)要完成如圖高壓管道的焊接，材料45鋼，規(guī)格φ325×40mm，工作壓力為24MPa，試驗(yàn)壓力為31～33MPa，屬非合金鋼焊接。焊接的難度主要是碳當(dāng)量高，管壁厚，管徑大，焊接應(yīng)力大，焊后極易出現(xiàn)根部裂紋，為了減小焊件熔入焊縫金屬中的比例(減小熔合比)，防止裂紋的產(chǎn)生，可采取熱量集中的鎢極氬弧焊焊接打底層，用焊條電弧焊焊接填充層和蓋面層。一、金屬的焊接性1.焊接性的概念常用的金屬材料一般要求具有一定的常溫力學(xué)性能、高溫強(qiáng)度、耐腐蝕性等一些基本性能。絕大部分作為結(jié)構(gòu)材料的金屬要通過焊接方法進(jìn)行連接，然而，在焊接過程中可能引起焊接區(qū)內(nèi)產(chǎn)生各種類型的缺欠，使焊接接頭降低了某些基本性能，影響焊接結(jié)構(gòu)的使用壽命或者導(dǎo)致其不能使用。因此，焊接時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么問題以及焊接后接頭性能是否能滿足使用要求，這就是所謂的焊接性問題。焊接性是指金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性，主要指在一定的焊接工藝條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。它包括以下兩個(gè)方面的內(nèi)容：(1)接合性能指在一定的焊接工藝條件下，金屬形成焊接缺欠的敏感性。(2)使用性能指在一定的焊接工藝條件下，金屬的焊接接頭對使用要求的適應(yīng)性。2.影響焊接性的因素金屬材料焊接性的好壞主要取決于材料的化學(xué)成分，與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、剛度、焊接方法、采用的焊接材料、焊接工藝條件和結(jié)構(gòu)的使用條件也有密切關(guān)系。(1)材料因素包括焊件本身和使用的焊接材料，如焊條電弧焊時(shí)的焊條，埋弧焊時(shí)的焊絲和焊劑，氣體保護(hù)焊時(shí)的焊絲和保護(hù)氣體等。在焊接時(shí)都參與熔池或半熔化區(qū)內(nèi)的冶金過程，直接影響焊接質(zhì)量。母材或焊接材料選用不當(dāng)時(shí)，會(huì)使焊縫金屬化學(xué)成分不合格，力學(xué)性能和其他使用性能降低，還會(huì)出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺欠。根據(jù)焊件正確選用焊接材料是保證焊接性良好的重要環(huán)節(jié)，必須十分重視。(2)工藝因素對于同一焊件，當(dāng)采用不同的焊接方法和工藝措施時(shí)，所表現(xiàn)的焊接性也不同。例如，鈦合金對氧、氮、氫極為敏感，用氣焊和焊條電弧焊不可能焊好，而用氬弧焊或真空電子束焊，由于能防止氧、氮、氫等侵入焊接區(qū)，比較容易焊接。焊接方法對焊接性的影響，首先表現(xiàn)在焊接熱源能量密度大小、溫度高低和熱輸入的多少。例如，對于有過熱敏感的高強(qiáng)鋼，從防止過熱出發(fā)，宜選用窄間隙焊接、等離子弧焊、電子束焊等方法，以改善焊接性；相反，對于焊接時(shí)容易產(chǎn)生白口組織的灰鑄鐵，從防止白口組織出發(fā)，應(yīng)選用氣焊、電渣焊等方法。工藝措施對防止焊接接頭缺欠，提高使用性能也有重要的作用。焊前預(yù)熱、焊后緩冷和去氫處理等，對防止熱影響區(qū)淬硬變脆，降低焊接應(yīng)力，避免氫致冷裂紋均比較有效。合理安排焊接順序能減小應(yīng)力變形。(3)結(jié)構(gòu)因素焊接接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響應(yīng)力狀態(tài)，從而影響焊接性。應(yīng)使焊接接頭處于剛度較低的狀態(tài)，使其能夠自由收縮，以利于防止焊接裂紋。缺口、截面突變、焊縫余高過大、交叉焊縫等都易引起應(yīng)力集中，要盡量避免。焊件厚度或焊縫體積增大會(huì)產(chǎn)生多向力，應(yīng)盡量避免。(4)使用環(huán)境焊接結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境是多種多樣的，有在高溫、低溫下工作，在腐蝕介質(zhì)中工作以及在靜載荷或動(dòng)載荷條件下工作等。在高溫下工作時(shí)，可能產(chǎn)生蠕變；在低溫下工作或在沖擊載荷下工作時(shí)，容易發(fā)生脆性破壞；在腐蝕介質(zhì)中工作時(shí)，接頭要求具有耐腐蝕性?？傊褂铆h(huán)境越差，焊接性就越不容易保證。二、焊接性的間接判斷法判斷焊接性最簡便的方法是碳當(dāng)量鑒定法。所謂碳當(dāng)量，指把鋼中合金元素(包括碳)的含量按其所起作用換算成碳的相當(dāng)含量，作為評(píng)定鋼材焊接性的一個(gè)參考指標(biāo)。鋼材的化學(xué)成分是決定焊接熱影響區(qū)是否淬硬的基本條件。在鋼材的各種化學(xué)元素中，對焊接性影響最大的是碳，是引起淬硬的主要元素，故常把含碳量作為判別鋼材焊接性的主要標(biāo)志。鋼中含碳量越高，其焊接性越差。鋼中除了碳元素以外，其他的元素(如錳、鉻、鎳、銅、鉬等)對淬硬都有影響，故可根據(jù)這些元素對焊接性影響的大小，將其折合成相當(dāng)?shù)奶荚睾?，即碳?dāng)量，以判別焊接性的好壞。

碳當(dāng)量的估算公式：當(dāng)CE<0.4%時(shí)，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，焊接性優(yōu)良，焊接時(shí)不必預(yù)熱。在一般的焊接工藝條件下，焊件不會(huì)產(chǎn)生裂紋，但對厚度較大的焊件或低溫下焊接時(shí)應(yīng)考慮預(yù)熱。

碳當(dāng)量的估算公式：當(dāng)CE＝0.4%～0.6%時(shí)，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，焊接性較差。焊前焊件需要適當(dāng)預(yù)熱，焊后應(yīng)注意緩冷，要采取一定的焊接工藝措施才能防止產(chǎn)生裂紋。

碳當(dāng)量的估算公式：當(dāng)CE>0.6%時(shí)，鋼材塑性較差，淬硬傾向很強(qiáng)，可焊性差。焊前焊件必須預(yù)熱到較高溫度，焊接時(shí)要采取減小焊接應(yīng)力和防止開裂的工藝措施，焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，才能保證焊接接頭質(zhì)量。三、非合金鋼焊件的焊接性低碳鋼含碳和合金元素量少，淬硬傾向小，是焊接性最好的金屬材料。即在低碳鋼的焊接過程中，一般情況下不需要采取特殊的工藝措施，就可獲得較滿意的焊接質(zhì)量。而中碳鋼與低碳鋼相比較，含碳量較高，強(qiáng)度較高，焊接性較差。常見的中碳鋼有35鋼、45鋼、55鋼等，其焊接性表現(xiàn)如下：1.焊縫金屬易產(chǎn)生熱裂紋從鐵—碳合金相圖可知，鐵碳合金的凝固過程在一個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行。由于中碳鋼含碳量較高，因而凝固溫度區(qū)間增加，偏析現(xiàn)象也隨之增大，在凝固收縮應(yīng)力的作用下，容易沿液態(tài)晶界處開裂，產(chǎn)生熱裂紋的傾向增大。2.熱影響區(qū)易產(chǎn)生冷裂紋焊接中碳鋼時(shí)，在熱影響區(qū)易產(chǎn)生塑性很低的淬硬組織(馬氏體)，含碳量越高，淬硬傾向越大。當(dāng)板材較厚，剛度較高時(shí)，在熱影響區(qū)易產(chǎn)生冷裂紋。當(dāng)焊縫金屬的含碳量較高時(shí)，也有產(chǎn)生冷裂紋的可能。四、中碳鋼焊接工藝焊接中碳鋼時(shí)，為了保證焊后不產(chǎn)生裂紋及得到滿意的力學(xué)性能，通常采取下列措施：1.盡量采用堿性焊條堿性焊條的抗冷裂和熱裂性能較好。當(dāng)焊縫金屬的強(qiáng)度不要求與焊件相等時(shí)，可選用強(qiáng)度低的堿性焊條，如E4316、E4315等。當(dāng)對焊縫金屬強(qiáng)度要求較高時(shí)，可采用E5015、E6015-D1、E7015-D2等堿性焊條。特殊情況下，可采用鉻鎳不銹鋼焊條焊接或焊補(bǔ)中碳鋼。其特點(diǎn)是在焊前不預(yù)熱的情況下也不容易產(chǎn)生近縫區(qū)冷裂紋。用來焊接中碳鋼的鉻鎳不銹鋼焊條有E309-16、E309-15、E310-16、E310-15等。焊接時(shí)電流要小，焊接層數(shù)要多，熔深要淺。但由于成本高，一般在焊接量較小時(shí)采用。根據(jù)中碳鋼的焊接、焊補(bǔ)經(jīng)驗(yàn)，采用先在坡口表面堆焊一層過渡焊縫再進(jìn)行焊接的方法效果較好。堆焊過渡焊縫的焊條通常選用含碳量很低、強(qiáng)度低、塑性好的純鐵焊條(含碳量不大于0.03%)。2.預(yù)熱是防止產(chǎn)生冷裂紋的重要工藝措施之一。作用：能減緩焊接接頭的冷卻速度，減小淬硬傾向和焊接應(yīng)力，并有利于焊接接頭中氫的逸出。中碳鋼的預(yù)熱溫度取決于材料的含碳量、焊件的大小和厚度、焊條類型、焊接參數(shù)和結(jié)構(gòu)剛度等。3.焊接工藝上的措施(1)焊接坡口盡量開成U形，以減少焊件熔入量。(2)焊接第一層焊縫時(shí)，盡量采用小電流、慢焊速，以減小焊件熔入焊縫金屬中的比例(減小熔合比)，防止產(chǎn)生熱裂紋。但應(yīng)注意將母材熔透，避免產(chǎn)生夾渣和未熔合等缺欠。(3)采用堿性焊條施焊時(shí)，焊前焊條要350～450

℃烘干，保溫時(shí)間為2h。(4)采用錘擊焊縫的方法，以減小焊接殘余應(yīng)力，細(xì)化晶粒。(5)焊后盡可能緩冷：放在石棉灰中或在爐中緩冷。(6)焊后熱處理：對含碳量高、厚度大、剛度高的焊件，焊后進(jìn)行600～650

℃的消除應(yīng)力回火。焊接操作

一、焊前準(zhǔn)備考慮到45鋼受熱容易出現(xiàn)淬硬傾向，不能用火焰切割，而應(yīng)采用機(jī)械加工，坡口形式角向磨光機(jī)將坡口內(nèi)、外50

mm處鐵銹清理干凈，使之露出金屬光澤。將兩根管子平放在V形架上，留出3.2

mm的根部間隙，用連接板在焊接時(shí)鐘10點(diǎn)、2點(diǎn)、7點(diǎn)處，采用鎢極氬弧焊進(jìn)行定位焊。選用：φ2.0

mm

G49AYUC1S10焊絲；φ4.0

mm、φ3.2

mm

E5015焊條；φ2.5

mm鈰鎢極；H01-20型焊炬用于火焰預(yù)熱；測溫筆用于控制層間溫度。二、確定焊接工藝方案1.確定焊接參數(shù)(1)第一層：鎢極氬弧焊，直流正接，預(yù)熱溫度200

℃，焊接電流60～65A，電弧電壓12～13V，6號(hào)噴嘴，鎢極伸出長度6

mm。(2)第2～5層：焊條電弧焊，焊條φ3.2

mm

E5015，焊接電流110～125A，電弧電壓20～21V，預(yù)熱溫度200

℃，層間溫度控制為155

℃。(3)第6～15層：焊條電弧焊，焊條φ4.0

mm

E5015，焊接電流145～165A，電弧電壓22～24V，預(yù)熱溫度200

℃，層間溫度控制為100

℃。2.焊前預(yù)熱采用兩把H01-20型焊炬同時(shí)對稱地進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱路線為W形，采用測溫筆進(jìn)行溫度測定，預(yù)熱時(shí)間為20～25min。3.選擇保護(hù)氣體采用氬氣保護(hù)，氣體純度為99.99%以上，單面保護(hù)(管內(nèi)部不充氬氣)。三、用鎢極氬弧焊焊接打底層1.引弧在仰位焊接時(shí)鐘6點(diǎn)左側(cè)10

mm處進(jìn)行引弧，鎢極在坡口內(nèi)高頻起弧，引燃電弧后，電弧始終保持在間隙中心。2.焊接不同部位焊槍與焊絲的相對位置，角度逐漸變化，如圖。采用內(nèi)部送絲法：即焊絲在管子內(nèi)部遞送，焊槍在管外。優(yōu)點(diǎn)是焊縫凹陷少，容易焊透，單面焊雙面成形良好。右手握焊槍稍做人字形擺動(dòng)，注意左手握住的焊絲在運(yùn)行中不要碰到鎢極。熔滴滴送時(shí)要時(shí)刻觀察熔孔大?。喝劭状髸r(shí)需要加快焊接速度；熔孔小時(shí)需要減慢焊接速度，要始終保持熔孔大小基本一致。3.接頭用角向磨光機(jī)將焊縫接頭處磨成斜坡，再在未焊坡口前10

mm處引弧，直到把原焊縫3～5

mm處熔化又形成新的熔孔，焊絲方可繼續(xù)輸送，直到將整個(gè)打底層焊完。4.收弧收弧動(dòng)作不應(yīng)太快，焊槍從內(nèi)部坡口處慢慢往外拉出，熄弧。四、用焊條電弧焊焊接填充層和蓋面層用鎢極氬弧焊焊完打底層后，立即采用焊條電弧焊進(jìn)行第二層的焊接，如不能連續(xù)焊接，要對第一層進(jìn)行加固焊接，以防因應(yīng)力太大而引起開裂。加固焊接沿管子圓周均勻分布三處，每處焊縫長度不得少于200

mm，并用石棉布包裹住使其緩慢冷卻。對于填充層和蓋面層，各層之間均應(yīng)清渣，待層間溫度達(dá)到要求后方可焊接。每焊完一層都要采用錘擊焊縫的方法減小焊接殘余應(yīng)力。整個(gè)焊縫焊完后要用石棉布包裹住，使其緩慢冷卻下來。五、焊后熱處理每條焊縫均采用長度為18～20

m的繩形加熱器圍繞在接頭焊縫處，用硅酸鋁棉層保溫，保溫層厚度為50

mm，采用DJK-30B型數(shù)顯自動(dòng)控溫儀控制溫度。熱處理升溫速度為240

℃/h，升到680℃保溫220min，降溫速度為180

℃/h，降到300

℃后空冷。六、焊縫檢查要求焊縫根部要求無裂紋。管路分段試壓要求達(dá)到31MPa，焊縫無滲漏。抽取20%的焊縫用X射線進(jìn)行檢驗(yàn)。作業(yè)測評(píng)完成高壓管道焊接操作后，結(jié)合評(píng)分表，進(jìn)行測評(píng)。技術(shù)指導(dǎo)問：在金屬材料焊接前都要確定焊條種類，選擇焊條的原則是什么?答：(1)考慮焊件的力學(xué)性能和化學(xué)成分1)低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼可按其強(qiáng)度等級(jí)來選用相應(yīng)強(qiáng)度的焊條。在焊接結(jié)構(gòu)剛度高、受力情況復(fù)雜時(shí)，應(yīng)選用比鋼材強(qiáng)度低一級(jí)的焊條。這樣，焊后可保證焊縫既有一定的強(qiáng)度，又能得到滿意的塑性，避免因結(jié)構(gòu)剛度過高而將焊縫撕裂。對于合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼的焊接，一般合金結(jié)構(gòu)鋼在選用焊條時(shí)仍以強(qiáng)度等級(jí)為依據(jù)，其余如耐熱鋼、不銹鋼類材料，應(yīng)從保證焊接接頭的特殊性能出發(fā)，選擇與母材主要合金成分相近或相同的焊條。2)在焊條的強(qiáng)度確定后，決定使用酸性焊條還是堿性焊條時(shí)，一般來說，對于塑性、沖擊韌度和抗裂性能要求較高，低溫條件下工作的焊縫都應(yīng)選用堿性焊條。對于受某種條件限制而無法清理的低碳鋼焊件，應(yīng)選用對鐵銹、油污和氧化皮敏感性小，抗氣孔性能較強(qiáng)的酸性焊條。3)對于異種鋼的焊接，一般選用與較低強(qiáng)度等級(jí)鋼材相匹配的焊條。(2)考慮焊件的工作條件和使用性能1)對于工作環(huán)境有特定要求的焊件，應(yīng)選用相應(yīng)的焊條，如低溫焊條、水下焊條等。2)對于珠光體耐熱鋼，一般選用與鋼材化學(xué)成分相似的焊條，或根據(jù)焊件的工作溫度來選取焊條。(3)考慮簡化工藝，提高生產(chǎn)效率，降低成本。1)薄板焊接或點(diǎn)焊宜采用E4313焊條，焊件不易燒穿且易引弧。2)在滿足焊件使用性能和焊條操作性能的前提下，應(yīng)選用規(guī)格大、效率高的焊條。3)在使用性能基本相同時(shí)應(yīng)盡量選擇價(jià)格較低的焊條。焊條除根據(jù)上述原則選用外，有時(shí)為了保證焊件的質(zhì)量還需通過試驗(yàn)確定。另外，為了保障焊工的身體健康，在允許的情況下應(yīng)盡量多地采用酸性焊條。專題論述-金屬材料焊接熱裂紋和冷裂紋的產(chǎn)生及預(yù)防裂紋是焊接結(jié)構(gòu)最危險(xiǎn)的一種缺欠，不僅會(huì)使產(chǎn)品報(bào)廢，而且還可能引起嚴(yán)重的事故。一、熱裂紋

定義：在焊接過程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近高溫區(qū)產(chǎn)生的裂紋。產(chǎn)生過程：由于焊接熔池結(jié)晶過程中存在著偏析現(xiàn)象，偏析出的物質(zhì)多為低熔點(diǎn)共晶體和雜質(zhì)。在開始冷卻結(jié)晶時(shí)，晶粒剛開始生長，液態(tài)金屬比較多，流動(dòng)性比較好，可以在晶粒間自由流動(dòng)，因而由于焊接拉應(yīng)力而造成的晶粒間的間隙都能被液態(tài)金屬填滿，所以不會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。當(dāng)溫度繼續(xù)下降時(shí)，柱狀晶體繼續(xù)生長，如果此時(shí)焊縫中有熔點(diǎn)低、凝固晚的低熔點(diǎn)共晶體，往往最后結(jié)晶，在晶界就形成所謂的“液體夾層”這時(shí)的拉應(yīng)力已變得較大，被拉開的液體夾層產(chǎn)生的空隙已沒有足夠的低熔點(diǎn)液態(tài)金屬填充，因此就形成了熱裂紋。拉應(yīng)力是產(chǎn)生熱裂紋的外因，晶界上的低熔點(diǎn)共晶體是產(chǎn)生熱裂紋的內(nèi)因，拉應(yīng)力作用在低熔點(diǎn)共晶體處的晶界上而造成熱裂紋。預(yù)防措施：1.限制硫、磷等元素的含量焊絲中硫、磷含量一般應(yīng)小于0.04%。焊接高合金鋼時(shí)，要求硫、磷的含量必須在0.03%以下。2.降低含碳量焊縫金屬中的含碳量小于0.15%時(shí)，產(chǎn)生熱裂紋的傾向就小。一般碳鋼焊絲含碳量控制在0.11%以下。3.提高焊絲的含錳量錳能與FeS作用，不與其他元素形成低熔點(diǎn)共晶體，可降低硫的危害。4.加變質(zhì)劑鈦、鋁、鋯、硼或稀土金屬鈰和鑭等，可細(xì)化晶粒的作用，使晶粒相對增多，晶界也隨之增多。5.采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┤邕x用合理的成形系數(shù)，選擇合理的焊接順序和焊接方向，對焊件采用焊前預(yù)熱和焊后緩冷也可有效地減小焊接應(yīng)力，防止熱裂紋的產(chǎn)生。二、冷裂紋定義：焊接接頭冷卻到較低溫度時(shí)產(chǎn)生的焊接裂紋?？梢栽诤负罅⒓闯霈F(xiàn)，也可以延遲幾小時(shí)、幾周甚至更長的時(shí)間以后產(chǎn)生，所以冷裂紋又稱延遲裂紋。主要發(fā)生在中碳鋼、高碳鋼、低合金或中合金高強(qiáng)度鋼中。1.冷裂紋的產(chǎn)生原因(1)鋼的淬硬傾向淬硬傾向越大，鋼中馬氏體組織越多，由于變形能力低容易產(chǎn)生冷裂紋。(2)氫的存在和聚集高溫的熔池金屬中存在著較多的氫，一部分氫逸出外，仍有一部分氫留在凝固的焊縫金屬中。有相當(dāng)多的氫聚集在熔合線附近，形成一個(gè)富氫帶。氫原子就會(huì)在這些部位結(jié)合成分子狀態(tài)的氫，給局部區(qū)域造成很大的壓力，加上奧氏體組織轉(zhuǎn)變時(shí)，體積膨脹產(chǎn)生相變應(yīng)力。(3)焊接應(yīng)力一是焊接接頭內(nèi)部存在的應(yīng)力，包括由于溫度分布不均勻造成的溫度應(yīng)力和由于相變形成的組織應(yīng)力；二是外部應(yīng)力，包括剛性約束條件、焊接結(jié)構(gòu)的自重、工作載荷等引起的應(yīng)力。2.防止冷裂紋的措施(1)焊前預(yù)熱和焊后緩冷焊前預(yù)熱可減小溫差應(yīng)力，減緩冷卻速度，改善接頭組織焊后緩冷可降低焊接熱影響區(qū)的硬度和脆性，提高塑性，并加速接頭中的氫向外擴(kuò)散。

(2)采取減少氫的工藝措施焊前將焊條、焊劑嚴(yán)格烘干，并且隨用隨??；去除坡口油污、鐵銹，防止將環(huán)境中的水分帶入焊縫中；正確選擇電源與極性；注意操作方法。(3)合理選用焊接材料選用堿性低氫型焊條，可減少帶入焊縫中的氫。在焊接高強(qiáng)度鋼時(shí)，采用塑性較好的不銹鋼或奧氏體鎳基合金材料作為焊絲和焊芯，可抵消馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)造成的一部分應(yīng)力，而且這類合金均為奧氏體，氫在其中的溶解度高，擴(kuò)散速度慢，使氫不易向熱影響區(qū)擴(kuò)散及聚集。(4)采用適當(dāng)?shù)暮附訁?shù)適當(dāng)減慢焊接速度，可使焊接接頭的冷卻速度慢一些。焊接速度過高：易產(chǎn)生淬火組織；過低：熱影響區(qū)嚴(yán)重過熱，晶粒粗大，熱影響區(qū)的淬火區(qū)加寬，都將促使冷裂紋的產(chǎn)生。(5)選用合理的裝焊順序合理的裝焊順序、焊接方向可以改善焊件的應(yīng)力狀態(tài)。(6)進(jìn)行焊后熱處理焊件在焊后及時(shí)進(jìn)行熱處理，如進(jìn)行高溫回火，可使氫擴(kuò)散排出，也可改善接頭的組織和性能，減小焊接應(yīng)力。謝謝觀看PPT§6-2低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接中國勞動(dòng)和社會(huì)保障出版社工作任務(wù)掌握低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接性和焊接工藝了解Q355鋼焊接構(gòu)件加工工藝掌握承壓管道的裝配與焊接操作要領(lǐng)課程分析必須充分重視定位焊的質(zhì)量，定位焊縫很短，截面積小，冷卻速度快，特別容易產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺欠。課程分析要求在定位焊時(shí)使用與正式焊接完全相同的焊條，嚴(yán)格遵守工藝規(guī)程。對定位焊縫的長度、截面積和間隔也要做出規(guī)定，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱。焊前應(yīng)仔細(xì)檢查定位焊縫，發(fā)現(xiàn)裂紋應(yīng)清除后重焊。為了降低應(yīng)力，防止開裂，應(yīng)盡量避免強(qiáng)行裝配?？v縫和法蘭角焊縫采用焊條電弧焊，環(huán)縫采用焊條電弧焊打底，埋弧焊蓋面。定義：低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是在碳鋼基礎(chǔ)上加入了含量少于5%的合金元素。合金元素有錳、硅、釩、鈮、鈦、鋁和稀土等。含碳量一般限制在0.2%以下。分類：大多數(shù)經(jīng)過熱軋或正火，可分為熱軋鋼和正火鋼兩類。特點(diǎn)是強(qiáng)度高，塑性、韌性良好，焊接及其加工性能較好。廣泛應(yīng)用于壓力容器、車輛、船舶、橋梁和其他各種金屬結(jié)構(gòu)。一、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接性焊接性主要取決于其化學(xué)成分。強(qiáng)度等級(jí)較低(300～400MPa級(jí))的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，由于鋼中合金元素含量較少，因此焊接性較好，接近于普通低碳鋼。一般情況下，其焊接時(shí)不必采取特殊的工藝措施。隨著鋼材強(qiáng)度等級(jí)的提高，鋼中合金元素含量相應(yīng)提高，鋼材的淬硬傾向增大。其所含的某些元素在焊接熱循環(huán)作用下促進(jìn)低熔點(diǎn)物質(zhì)的形成，使焊縫金屬和熱影響區(qū)出現(xiàn)各種不利的組織，使焊接性變差，并導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。1.熱影響區(qū)的淬硬傾向隨著鋼的強(qiáng)度等級(jí)的提高，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼熱影響區(qū)的淬硬傾向增大。為了避免熱影響區(qū)淬硬，要嚴(yán)格控制向焊接區(qū)輸送熱量的大小例如，焊接含碳量偏高的Q355鋼時(shí)，熱輸入應(yīng)偏大一些。對于強(qiáng)度等級(jí)較高的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，淬硬傾向增大，應(yīng)選擇較大的熱輸入。但熱輸入過大，又會(huì)增大粗晶區(qū)脆化傾向，這時(shí)采用預(yù)熱配合小的熱輸入的方式更合理。2.冷裂紋焊接低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼時(shí)常在熱影響區(qū)產(chǎn)生。一般是在焊后相當(dāng)?shù)偷臏囟认?大約在鋼的Ms點(diǎn)附近)，有時(shí)甚至放置相當(dāng)長的時(shí)間才產(chǎn)生。具有延遲特征的冷裂紋的危險(xiǎn)性更大。隨著母材強(qiáng)度等級(jí)的提高及板厚的增加，冷裂紋的傾向也加大。這是因?yàn)楹附咏宇^處產(chǎn)生淬硬組織；焊接接頭內(nèi)含氫量較多；又因厚板的剛度高使得焊接接頭的殘余應(yīng)力相應(yīng)較大造成的。3.熱裂紋如果低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼強(qiáng)度等級(jí)較低(如Q355)，產(chǎn)生熱裂紋的可能性比冷裂紋小得多，只有在原材料化學(xué)成分不符合要求(如硫、碳的含量偏高)時(shí)才有可能產(chǎn)生。二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊接工藝要點(diǎn)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼對焊接方法的選擇無特殊要求，焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊等焊接方法都可以采用，可根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、板厚、使用性能要求和生產(chǎn)條件等選擇。焊條電弧焊、埋弧焊、CO2焊是其常用的焊接方法。1.坡口加工、裝配及定位焊可用機(jī)械加工，加工精度較高；也可采用火焰切割或碳弧氣刨，之后用砂輪打磨。在坡口兩側(cè)約50mm范圍內(nèi)，去除水漬、油污、鐵銹和污物等。裝配間隙不能過大，避免強(qiáng)力裝配定位。定位焊應(yīng)選用與正式焊接同類型的焊接材料；順序應(yīng)能防止過大的拘束；允許工件有適當(dāng)?shù)淖冃?，焊點(diǎn)或定位焊縫應(yīng)對稱、均勻分布；焊接電流可稍大于正式焊接時(shí)的焊接電流。2.選擇合適的焊接材料焊接材料的選擇應(yīng)保證焊縫強(qiáng)度和韌性與母材相適應(yīng)。一般選用堿性、低氫型焊條，甚至超低氫焊條，焊前嚴(yán)格烘干。對焊絲、母材附近的鐵銹、油污等仔細(xì)清理，在操作時(shí)應(yīng)防止水侵入熔池，以降低焊縫金屬的含氫量。3.采取必要的措施焊前適當(dāng)預(yù)熱、焊后緩冷的措施，降低焊接接頭的淬硬傾向，改善顯微組織，提高韌性；同時(shí)，還有利于焊縫中氫的擴(kuò)散逸出及改善應(yīng)力條件。還可采取錘擊焊道表面、跟蹤回火等措施。4.焊后及時(shí)進(jìn)行熱處理一般情況下只進(jìn)行回火，消除焊接殘余應(yīng)力；改善組織。這對于消除冷裂紋、改善熱影響區(qū)塑性都是較為有效的手段。預(yù)熱和焊后熱處理是防止冷裂紋的有效措施，然而這些環(huán)節(jié)增加了生產(chǎn)的復(fù)雜程度，尤其是惡化了勞動(dòng)條件，增加了焊接施工中的難度。因此，要慎重選用，宜盡量少用，或者用較低的預(yù)熱溫度配合焊后熱處理。焊接操作一、焊前準(zhǔn)備選用E5015型焊條，直徑為3.2mm和4.0

mm。選用焊劑HJ431，焊絲SU08A，直徑為4.0

mm。準(zhǔn)備剪切機(jī)、刨邊機(jī)、卷板機(jī)、焊接滾輪架、氧乙炔焰氣割設(shè)備、直流弧焊機(jī)和埋弧焊機(jī)等設(shè)備。二、備料用氧乙炔焰切割法蘭坯料。用刨邊機(jī)或氧乙炔焰在鋼板的側(cè)邊加工出圓管接縫處的60°V形坡口。用車床加工法蘭。內(nèi)孔和外圓直徑要符合圖樣要求，并用鉆床加工法蘭上八個(gè)均布的螺栓孔。再用卷板機(jī)將兩節(jié)圓管板料卷成圓管。清理圓管和法蘭接口待焊處30mm范圍內(nèi)的鐵銹和污物。三、部件裝配將卷好的兩節(jié)圓管分別進(jìn)行圓管縱縫對接裝配，留出2～3mm的間隙，每隔200mm左右進(jìn)行定位焊，定位焊縫長度約為20mm，要求焊透。四、部件焊接將圓管縱縫擺放成平焊位置，采用分段跳焊法進(jìn)行焊接，第一層用直徑3.2mm的焊條，適當(dāng)加大焊接電流，保證焊道有一定的熔深，能與里面所焊的焊縫熔合良好；其余的各層焊道用直徑4.0mm的焊條，保持圓管焊縫余高為0～3mm，圓滑過渡。五、整體裝配將縱縫焊好的兩節(jié)圓管通過滾板機(jī)進(jìn)行圓度矯正，消除焊接變形，然后將兩節(jié)圓管進(jìn)行整體環(huán)縫對接裝配。裝配時(shí)，要使兩圓管上的縱向焊縫錯(cuò)開200mm以上，兩圓管之間留有1～2mm的間隙，控制錯(cuò)邊量不大于1.5mm，圓管上對稱定位焊4～6處，每處定位焊縫長度約為25mm，要求焊透，接下來將兩節(jié)圓管與法蘭進(jìn)行裝配，用直角尺測量，使圓管與法蘭垂直，然后進(jìn)行定位焊，將承壓管道裝配成一體。六、整體焊接焊接圓筒環(huán)縫底層時(shí)，采用焊條電弧焊。將焊件置于焊接滾輪架上，使其保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖，選擇φ3.2mm的焊條，焊接電流為120A，采用鋸齒形運(yùn)條法完成打底層的焊接。接下來采用埋弧焊焊接圓筒環(huán)縫的蓋面層。確定埋弧焊焊接參數(shù)。用埋弧焊焊接圓筒環(huán)縫的蓋面層：操縱伸臂式焊接操作機(jī)，將焊機(jī)移到圓筒上方，相當(dāng)于在下坡焊位置焊接環(huán)縫，把焊劑保留盒放在焊接部位堆撒焊劑。調(diào)整焊接參數(shù)后進(jìn)行引弧、焊接。焊接過程中，要適時(shí)添加焊劑，注意聽焊接過程的聲音是否正常，并觀察焊縫成形，進(jìn)行必要的焊接參數(shù)的調(diào)整，以保持焊接的穩(wěn)定性。焊接結(jié)束時(shí)，環(huán)縫的始端與尾端應(yīng)重合30～50mm。焊條電弧焊焊接法蘭與圓管之間的角焊縫：用直線形運(yùn)條法完成第一層焊道，其他各層焊道應(yīng)采用斜鋸齒形運(yùn)條，可避免產(chǎn)生焊縫偏下和咬邊缺欠。最后清理圓管內(nèi)的焊渣，進(jìn)行封底焊接。操作提示在筒體上作業(yè)的埋弧焊機(jī)，其焊接速度必須與筒體的線速度同步，才能正常工作?？赏ㄟ^焊接滾輪架的無級(jí)調(diào)速使筒體的線速度與焊接速度一致。筒體的線速度可通過實(shí)測計(jì)算獲得。在焊接過程中，要注意保持焊接參數(shù)穩(wěn)定，始終保證導(dǎo)電嘴、焊絲在接縫處的位置，環(huán)縫焊接中筒體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)容易產(chǎn)生軸向移動(dòng)，必須及時(shí)調(diào)整導(dǎo)電嘴、焊絲與接縫的間距，以防止焊偏。隨時(shí)觀察正面焊件的受熱狀況，以控制焊接熔化深度。當(dāng)受熱面的顏色呈大紅色時(shí)，長度要大于80mm，表明達(dá)到所需要的熔深(為板厚的60%～70%)。若顏色呈紫紅色或不出現(xiàn)暗紅色時(shí)，說明熱輸入不足，達(dá)不到規(guī)定的熔深，要及時(shí)調(diào)整焊接參數(shù)。焊接法蘭與圓管之間的角焊縫時(shí)采用焊條電弧焊，可用直線形運(yùn)條法完成第一層焊道的焊接(φ3.2mm的焊條)，其他各層焊道應(yīng)采用斜鋸齒形運(yùn)條法焊接(φ4.0

mm的焊條)，可避免產(chǎn)生焊縫偏下和咬邊缺欠。同時(shí)，要考慮到法蘭比圓管厚度大些，焊接時(shí)要使電弧偏于法蘭側(cè)，以形成熔合良好的焊縫。最后清理圓管內(nèi)的焊渣，進(jìn)行封底焊接。操作提示1.在吊裝筒體過程中，裝夾要牢固，焊件要放穩(wěn)。2.筒體與焊接滾輪架接觸的部位要圓滑過渡，凡是妨礙轉(zhuǎn)動(dòng)的障礙物要用砂輪將其磨平。3.由于焊接的筒體多為鍋爐、壓力容器等重要結(jié)構(gòu)，對氣候很敏感，應(yīng)盡量安排在室內(nèi)進(jìn)行。若焊件過大，移動(dòng)不便，必須在室外進(jìn)行焊接時(shí)，風(fēng)速應(yīng)小于1

cm/s，相對濕度小于90%，無雨雪天氣。當(dāng)焊件溫度低于0

℃時(shí)，建議在始焊處的10～30

cm范圍內(nèi)先預(yù)熱至15～50℃，然后再進(jìn)行焊接。七、產(chǎn)品檢驗(yàn)1.焊件幾何尺寸由于焊件經(jīng)過彎制、裝配和焊接，容易產(chǎn)生變形，應(yīng)根據(jù)圖樣測量圓管的圓度和法蘭與圓管間的垂直度是否符合要求。2.焊縫的外觀尺寸檢查焊縫的焊腳尺寸、焊縫寬度和焊縫余高應(yīng)滿足要求；焊縫接頭應(yīng)圓滑過渡，收尾處不應(yīng)有弧坑。3.焊縫外觀缺欠所有的焊縫不應(yīng)有咬邊、夾渣、氣孔、未焊透、焊瘤等缺欠。4.煤油試驗(yàn)常用于檢驗(yàn)不受壓容器的對接焊縫，如敞開的容器、管道及儲(chǔ)存石油、汽油的固定式容器等。操作簡便，效果較好，在施工中應(yīng)用較為廣泛。試驗(yàn)時(shí)，在圓管的焊縫表面(包括熱影響區(qū))涂上石灰水，待干燥后，再在圓管內(nèi)壁焊縫處仔細(xì)地涂上煤油。由于煤油滲透性很強(qiáng)，當(dāng)焊接接頭存在貫穿性缺欠時(shí)，煤油就能滲透過去，會(huì)在涂有白色石灰水的圓管外表面顯示出油斑，以檢驗(yàn)焊縫的致密性。為了精確地確定缺欠的大小和位置，檢查工作要在涂煤油后立即開始，發(fā)現(xiàn)油斑就及時(shí)將缺欠標(biāo)出，以免滲油痕跡漸漸散開而模糊不清。技術(shù)指導(dǎo)2.預(yù)熱的作用是什么?預(yù)熱溫度如何確定?預(yù)熱的加熱方法有哪些?答：作用：降低焊后冷卻速度，減小淬硬程度，防止產(chǎn)生焊接裂紋。減小熱影響區(qū)的溫差，預(yù)熱溫度的選擇應(yīng)根據(jù)焊件的成分、結(jié)構(gòu)剛度、焊接方法等因素綜合考慮，并通過焊接性試驗(yàn)來確定。方法：一般是在坡口兩側(cè)約80mm范圍內(nèi)均勻加熱，加熱寬度應(yīng)大于5倍的板厚。常采用火焰加熱、工頻感應(yīng)加熱和紅外線加熱等方法進(jìn)行預(yù)熱。技術(shù)指導(dǎo)3.什么是后熱?后熱的作用是什么?答：定義：焊后立即將焊件加熱到250～350℃，保溫2～6h后空冷。作用：使擴(kuò)散氫加速逸出，降低焊縫和熱影響區(qū)中的含氫量，以防止產(chǎn)生冷裂紋。技術(shù)指導(dǎo)4.焊后熱處理的目的和方法有哪些?答：定義：將焊件整體或局部加熱、保溫，然后爐冷或空冷作用：降低焊接殘余應(yīng)力，軟化淬硬部位，改善焊縫與熱影響區(qū)的組織和性能，提高接頭的塑性和韌性，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的尺寸。最常用的焊后熱處理是在600～650

℃范圍內(nèi)的消除應(yīng)力退火，以及低于Ac1溫度的高溫回火。另外還有為改善鉻鎳奧氏體不銹鋼耐腐蝕性的穩(wěn)定化處理等。方法：(1)整體加熱處理將焊件置于加熱爐中進(jìn)行整體加熱處理，可以得到滿意的處理效果。焊件進(jìn)爐和出爐時(shí)的溫度應(yīng)在300

℃以下，在300

℃以上加熱和冷卻的速度應(yīng)不大于(500/δ)℃/h(δ為板厚，mm)。對于厚壁容器，加熱和冷卻速度為50～150

℃/h，整體處理爐內(nèi)最大溫差不得超過50

℃。如果焊件太長需分成兩次處理時(shí)，重疊加熱部分應(yīng)在1.5m以上。(2)局部熱處理對于尺寸較長、不便于整體處理，但形狀比較規(guī)則的簡單筒形容器或管件等，可以進(jìn)行局部熱處理。局部熱處理時(shí)，應(yīng)保證焊縫兩側(cè)有足夠的加熱寬度。對于筒體，加熱寬度可取5Rδmm(R為筒體半徑，mm；δ為筒體壁厚，mm)。局部熱處理常采用火焰加熱、紅外線加熱、工頻感應(yīng)加熱等方法。技術(shù)指導(dǎo)5.在什么情況下需要進(jìn)行焊后熱處理?答：一般在下列情況要考慮焊后熱處理：(1)母材的屈服強(qiáng)度大于等于490MPa，為了防止產(chǎn)生延遲裂紋，焊后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行消除應(yīng)力退火或消氫處理。(2)在低溫下工作的壓力容器及其他焊接結(jié)構(gòu)，特別是在脆性轉(zhuǎn)變溫度以下使用的壓力容器。(3)承受交變載荷，有疲勞強(qiáng)度要求的構(gòu)件。(4)大型受壓容器。退火溫度應(yīng)如何選定?應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是退火溫度應(yīng)不超過焊前的回火溫度，以保證母材的性能不發(fā)生變化；二是對具有回火脆性的鋼，應(yīng)避開回火脆性的溫度區(qū)間。謝謝觀看PPT§6-3珠光體耐熱鋼

的焊接中國勞動(dòng)和社會(huì)保障出版社工作任務(wù)了解珠光體耐熱鋼的特性、焊接性和焊接工藝了解珠光體耐熱鋼中Cr、Mo、V等元素所起的作用掌握珠光體耐熱鋼的焊接工藝要點(diǎn)學(xué)會(huì)制定珠光體耐熱鋼的焊接工藝課程分析

其焊接工藝分析如下：1.耐熱鋼焊接的環(huán)境對焊接質(zhì)量的影響較大，當(dāng)風(fēng)速過大，尤其是管內(nèi)穿堂風(fēng)過大時(shí)，易使焊接接頭淬硬，含氫量也會(huì)增加，因此施焊時(shí)應(yīng)用屏風(fēng)遮擋。2.定位焊縫若出現(xiàn)裂紋，必須鏟掉后重新焊接。3.整個(gè)焊接過程應(yīng)盡量連續(xù)焊完，不得已中斷時(shí)要將焊縫用石棉布包裹好，使其緩冷，再焊時(shí)需重新預(yù)熱。課程分析

4.采用多層焊接時(shí)，中間層溫度應(yīng)不低于預(yù)熱溫度。

5.在焊接過程中，如焊縫需返修，對碳弧氣刨后的淬硬層必須徹底打磨掉，返修時(shí)預(yù)熱溫度為350℃，其他工藝措施與正常焊接相同。高溫下具有足夠的強(qiáng)度和抗氧化性的鋼稱為耐熱鋼。珠光體耐熱鋼是以鉻、鉬為主要合金元素的低合金鋼。由于它的基體組織是珠光體(或珠光體與鐵素體)，故稱為珠光體耐熱鋼。一、珠光體耐熱鋼的特性1.高溫強(qiáng)度普通碳素鋼在超過400℃的溫度下無法長時(shí)間工作，因此不能作為耐熱材料使用。鋼中含有鉬、鎢、鈮、鋁、硼等多種合金元素，其高溫強(qiáng)度顯著提高，在500～600

℃仍能保持較高的強(qiáng)度。其中鉬是主要強(qiáng)化元素，這是因?yàn)殂f在鋼中能優(yōu)先溶于固溶體中，引起晶格畸變，使鋼強(qiáng)化。鉬的熔點(diǎn)很高，溶入基體后，可以提高鋼的再結(jié)晶溫度，從而有效地提高鋼的高溫強(qiáng)度。2.高溫抗氧化性在鋼中加入鉻，由于鉻和氧的親和力比鐵和氧的親和力大，高溫時(shí)，在金屬表面首先生成比較致密的氧化鉻，形成一層保護(hù)膜，可以防止內(nèi)部金屬受到氧化。鋼中的碳與鉻具有很強(qiáng)的親和力，能形成鉻的化合物，從而降低了鋼中鉻的有效濃度，這對高溫抗氧化性是不利的，所以珠光體耐熱鋼的含碳量一般都小于0.25%。由于釩能與碳形成穩(wěn)定的碳化釩，降低碳的有害作用，提高鋼的高溫強(qiáng)度，因此這類鋼中往往加入一定量的釩。耐熱鋼中的含釩量基本上為0.25%～0.35%，含量過高反而會(huì)降低高溫強(qiáng)度。二、珠光體耐熱鋼的焊接性由于珠光體耐熱鋼中的主要元素是碳，并含有一定數(shù)量的鉻和鉬，還有的含有釩、鎢、硅、鈦、硼等元素，這些合金元素的存在會(huì)使焊縫和熱影響區(qū)具有淬硬傾向，焊后在空氣中冷卻時(shí)易產(chǎn)生硬而脆的馬氏體，不僅影響焊接接頭的力學(xué)性能，而且會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，再加上較高的擴(kuò)散氫濃度，使焊縫和熱影響區(qū)有冷裂傾向。另外，由于珠光體耐熱鋼中含有釩、鈮、鈦、鉬、鉻等強(qiáng)碳化物形成元素，而且通常是在高溫下使用，因此有產(chǎn)生再熱裂紋的問題。三、珠光體耐熱鋼的焊接工藝1.預(yù)熱是焊接珠光體耐熱鋼的重要工藝措施。作用：有效地防止冷裂紋和再熱裂紋。應(yīng)用：除了很薄的板材和管子外，無論是定位焊，還是在焊接過程中都應(yīng)預(yù)熱。預(yù)熱溫度主要依據(jù)鋼材化學(xué)成分、接頭約束度和焊縫金屬的潛在含氫量來選定。2.保溫焊和連續(xù)焊指整個(gè)焊接過程中，經(jīng)常測量并使焊縫附近30～100

mm范圍內(nèi)保持足夠溫度的焊接。連續(xù)焊是指焊接過程不間斷的焊接。如果必須間斷，則應(yīng)在間斷中使焊件緩慢、均勻地冷卻，再焊前仍要重新預(yù)熱。3.短道焊目的是使焊縫和熱影響區(qū)緩慢冷卻。即如果要焊一條長焊縫，則采用多條短焊道，多層重疊焊接，使被焊的一段焊縫在較短時(shí)間內(nèi)重復(fù)受熱。4.減小焊接約束力由于珠光體耐熱鋼裂紋傾向比較大，故在焊接時(shí)焊縫的約束度不能過大，以免使其剛度過高。5.錘擊焊縫每焊完一根或兩根焊條就立即錘擊焊縫，以消除焊接應(yīng)力，錘擊區(qū)的溫度要高于30

℃，錘擊力不要太大。6.焊后緩冷焊后立即用石棉布覆蓋焊縫和近縫區(qū)，小焊件可直接將其放在石棉灰中冷卻。7.焊后熱處理目的是防止延遲裂紋的產(chǎn)生，消除應(yīng)力及改善組織。高溫回火：將焊件加熱至650～750℃，保溫一定時(shí)間，然后在靜止的空氣中冷卻。消除應(yīng)力退火：將焊件加熱到500～650

℃，經(jīng)保溫后緩慢冷卻。8.焊接材料的選擇主要根據(jù)母材的化學(xué)成分，而不是根據(jù)常溫力學(xué)性能。為了確保焊接接頭的高溫強(qiáng)度和高溫抗氧化性不低于基體金屬，焊條合金元素的含量應(yīng)與焊件相當(dāng)或者略高一些。珠光體耐熱鋼有較強(qiáng)的淬硬傾向，對焊接區(qū)的含氫量必須控制在較低的程度。一般用低氫型焊條，使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守使用規(guī)則。焊接操作-一、焊前準(zhǔn)備焊接材料為15CrMo的耐熱鋼，選擇E5515-B2型焊條，直徑3.2mm；選擇W55M211CM4V型焊絲，直徑為2.4mm。按焊件圖要求對鋼管進(jìn)行相貫展開下料，并在接縫的管子邊緣每側(cè)加工出30°坡口。修銼坡口鈍邊并認(rèn)真清理坡口20mm范圍內(nèi)的鐵銹和污物等，對經(jīng)火焰切割的坡口應(yīng)進(jìn)行打磨，直至露出金屬光澤。裝配根部間隙為2mm，定位焊2～3點(diǎn)，焊縫長度5～10mm，并用鏨子將定位焊縫兩端鏨削成緩坡狀。二、制定焊接工藝措施1.焊條應(yīng)嚴(yán)格烘干烘干溫度為350

℃，保溫1.5h。烘干時(shí)不要急熱和急冷，以免藥皮開裂，使用時(shí)把焊條放置在焊條保溫筒內(nèi)，隨用隨取。2.嚴(yán)格控制預(yù)熱溫度預(yù)熱的主要作用：減緩焊接接頭的冷卻速度，降低接頭的淬硬傾向，減少焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量。是防止冷裂紋的有效措施之一。焊前預(yù)熱溫度為150～300

℃，加熱的范圍為坡口兩側(cè)100mm內(nèi)。3.焊接參數(shù)的控制焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制焊接參數(shù)，不允許超出規(guī)定范圍。焊接時(shí)最小熱輸入不允許小于20

kJ/cm；否則，應(yīng)提高預(yù)熱溫度進(jìn)行補(bǔ)償，以防止冷卻速度過快。4.焊后熱處理能消除焊接殘余應(yīng)力，改善焊縫組織和力學(xué)性能，并能降低接頭的含氫量，是防止延遲裂紋的主要措施之一。焊縫應(yīng)緩慢升溫，加熱速度應(yīng)控制在100

℃/min以下，保證鋼管內(nèi)、外壁溫差不大于50

℃。冷卻時(shí)用石棉布覆蓋，讓其緩慢冷卻至300

℃，然后在靜止的空氣中自然冷卻。熱處理方法為紅外線加熱法，加熱寬度為坡口兩側(cè)100mm內(nèi)，保溫層寬度為600mm，保溫層厚度為100mm。三、焊接操作1.用手工鎢極氬弧焊焊接打底層焊接前，將整根管子一端堵住，另一端充氬氣對管子進(jìn)行保護(hù)。焊接時(shí)，鎢極對準(zhǔn)坡口根部邊緣熔化鈍邊，保持熔孔大小一致，使管子內(nèi)壁充分熔透。填充焊絲量要少且有節(jié)奏。熄弧時(shí)，電流應(yīng)逐漸衰減，并將電弧慢慢轉(zhuǎn)移到坡口上再熄滅，不允許在弧坑中心突然斷弧，以免產(chǎn)生裂紋。在焊接過程中若發(fā)現(xiàn)裂紋，應(yīng)立即停下來補(bǔ)焊好后再繼續(xù)施焊，但應(yīng)避免多次重復(fù)焊接。2.用焊條電弧焊焊接蓋面層采用直流反接施焊。焊接過程中，焊件溫度不低于150

℃，采用多層焊，電弧長度小于焊條直徑，層間焊道接頭互相錯(cuò)開30～50mm。由于焊縫金屬比母材的線膨脹系數(shù)大，弧坑處熔焊金屬薄，冷卻收縮時(shí)易出現(xiàn)裂紋，因此不應(yīng)多次引弧和斷弧。弧坑要填滿，換焊條動(dòng)作要快，不隨意在管子上引弧，以防止損傷母材表面。每焊完一層，要徹底清渣后再焊下一層。焊接過程中，焊縫兩側(cè)各100mm區(qū)域內(nèi)的溫度應(yīng)不低于預(yù)熱溫度。焊后緩慢冷卻。焊后立即進(jìn)行680～720

℃無中斷高溫回火，以消除焊接應(yīng)力。作業(yè)測評(píng)完成珠光體耐熱鋼管焊接操作后，結(jié)合評(píng)分表，進(jìn)行測評(píng)。技術(shù)指導(dǎo)1.耐熱鋼預(yù)熱時(shí)應(yīng)注意哪些問題?答：(1)升溫速度不能太快，要均勻，并要求整條焊縫各部位的溫度基本一致，不能使局部溫度過高。(2)內(nèi)、外壁溫度基本一致，如在外壁加熱，則所測溫度應(yīng)以內(nèi)壁為準(zhǔn)。(3)一般火焰加熱的加熱點(diǎn)放在焊接處的反面，如先焊內(nèi)壁，則在外壁預(yù)熱。(4)預(yù)熱時(shí)接頭坡口要保持清潔。(5)注意安全操作，避免燒傷。2.為什么耐熱鋼不宜采用長弧焊接?答：耐熱鋼采用長弧焊接會(huì)出現(xiàn)電弧燃燒不穩(wěn)定、電弧熱量分散、熔深淺、熔化金屬飛濺加劇、合金元素?zé)龘p加大、容易產(chǎn)生咬邊和未焊透等缺欠。因長弧與空氣接觸機(jī)會(huì)增多，空氣中的氮、氧等有害氣體易侵入熔池，使焊縫產(chǎn)生氣孔的可能性增加。3.珠光體耐熱鋼定位焊時(shí)有哪些要求?答：由于珠光體耐熱鋼具有較大的冷裂紋敏感性，尤其在焊接較厚的鉻鉬釩鋼時(shí)容易出現(xiàn)裂紋。因此，定位焊時(shí)也要求預(yù)熱，定位焊縫要有一定的長度和高度。長度一般相當(dāng)于焊件厚度的2～3倍，高度一般相當(dāng)于焊件厚度的60%～70%。定位焊所用的焊條要求與正式焊接相同，或選用韌性和塑性更好的焊條。4.珠光體耐熱鋼焊接時(shí)如何消除弧坑裂紋?答：珠光體耐熱鋼有一定的弧坑裂紋傾向，其弧坑極易產(chǎn)生裂紋。當(dāng)弧坑較深，在熄弧處夾雜較多的氧化物時(shí)，則更易產(chǎn)生裂紋。消除弧坑裂紋在操作上可采用兩種方法，一是滴熔法，即在熄弧時(shí)焊條在熔池內(nèi)多滴熔幾下，將熔池填滿，然后將電弧移至焊縫一側(cè)的母材金屬上或熔池后端熄弧；二是電流衰減法，即當(dāng)電弧快要收弧時(shí)，將焊接電流逐漸衰減，慢慢地將熔池填滿，然后熄弧。謝謝觀看PPT§6-4奧氏體不銹鋼

的焊接中國勞動(dòng)和社會(huì)保障出版社工作任務(wù)了解奧氏體不銹鋼的焊接性熟知奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的原因及其防止措施了解奧氏體不銹鋼的焊接工藝掌握鎢極氬弧焊操作技能課程分析用鎢極氬弧焊焊接不銹鋼時(shí)易出現(xiàn)以下問題：1.不銹鋼的液態(tài)金屬比較黏稠，流動(dòng)性差，焊接時(shí)若焊槍角度不正確，未熔透即填加焊絲，很有可能出現(xiàn)焊接部位未焊透的缺欠。因此，焊接時(shí)要調(diào)整好焊槍角度，等待形成熔孔后再填加焊絲。2.在焊接操作過程中，焊槍擺動(dòng)頻率不正確，加上焊絲填入量不當(dāng)，容易導(dǎo)致整體焊縫超高。3.焊接過程中要嚴(yán)格控制熔池溫度，防止焊接接頭出現(xiàn)過熱現(xiàn)象而影響焊件的耐腐蝕性。一、不銹鋼的分類在航空、化工和原子能等工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。各種不銹鋼都具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，但是如果加工、使用或保養(yǎng)不當(dāng)，不銹鋼仍會(huì)生銹。按空冷后室溫組織不同：分為鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體—鐵素體（雙相）不銹鋼和沉淀硬化型不銹鋼。在不銹鋼中，奧氏體不銹鋼與其他不銹鋼相比，具有更優(yōu)良的耐腐蝕性、耐熱性和塑性，且焊接性良好，因此應(yīng)用最廣泛。二、奧氏體不銹鋼的焊接性由于奧氏體不銹鋼的含鉻量較高，可形成致密的氧化膜，故具有良好的耐腐蝕性。當(dāng)含鉻量為18%、含鎳量為8%時(shí)，基本上能得到均勻的奧氏體組織。含鉻量、含鎳量越高，奧氏體組織越穩(wěn)定，耐腐蝕性就越好。奧氏體不銹鋼雖具有良好的耐腐蝕性、耐高溫性、塑性和焊接性，但施焊中如果焊接工藝選擇不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生下列問題：1.晶間腐蝕問題是18-8型奧氏體不銹鋼(如06Cr18Nil1Ti)最危險(xiǎn)的破壞形式室溫下碳元素在奧氏體中的溶解度很小，只有0.02%～0.03%，而一般情況下奧氏體不銹鋼的含碳量均超過這個(gè)范圍，因此，只能在淬火狀態(tài)下使碳固溶在奧氏體中，以保證鋼材具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。但是，這種淬火狀態(tài)的奧氏體不銹鋼加熱到450～850

℃或在該溫度下長期使用時(shí)，就會(huì)在腐蝕介質(zhì)作用下產(chǎn)生晶間腐蝕。一般認(rèn)為奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕是由于晶粒邊界的貧鉻層造成的。即當(dāng)晶界附近的金屬含鉻量低于12%時(shí)就失去了耐腐蝕性，在腐蝕介質(zhì)的作用下即產(chǎn)生晶間腐蝕。發(fā)生晶間腐蝕的不銹鋼當(dāng)受到應(yīng)力作用時(shí)就會(huì)沿晶界斷裂，幾乎完全喪失強(qiáng)度。奧氏體不銹鋼如果焊接不當(dāng)，便會(huì)在焊縫和熱影響區(qū)產(chǎn)生晶間腐蝕，有時(shí)在緊鄰熔合線的過熱區(qū)中還會(huì)有沿熔合線走向的深溝狀似刀痕的腐蝕，稱為刀狀腐蝕?？刹扇∫韵麓胧┓乐辜皽p少焊件產(chǎn)生晶間腐蝕：(1)控制含碳量常控制基體金屬和焊條的含碳量在0.08%以下。超低碳不銹鋼含碳量小于0.03%，因此不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。(2)添加穩(wěn)定劑加入鈦、鈮等與碳的親和力比鉻強(qiáng)的元素，使其與碳結(jié)合成穩(wěn)定的碳化物，從而避免在奧氏體晶界造成貧鉻現(xiàn)象。(3)進(jìn)行固溶處理方法如下：在焊后把焊接接頭加熱到1050～1100

℃，使碳重新溶入奧氏體中，然后迅速冷卻，穩(wěn)定奧氏體組織。也可以在850～900

℃下保溫2h，進(jìn)行穩(wěn)定化熱處理。(4)采用雙相組織在焊縫中加入鐵素體形成元素，使焊縫構(gòu)成奧氏體加鐵素體的雙相組織。(5)加快冷卻速度因?yàn)閵W氏體不銹鋼不會(huì)產(chǎn)生淬硬現(xiàn)象，所以在焊接過程中可以設(shè)法加快焊接接頭的冷卻速度。2.焊接熱裂紋是奧氏體不銹鋼焊接時(shí)比較容易產(chǎn)生的缺欠，包括焊縫的縱向和橫向裂紋、火口裂紋、打底焊的根部裂紋和多層焊的層間裂紋等，特別是含鎳量較高的奧氏體不銹鋼更易產(chǎn)生。奧氏體不銹鋼產(chǎn)生熱裂紋的傾向要比低碳鋼大得多，主要原因如下：(1)導(dǎo)熱系數(shù)大約只有低碳鋼的一半，而線膨脹系數(shù)比低碳鋼約大50%，所以焊后在接頭中會(huì)產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。(2)奧氏體不銹鋼中的成分(如碳、硫、磷、鎳等)會(huì)在熔池中形成低熔點(diǎn)共晶體，例如，硫與鎳形成的Ni3S2熔點(diǎn)為645

℃，而Ni-Ni3S2共晶體的熔點(diǎn)只有625

℃。(3)奧氏體不銹鋼液相線和固相線的區(qū)間較大，結(jié)晶時(shí)間較長，且結(jié)晶的枝晶方向性強(qiáng)，所以雜質(zhì)偏析現(xiàn)象比較嚴(yán)重。對于鉻鎳奧氏體不銹鋼來說，防止熱裂紋的常用措施是采用雙相組織的焊條，使焊縫形成奧氏體和鐵素體的雙相組織。當(dāng)焊縫中有5%左右的鐵素體時(shí)，奧氏體的晶粒長大便受到阻礙，柱狀晶的方向被打亂，因而細(xì)化了晶粒，并可防止雜質(zhì)的聚集。由于鐵素體可比奧氏體溶解更多的雜質(zhì)，因此還減少了低熔點(diǎn)共晶體在奧氏體晶格邊界上的偏析。在焊接工藝上般采用堿性焊條、小電流、快焊速，以及焊接結(jié)束或中斷時(shí)收弧慢且填滿弧坑，或采用氬弧焊焊接打底層等措施來防止熱裂紋。三、奧氏體不銹鋼的焊接工藝氬弧焊具有保護(hù)性好、電弧穩(wěn)定性高、熱量集中、焊接接頭質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，尤其對保證焊縫的化學(xué)成分和耐腐蝕性很有利。對于一些要求根部焊透而又無法進(jìn)行雙面焊的焊件，如小直徑管，采用鎢極氬弧焊可以獲得質(zhì)量很高的焊縫。

焊接工藝要點(diǎn)如下：1.一般用直流正接，防止因電極過熱而造成的焊縫中滲鎢。電極采用釷鎢極或鈰鎢極，氬氣純度要求達(dá)到99.99%。2.為了防止焊縫背面受到大氣污染，可在焊件背面加銅墊板。在焊接管道時(shí)，可在管內(nèi)通氬氣，以加強(qiáng)背面保護(hù)，并可改善焊縫背面成形。3.因受電極載流能力的限制，生產(chǎn)效率比較低。板厚超過3mm時(shí)采用熔化極氬弧焊更為合理。4.焊接不銹鋼時(shí)一般采用直流電源反極性接法。為了獲得穩(wěn)定的噴射過渡形式，要求電流大于臨界電流值。為了改善熔滴過渡形式，一般在氬氣中加入2%～5%的氧氣或二氧化碳。焊接操作

板對接平焊手工鎢極氬弧焊

一、焊前準(zhǔn)備焊接材料為06Cr18Nil1Ti，尺寸為300mm×50mm×8mm，焊件一側(cè)加工成30°坡口，一組兩塊。焊絲選用0Cr18Ni9Ti不銹鋼焊絲，φ2.0mm，將每根焊絲剪成500mm左右長度。鎢極選用WCe20，φ2.0mm，每根端頭磨成30°圓錐形，錐端直徑為0.5mm。選用WS-300型手工鎢極氬弧焊焊機(jī)，采用直流正接。在06Cr18NillTi不銹鋼鋼板焊件兩端進(jìn)行定位焊。二、焊接操作

確定焊接參數(shù)。

采用左向焊法。焊槍從右向左移動(dòng)，電弧指向未焊部分，焊絲位于電弧前面，操作者容易觀察及控制熔池溫度，容易操作，所以焊縫成形好。

焊絲與焊件夾角過大時(shí)，不僅對氬氣流產(chǎn)生阻力，影響氣體保護(hù)效果，而且導(dǎo)致填充焊絲過多熔化。焊接時(shí)要注意觀察熔池大小，要使熔孔始終深入母材0.5～1.0mm，出現(xiàn)熔孔后應(yīng)立即填充焊絲，這樣焊縫才會(huì)成形均勻。如果填充焊絲過遲，熔孔過大，背面焊縫就會(huì)過高，甚至產(chǎn)生焊瘤；如果填充焊絲過早，沒有熔孔，焊件就焊不透。在不妨礙視線的情況下，盡量采用短弧，以增強(qiáng)氬氣的保護(hù)效果及提高電弧的穿透能力，這時(shí)鎢極端部距熔池表面2～3mm，熔池形狀應(yīng)與焊縫軸線對稱；否則，焊縫就會(huì)偏斜。若焊縫偏斜，則應(yīng)立即調(diào)整焊槍角度和電弧在焊縫兩側(cè)停留的時(shí)間，直到焊縫軸線與熔池對稱為止。最好一次焊完，當(dāng)更換焊絲或磨削鎢極需?；《霈F(xiàn)接頭時(shí)，要在重疊焊縫5～10mm處引弧，不加焊絲或少加焊絲，要注意原熔池重新熔化，形成新的熔池后再向前焊接，并與前焊縫重疊5mm左右，保證焊縫寬窄一致。焊接收弧很重要，若收弧不當(dāng)，會(huì)引起弧坑裂紋及燒穿等缺欠。操作提示

1.操作時(shí)，焊絲端頭跟隨電弧行走，注意不得使焊絲與鎢極端部接觸，以免燒毀鎢極。2.在焊接過程中，要注意焊絲不要隨意移出氬氣的保護(hù)區(qū)，以免焊絲被氧化而影響焊接質(zhì)量。3.手工鎢極氬弧焊是雙手同時(shí)操作，這一點(diǎn)有別于焊條電弧焊。操作時(shí)，雙手配合協(xié)調(diào)顯得尤為重要。因此，應(yīng)加強(qiáng)這方面的基本功訓(xùn)練。作業(yè)測評(píng)完成不銹鋼薄板鎢極氬弧焊操作后，結(jié)合評(píng)分表，進(jìn)行測評(píng)謝謝觀看PPT§6-5鋁及鋁合金的焊接中國勞動(dòng)和社會(huì)保障出版社工作任務(wù)了解鋁及鋁合金的分類熟知鋁及鋁合金的焊接性了解鋁及鋁合金的焊接工藝掌握鋁及鋁合金的焊接要領(lǐng)一、鋁及鋁合金簡介1.性能鋁是銀白色的輕金屬，密度低(2.7

g/cm3)，熔點(diǎn)低(658

℃)，具有良好的塑性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性。由于純鋁的強(qiáng)度較低，在工業(yè)上應(yīng)用不廣泛。在純鋁中加入鎂、錳、硅、銅和鋅等元素后即形成鋁合金。鋁合金與純鋁相比，其強(qiáng)度顯著提高，目前已廣泛用于航空、造船、化工和機(jī)械制造工業(yè)。2.鋁及鋁合金的分類

(1)工業(yè)純鋁純度為98.8%～99.7%，其主要的雜質(zhì)是鐵和硅。隨著雜質(zhì)含量的增加，純鋁的強(qiáng)度提高，而塑性、導(dǎo)電性和耐腐蝕性下降。工業(yè)純鋁的牌號(hào)有1070(一號(hào)工業(yè)純鋁L1)、1060(二號(hào)工業(yè)純鋁L2)、1050A(三號(hào)工業(yè)純鋁L3)以及1A85(一號(hào)工業(yè)高純鋁LG1)、1A90(二號(hào)工業(yè)高純鋁LG2)、1A99(五號(hào)工業(yè)高純鋁LG5)等。(2)鋁合金分類如下：

非熱處理強(qiáng)化變形鋁合金的特點(diǎn)是強(qiáng)度中等，塑性和耐腐蝕性好，焊接性也較好，是目前鋁合金焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的鋁合金。熱處理強(qiáng)化變形鋁合金經(jīng)處理后強(qiáng)度高，但焊接性差，特別在熔焊時(shí)開裂傾向較大。二、鋁及鋁合金的焊接性1.易氧化鋁和氧的親和力很大，在鋁合金表面總有一層難熔的氧化鋁薄膜。氧化鋁的熔點(diǎn)為2050

℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁合金的熔點(diǎn)(一般為660℃左右)。在焊接過程中，氧化鋁薄膜會(huì)阻礙金屬之間的良好結(jié)合，造成熔合不良與夾渣。

在焊接鋁合金時(shí)，除了鋁的氧化外，合金元素也易被氧化和蒸發(fā)，其含量會(huì)因氧化和蒸發(fā)而減少，這樣會(huì)嚴(yán)重降低焊接接頭的性能。氧化鎂熔點(diǎn)很高，與氧化鋁一起會(huì)造成焊縫的夾渣。在焊接鋁及鋁合金時(shí)，為了保證焊接質(zhì)量，焊前必須除去焊件表面的氧化膜，并防止在焊接過程中再次被氧化。2.易產(chǎn)生氣孔氮不溶于液態(tài)鋁，鋁也不含碳，因此不會(huì)產(chǎn)生氮?dú)夂鸵谎趸細(xì)饪?。焊接鋁合金時(shí)，使焊縫產(chǎn)生氣孔的氣體是氫氣。氫能大量地溶于液態(tài)鋁，但幾乎不溶于固態(tài)鋁，熔池結(jié)晶時(shí)，原來溶于液態(tài)鋁中的氫幾乎全部析出，形成氣泡。同時(shí)鋁及鋁合金的密度低，氣泡在熔池里的浮升速度較慢，加上鋁的導(dǎo)熱性好，冷凝快，因此，在焊接鋁時(shí)焊縫產(chǎn)生氣孔的傾向很大。焊接時(shí)為了減少氫的來源，焊前對焊件、焊絲、焊條等都應(yīng)認(rèn)真清除氧化膜、水汽和油污。焊接過程盡可能少中斷，以防止氣孔的形成。在選擇焊接參數(shù)時(shí)，則使氫以過飽和狀態(tài)固溶在固體中，減少氫氣孔的產(chǎn)生。3.易焊穿鋁及鋁合金由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)沒有顯著的顏色變化，所以不易判斷熔池的溫度。另外，溫度升高時(shí)，鋁的強(qiáng)度降低，在370

℃時(shí)僅為10MPa。因此，焊接時(shí)常因溫度過高而導(dǎo)致燒穿。4.易產(chǎn)生熱裂紋鋁的線膨脹系數(shù)比鐵將近大一倍，而其凝固時(shí)的收縮率又比鐵大兩倍，因此，鋁焊件的焊接應(yīng)力大。此外，鋁合金的成分對熱裂紋的產(chǎn)生有很大影響，當(dāng)鋁合金液相線和固相線的距離較大或雜質(zhì)過多，形成低熔點(diǎn)共晶體時(shí)，均容易產(chǎn)生熱裂紋。為防止熱裂紋，應(yīng)從減小焊接應(yīng)力、調(diào)節(jié)熔池金屬成分、改善熔池結(jié)晶條件、正確選擇焊接方法及控制焊接參數(shù)等幾方面來考慮。5.接頭強(qiáng)度低于母材對于非熱處理強(qiáng)化鋁合金，在退火狀態(tài)下焊接時(shí)，可以認(rèn)為接頭同母材是等強(qiáng)的，而在冷作硬化狀態(tài)下焊接時(shí)，接頭強(qiáng)度低于母材。對于所有熱處理強(qiáng)化鋁合金，焊后其接頭強(qiáng)度均低于母材，發(fā)生軟化現(xiàn)象。解決接頭軟化問題的措施包括：焊后對焊件進(jìn)行熱處理；選擇熱量集中的熱源，如電子束焊、氬弧焊等，使焊接熱影響區(qū)變小。三、鋁及鋁合金的焊接1.焊前準(zhǔn)備及焊后清理(1)焊前準(zhǔn)備1)焊前清理嚴(yán)格清除焊件坡口與焊絲表面的氧化膜和油污，清理的方法：化學(xué)清洗：用10%左右的氫氧化鈉溶液，使氫氧化鈉與氧化鋁作用生成易溶的氫氧化鋁。機(jī)械清理：先用有機(jī)溶劑(丙酮、松香水或汽油)擦拭焊件表面以除油，隨后用細(xì)銅絲刷或不銹鋼絲刷刷去氧化膜。2)預(yù)熱由于鋁的比熱容比鋼大一倍，導(dǎo)熱性比鋼大兩倍，為了防止焊縫區(qū)熱量的大量流失，焊前可對焊件進(jìn)行預(yù)熱。薄、小鋁焊件一般可不預(yù)熱，厚度超過5mm的鋁焊件可預(yù)熱至100～300

℃。(2)焊后清理焊后留在焊縫及鄰近區(qū)域的殘存氣焊熔劑和焊渣在空氣、水分的參與下會(huì)強(qiáng)烈地腐蝕鋁件，所以必須及時(shí)將其清理干凈。方法:將焊件在10%的硝酸溶液中浸洗。處理溫度分為15～20

℃和60～65

℃兩種。前者處理時(shí)間為10～20min，后者為5～15min。浸洗后用冷水再?zèng)_洗一下，然后用熱空氣吹干或在100

℃干燥箱內(nèi)烘干。2.氣焊(1)焊接材料1)焊絲一般可選用與焊件金屬化學(xué)成分相同的焊絲或切條在焊接鋁鎂合金時(shí)，考慮到鎂在焊接時(shí)的燒損，可選用含鎂量比焊件金屬高1%～2%的鋁鎂焊絲。

2)氣焊熔劑必須使用氣焊熔劑，目前常用的氣焊熔劑是CJ401。作用：熔解及清除覆蓋在熔池表面的氧化膜，并在熔池表面形成一層較薄的熔渣，保護(hù)熔池金屬不被氧化；排出熔池的氣體、氧化物及其他夾雜物；改善熔池金屬的流動(dòng)性。

(2)火焰的選擇氣焊鋁及鋁合金時(shí)火焰應(yīng)選用中性焰或輕微碳化焰。中性焰溫度較高，焊接時(shí)速度要快。輕微碳化焰的溫度稍低，對熔池的保護(hù)良好，故熔池金屬的流動(dòng)性好，操作方便，但乙炔過多時(shí)可能在焊縫中形成氣孔。

3.氬弧焊氬弧焊的保護(hù)作用好，熱量集中，焊縫質(zhì)量好，成形美觀，熱影響區(qū)小和焊件的變形??；在焊接時(shí)具有良好的保護(hù)作用，且使用適當(dāng)?shù)碾娫礃O性時(shí)，對熔池表面氧化膜有“陰極破碎”作用。

鎢極氬弧焊：一般適用于焊接薄板，更適合焊接尺寸較精密的小焊件。電源應(yīng)采用交流電源，既對熔池表面鋁的氧化膜有“陰極破碎”作用，又可得到較高的電流密度。熔化極氬弧焊：適用于焊接厚度大于8mm的鋁及鋁合金板材，可選用大的電流密度和高的焊接速度，生產(chǎn)效率比鎢極氬弧焊提高3～5倍。采用直流反接，以對熔池表面的氧化膜產(chǎn)生“陰極破碎”作用。焊接時(shí)焊接電流應(yīng)盡量選大些，以使電弧呈圓錐狀。焊接電弧不宜過短，否則會(huì)引起嚴(yán)重飛濺。四、鑄造鋁合金的焊補(bǔ)在鋁合金鑄件的生產(chǎn)及使用中，常會(huì)遇到一些具有缺陷或損壞的鑄件，如氣孔、縮孔、夾渣、裂紋和斷裂等，一般用焊補(bǔ)的方法進(jìn)行修復(fù)。在鋁合金鑄件中，常用的鋁硅合金焊接性良好，液態(tài)金屬流動(dòng)性好，收縮率小，焊接時(shí)裂紋傾向小。鋁銅合金的焊接性也較好。含鎂量高的鋁鎂合金的焊接性稍差(鎂易蒸發(fā)，氣孔、開裂傾向較大)。鋁合金鑄件的焊補(bǔ)一般采用氣焊或氬弧焊，具體焊接工藝如下：1.焊補(bǔ)前的準(zhǔn)備焊前必須徹底清除泥沙、油污和氧化膜；鑄件的缺陷必須全部鏟除干凈；如有裂紋，則應(yīng)在裂紋的兩端鉆出止裂孔，以防止焊接時(shí)裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展；當(dāng)焊件壁厚大于5mm時(shí)應(yīng)開V形坡口；對厚度大于10mm的鑄件常需進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度約為300

℃；為了防止焊補(bǔ)處燒穿，可在背面墊濕的石棉布；離焊補(bǔ)處較近的鑄件邊緣應(yīng)用金屬塊墊好或擋住。2.焊絲和氣焊熔劑焊絲一般采用與鑄件成分相同的材料。焊絲中易燒損的元素(如鋅、鎂等)盡量控制在規(guī)定范圍的上限，也可用SAl5754-AlMg3焊絲焊補(bǔ)鋁鎂合金以外的各種合金。氣焊時(shí)氣焊熔劑用CJ401。3.焊后處理在焊補(bǔ)后應(yīng)立即清除焊件上殘存的焊劑和焊渣，以防止其對鑄件的腐蝕。為了消除焊接應(yīng)力，焊補(bǔ)后最好進(jìn)行300～350℃退火。焊接操作

鋁合金釬焊一、焊前準(zhǔn)備本任務(wù)采用火焰釬焊完成圖示焊件的焊接，焊件材料為5A06(防銹鋁合金)。釬料選用SAl5556，直徑為2.0mm。釬劑選用3114。焊炬的焊嘴選擇2號(hào)焊嘴，將氣焊火焰調(diào)試成中性焰。二、鋁合金表面處理鋁合金表面的氧化膜、油污等都會(huì)妨礙釬料與母材的結(jié)合，必須徹底清理干凈。用化學(xué)法清理步驟如下：1.用10%的氫氧化鈉溶液浸泡或擦涂待釬焊的焊件表面，約10min后用清水沖洗干凈。2.用30%硝酸浸泡或擦涂約5min，用清水沖洗干凈。3.用無水乙醇擦涂，再用電吹風(fēng)快速吹干。

清理后的表面要注意保持潔凈，防止取放或裝配時(shí)出現(xiàn)二次污染。也可用機(jī)械法清理焊件表面，即用銼刀或砂布打磨焊件，使其露出金屬光澤，但是效果不如化學(xué)清理好。三、釬焊操作將釬劑均勻涂敷在待釬焊的焊件表面，采用搭接接頭，搭接長度≤20mm為宜，間隙控制在小于0.5mm。用氧乙炔焰將接頭部位均勻加熱。開始時(shí)，釬劑中的乙醇劇烈蒸發(fā)，蒸發(fā)后，釬劑呈液態(tài)充滿在間隙和接頭附近。

當(dāng)加熱到一定溫度(大約400

℃)時(shí)，液態(tài)釬劑與合金表面發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生白色煙霧，反應(yīng)處的鋁合金表面露出光亮的色澤，此時(shí)添加釬料，它與光亮的鋁合金表面接觸熔化，液態(tài)釬料在鋁合金表面極易鋪展，受毛細(xì)作用填充到接頭間隙。當(dāng)背面形成圓整的釬縫時(shí)，將火焰移開，停止填加釬料，讓接頭自然冷卻。當(dāng)接頭溫度降至200℃以下時(shí)，接頭具有足夠的強(qiáng)度，可用水清洗，并用毛刷清理殘?jiān)?，這些殘?jiān)鼘︹F焊接頭有較強(qiáng)的腐蝕作用，若清理不徹底，會(huì)導(dǎo)致接頭的早期失效。四、技術(shù)要點(diǎn)1.焊前焊件表面必須采用化學(xué)法嚴(yán)格清理，避免出現(xiàn)二次污染。2.釬劑的存放、使用要注意防潮，避免長時(shí)間暴露在大氣中。3.兩焊件接頭處要均勻加熱。4.把握釬料添加時(shí)機(jī)，產(chǎn)生白色煙霧是信號(hào)，隨后火焰應(yīng)稍微遠(yuǎn)離，以避免過熱。5.焊后及時(shí)清理，殘?jiān)欢ㄒ獜氐浊宄?。作業(yè)測評(píng)完成鋁及鋁合金釬焊操作后，結(jié)合評(píng)分表，進(jìn)行測評(píng)。謝謝觀看PPT§6-6銅及銅合金的焊接中國勞動(dòng)和社會(huì)保障出版社工作任務(wù)了解銅及銅合金的分類熟知銅及銅合金的焊接性了解銅及銅合金的焊接工藝掌握銅及銅合金的焊接要領(lǐng)一、銅及銅合金簡介根據(jù)所含的合金元素不同，銅及銅合金可以分為純銅、黃銅、青銅和白銅等。1.純銅又稱紫銅，因表面呈紫紅色而得名。含銅量不低于99.5%的工業(yè)純銅，具有很高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐腐蝕性和良好的塑性，易于熱壓或冷壓加工廣泛用于制造電工器件、電線、電纜、熱交換器等。純銅的牌號(hào)和用途，根據(jù)其含氧量不同而劃分。我國生產(chǎn)的純銅有：一號(hào)銅(T1)、二號(hào)銅(T2)、三號(hào)銅(T3)、四號(hào)銅(T4)和磷脫氧銅(TUP)等。2.黃銅銅和鋅的合金，耐腐蝕性好，冷、熱加工性能均好，力學(xué)性能和鑄造性能比純銅好，制造成本較低，廣泛用于制造各種結(jié)構(gòu)零件。根據(jù)性能和用途不同可以分為：壓力加工黃銅和鑄造黃銅兩類。3.青銅銅合金中主要加入元素不是鋅，而是錫、鋁、硅等其他元素。具有高的耐磨性及良好的力學(xué)性能、鑄造性能和耐腐蝕性。常用于制造各種耐磨零件及與酸、堿等腐蝕介質(zhì)接觸的零件。4.白銅由銅和鎳組成的合金稱為普通白銅，加有錳、鐵、鋅、鋁等元素的合金稱為錳白銅、鐵白銅、鋅白銅和鋁白銅。按照性能和應(yīng)用范圍不同，分為：結(jié)構(gòu)用白銅電工用白銅兩類。二、銅及銅合金的焊接性1.難熔合導(dǎo)熱性比鋼好得多，導(dǎo)熱系數(shù)是鋼的7倍，隨著溫度的升高，導(dǎo)熱性更好。焊接時(shí)，大量的熱被傳導(dǎo)出去，焊件難以局部熔化，必須采用功率大、熱量集中的熱源，有時(shí)還要預(yù)熱；熱影響區(qū)很寬。2.銅的氧化銅在常溫時(shí)不易被氧化，但是隨著溫度的升高，當(dāng)超過300

℃時(shí)，易被氧化，當(dāng)溫度接近熔點(diǎn)時(shí)，最易被氧化。焊縫金屬結(jié)晶時(shí)，氧化產(chǎn)物：氧化亞銅和銅形成低熔點(diǎn)共晶體，分布在銅的晶界上，大大降低了焊接接頭的力學(xué)性能。3.氣孔產(chǎn)生氣孔的傾向遠(yuǎn)比鋼嚴(yán)重，其中一個(gè)直接原因是銅導(dǎo)熱性好，焊接熔池凝固速度快，液態(tài)熔池中氣體上浮的時(shí)間短，來不及逸出。但根本原因是氣體溶解度隨溫度下降而急劇下降及化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體所致。銅合金中的氣孔分兩種類型，即氫造成的擴(kuò)散氣孔和水蒸氣造成的反應(yīng)氣孔。銅及銅合金液態(tài)金屬高溫時(shí)氫的溶解度很大，隨著溫度的降低，溶解度降低，而在銅中溶解度降低的幅度比在鋼中大得多。在焊縫凝固前，會(huì)有很多氫要逸出，但銅焊縫的凝固速度比較快，氫來不及逸出便要形成氣孔，這是擴(kuò)散氣孔。高溫時(shí)，銅與氧親和力較大，形成Cu2O，在1200℃以上可溶于液態(tài)銅中，低于1200℃便要游離出來，與氫發(fā)生以下反應(yīng)：Cu2O+H2→2Cu+H2O所形成的水蒸氣不溶于液態(tài)銅，若來不及逸出也會(huì)形成氣孔，這是反應(yīng)氣孔。防止產(chǎn)生氣孔的主要措施如下：(1)防止焊縫金屬吸氫及氧化，焊件表面在焊前應(yīng)去油污、水分等；焊條、焊劑要烘干后使用；焊絲表面不得有水分。(2)對焊縫加強(qiáng)脫氧，加入硅、鋁、鈦、錳等脫氧元素。(3)焊接時(shí)加強(qiáng)保護(hù)效果。(4)選擇合適的焊接參數(shù)，降低冷卻速度，熔深不可過大。4.熱裂紋銅及銅合金焊接時(shí)在焊縫和熔合區(qū)易產(chǎn)生熱裂紋。形成熱裂紋的原因主要有以下幾個(gè)方面：(1)銅及銅合金的線膨脹系數(shù)大，由液態(tài)轉(zhuǎn)變到固態(tài)時(shí)的收縮率也較大，對于剛度高的焊件，焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。(2)在熔池結(jié)晶過程中，晶界易形成低熔點(diǎn)的氧化亞銅和銅的共晶物(Cu2O+Cu)。(3)凝固金屬中的過飽和氫向金屬的顯微缺陷中擴(kuò)散，或者它們與偏析物反應(yīng)生成的水蒸氣在金屬中造成很大的應(yīng)力。(4)焊件中的鉍、鉛等低熔點(diǎn)雜質(zhì)在晶界上形成偏析。為了防止熱裂紋的產(chǎn)生，必須嚴(yán)格限制焊件和焊接材料中氧、鉛、鉍、硫等有害元素的含量。焊接時(shí)加強(qiáng)對熔池的保護(hù)，采取減小焊接應(yīng)力的工藝措施，如選用熱量集中的熱源、焊前預(yù)熱、選擇合理焊接順序、焊后緩冷等。5.接頭性能低焊接銅及銅合金時(shí)，由于合金元素的氧化及蒸發(fā)、有害雜質(zhì)的侵入、焊縫金屬和熱影響區(qū)的組織粗大以及一些焊接缺欠等問題，接頭的強(qiáng)度、塑性、導(dǎo)電性、耐腐蝕性等往往低于母材。改善及防止的方法是選擇合適的焊接材料，嚴(yán)格控制焊接參數(shù)，有可能時(shí)進(jìn)行焊后熱處理。三、純銅的焊接1.氣焊(1)焊絲和氣焊熔劑純銅焊絲SCu1898；也可用一般的純銅絲或基體金屬的切條，把脫氧劑放在氣焊熔劑中，氣焊熔劑用CJ301。(2)氣焊工藝焊前應(yīng)很好地做好焊絲和焊件的清潔工作，一般用鋼絲刷或砂布去除表面的油污；焊接火焰應(yīng)選用中性焰；選擇焊嘴的孔徑時(shí)應(yīng)比焊接碳鋼時(shí)稍大。焊前應(yīng)將焊件預(yù)熱：中、小型焊件的預(yù)熱溫度為400～500℃；厚大焊件的預(yù)熱溫度為600～700℃。為了防止熱量散失，焊件最好放在絕熱材料(如石棉板等)制成的襯墊上。焊縫的焊接層數(shù)越少越好，最好進(jìn)行單道焊。焊后錘擊焊接接頭，使金屬晶粒變細(xì)，從而提高其力學(xué)性能。2.焊條電弧焊焊條可選用ECul893A或ECu5210A，其中ECu1893A的焊芯是純銅；ECu5210A的焊芯成分是錫青銅，藥皮都是低氫鈉型，電源用直流反接。焊前應(yīng)清理焊縫邊緣。焊件厚度大于4mm時(shí)，焊前必須預(yù)熱。隨著焊件厚度和尺寸增大，預(yù)熱溫度應(yīng)相應(yīng)提高，預(yù)熱溫度一般在300～500

℃之間。焊接時(shí)應(yīng)當(dāng)用短弧，焊條不宜做橫向擺動(dòng)，而應(yīng)做往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，以改善焊縫的成形。焊后用平錘敲擊焊縫，以消除應(yīng)力及改善焊縫質(zhì)量。3.鎢極氬弧焊可以得到高質(zhì)量的焊接接頭。因?yàn)闅鍤鈱?/p>