埋弧焊讲座PPT课件

埋弧焊塔筒焊接工艺埋弧焊塔筒焊接工艺南车风电南车风电 贺勇贺勇常见缺陷的预防知识常见缺陷的预防知识焊接知识的整体概况焊接知识的整体概况1 埋弧焊塔筒焊接工艺埋弧焊塔筒焊接工艺2 焊缝常见缺陷及预防焊缝常见缺陷及预防3 第一章第一章 焊接知识的整体概况焊接知识的整体概况1.1、概况 随着近代科学技术的发展，焊接已成为一门独立的科学，并广泛运用于国民经济的各个领域。1.2焊接的定义 通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。1.31.3焊接方法的分类焊接方法的分类 熔焊、压焊、钎焊 第二章第二章 埋弧焊基础知识埋弧焊基础知识2.12.1熔焊熔焊-埋弧焊埋弧焊uiui 埋弧焊是以电弧作为热源的机械化焊接方法。埋弧焊实施过程如图1所示：图1 埋弧焊过程示意图焊接电源接在导电嘴和工件之间用来产生电弧；焊丝经送丝机构和导出嘴送入焊接区；颗粒状焊剂由焊剂漏斗经软管均匀地堆敷到焊接接口区；焊丝及送丝机构、焊剂漏斗和焊接控制盘等通常装在一台小车上，以实现焊接电弧的移动。埋弧焊是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。焊丝：作为填充金属 焊剂：隔离空气同时与液体金属起冶金反应 图2 埋弧焊电弧和焊缝的形成电弧附近的熔池在电弧吹力的作用下处于高速紊流状态，气泡快速溢出熔池表面，熔池金属受熔渣和焊剂的保护不与空气接触。随着电弧向前移动，电弧力将液态金属推向后方并逐渐冷却凝固成焊缝，熔渣则凝固成渣壳覆盖在焊缝表面。2.22.2埋弧焊的主要优点：埋弧焊的主要优点：2.2.1生产效率高：电流从导电咀导入焊丝，跟手工电弧焊的焊条导电位置相比，导电的焊丝长度（伸出）短而稳定，又 不存在焊条药皮成分受热分解的限制，因此埋弧焊时焊接电流和电流密度均较手工电弧焊明显提高，使其电弧功率、熔深能力、焊丝熔化速率都相应增大。在特定条件下可以使其1020mm钢板一次焊透上面成 形。最高焊速已可达60150m/h。埋弧焊过程图片埋弧焊过程图片2.2.22.2.2焊缝质量高焊缝质量高：埋弧焊的冶金过程在焊剂的覆盖下完成，埋弧焊的冶金过程在焊剂的覆盖下完成，焊剂具有隔离空气中的氧、氮，使其不能或少进入熔池同焊剂具有隔离空气中的氧、氮，使其不能或少进入熔池同时与液体金属起冶金反应，去除金属中的杂质元素氧、氢、时与液体金属起冶金反应，去除金属中的杂质元素氧、氢、硫、磷，并渗入需要的合金元素，是焊缝成形好的同时还硫、磷，并渗入需要的合金元素，是焊缝成形好的同时还具有良好的力学性能。具有良好的力学性能。埋弧焊焊缝图片埋弧焊焊缝图片2.2.32.2.3劳动条件好劳动条件好：除了减轻手工焊操作的劳动强度外，埋弧除了减轻手工焊操作的劳动强度外，埋弧焊弧光不外露、没有弧光辐射、几乎没有飞溅、扬尘少。焊弧光不外露、没有弧光辐射、几乎没有飞溅、扬尘少。埋弧焊接现场图片埋弧焊接现场图片2.32.3埋弧焊的主要缺点：埋弧焊的主要缺点：2.3.1埋弧焊采用颗粒状焊剂进行保护，一般只适用于平焊和角焊位置的焊接，其他位置的焊接，则需采用特殊装置来保证焊剂对焊缝区的覆盖和防止熔池金属的漏淌。2.3.2焊接时不能直接观察电弧与坡口的相对位置，需要采用焊缝自动跟踪装置来保证焊炬对准焊缝不焊偏。2.3.3埋弧焊使用电流较大，电弧的电场强度较高，电流小于100A时，电弧稳定性较差，因此不适宜焊厚度小于1mm的薄件。第三章第三章 埋弧焊焊材选用埋弧焊焊材选用3.13.1完整的焊丝完整的焊丝-焊剂型号示例焊剂型号示例 3.1.2埋弧焊材牌号及化学成分埋弧焊材牌号及化学成分 3.23.2 焊剂的分类焊剂的分类 按制造方法分:（1）熔炼焊剂（HJ）：将矿物在电弧炉中熔炼，然后用水激冷粉碎，烘干使用。（2）烧结焊剂（SJ）：将原材料粉碎，按一定比例和粘结剂一起混合，制成细粒状，然后在4001000高温烘干。（1 1）熔炼焊剂）熔炼焊剂 HJ 锰含量 硅钙含量 顺序号（表217）（表218）例如：HJ 2 6 0 低锰 高硅中氟（2 2）烧结焊剂）烧结焊剂 SJ 渣系 同一渣系不同牌号例如：SJ 3 0 1 硅钙系表 2-17 焊剂牌号中第三位数字的含义 焊剂牌号 焊剂类型 氧化锰含量()HJ1 HJ2 HJ3 HJ4 无 锰 低 锰 中 锰 高 锰 MnO30 表 2-18 焊剂中牌号中第二位数字的含义 焊剂牌号 焊剂类型 二氧化硅及氟化钙含量()HJ1 HJ2 HJ3 HJ4 HJ5 HJ6 HJ7 HJ8 低硅低氟 中硅低氟 高硅低氟 低硅中氟 中硅中氟 高硅中氟 低硅高氟 中硅高氟 SiO210 CaF210 SiO21030 CaF230 CaF210 SiO230 CaF21030 SiO230 SiO21030 CaF230 3.23.2.1 1焊剂牌号焊剂牌号3.33.3对焊剂的质量要求对焊剂的质量要求（1）具有良好的冶金性能：根据被焊金属选择焊剂和焊丝，制定合理的焊接工艺，以获得适宜的焊缝化学成分、力学性能、有较强的抗气孔、抗裂纹能力。（2）有良好的工艺性能：电弧燃烧稳定，焊缝成形良好，脱渣容易，产生的毒气少。（3）粒度适中：过粗保护不好，过细透气性不好。（4）含水量低、夹杂物少。2、烧结焊剂 有烧结焊剂和粘结焊剂（陶质焊剂，低温烧结焊剂），可用于焊接碳钢、高强钢和高合金钢或堆焊。烧结焊剂的特点：（1）碱度高，易得到高质量焊缝（冲击韧性好）。（2）抗锈能力强（有一定的氧化气体，掺有合金脱氧剂）。（3）适合大规范焊接，焊接效率高。（4）缺点是易吸潮、易碎、回收率低（重复使用率低）。4 4、埋弧焊工艺规范、埋弧焊工艺规范4 4.1.1焊前准备焊前准备 埋弧焊在焊接前必须做好准备工作，包括焊件的坡口加工、待焊部位的表面清理、焊件的装配以及焊丝表面的清理、焊剂的烘干等。坡口加工 坡口加工以保证焊缝根部不出现未焊透或夹渣，并减少填充金属量。坡口的加工可使用刨边机、机械化或半机械化气割机、碳弧气刨等。待焊部位的清理 焊件清理主要是去除锈蚀、油污及水分，防止气孔的产生。一般用喷砂、喷丸方法或手工清除，必要时用火焰烘烤待焊部位。在焊前应将坡口及坡口两侧各20mm区域内及待焊部位的表面铁锈、氧化皮、油污等清理干净。第四章第四章 埋弧焊工艺规埋弧焊工艺规范范 焊件的装配 装配焊件时要保证间隙均匀，高低平整，错边量小，定位焊缝长度一般大于30mm，并且定位焊缝质量与主焊缝质量要求一致。必要时采用专用工装、卡具。对直缝焊件的装配，在焊缝两端要加装引弧板和引出板，待焊后再割掉，其目的是使焊接接头的始端和末端获得正常尺寸的焊缝截面，而且还可除去引弧和收尾容易出现的缺陷。焊接材料的清理 埋弧焊用的焊丝和焊剂对焊缝金属的成分、组织和性能影响极大。因此焊接前必须清除焊丝表面的氧化皮、铁锈及油污等。焊剂保存时要注意防潮，使用前必须按规定的温度烘干待用。4 4.2.2焊接工艺参数焊接工艺参数 埋弧自动焊的工艺参数，主要是指焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径、焊丝伸出长度、焊丝与焊件表面的相对位置、电源种类和极性、焊剂种类以及焊件的坡口形式等。这些参数影响着焊缝的形状系数和熔合比，从而决定了焊缝的质量。焊接电流 一般焊接条件下，焊缝熔深与焊接电流成正比。随着焊接电流的增加，熔深和焊缝余高都有显著增加，而焊缝的宽度变化不大。同时，焊丝的熔化量也相应增加，这就使焊缝的余高增加。随着焊接电流的减小，熔深和余高都减小。图3 焊接电流对焊缝成形的影响电弧电压 电弧电压的增加，焊接宽度明显增加，而熔深和焊缝余高则有所下降。图4 焊接电压对焊缝成形的影响电流过大，熔深(H)和余高(h)过大，焊缝形状系数下降，易产生热裂纹，焊接过程中甚至引起烧穿；电流过小，易产生未焊透夹渣等缺陷。电弧电压过大，熔宽(B)显著增大，但是熔深(H)和余高(h)会减小，由于电弧过长，电弧燃烧就不稳定，易造成焊缝气孔和咬边缺陷，同时焊剂熔化量也增加，造成浪费；电弧电压过小，熔深(H)和余高(h)就加大，形状系数下降。为了获得满意的焊缝成形，焊接电流与电弧电压应匹配好其匹配情况，见表1。表1 焊接电流与电弧电压应匹配焊接速度 其他焊接参数不变而焊接速度增加时，焊接热输入量相应减小，从而使焊缝的熔深也减小。焊接速度过大，熔宽(B)显著减小，会产生余高(h)小、咬边、气孔等缺陷；焊接速度过慢，熔池满溢，会产生余高(h)过大、成形粗糙、未熔合、夹渣等缺陷。焊接速度较大时，熔深(H)随焊接速度的增加而减小；而当焊接速度较小时，随着焊接速度的增加，熔深(H)反而增加。为保证焊接质量必须保证一定的焊接热输入量，即为了提高生产率而提高焊接速度的同时，应相应提高焊接电流和电弧电压。焊丝直径与伸出长度 当其他焊接参数不变而焊丝直径增加时，弧柱直径随之增加，即电流密度减小，会造成焊缝宽度增加，熔深减小。反之，则熔深增加及焊缝宽度减小。当其他焊接参数不变而焊丝长度增加时，电阻也随之增大，伸出部分焊丝所受到的预热作用增加，焊丝熔化速度加快，结果使熔深变浅，焊缝余高增加，因此须控制焊丝伸出长度，不宜过长。埋弧自动焊时，焊丝的伸出长度一般为3040mm。同时在焊接过程中还应控制焊丝伸出长度的波动范围一般不超过10mm左右。表2 焊丝直径与焊接电流应匹配焊丝倾角 焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾。倾角的方向和大小不同，电弧对熔池的力和热作用也不同，从而影响焊缝成形。当焊丝后倾一定角度时，由于电弧指向焊接方向，使熔池前面的焊件受到了预热作用，电弧对熔池的液态金属排出作用减弱，而导致焊缝宽而熔深变浅。反之，焊缝宽度较小而熔深较大，但易使焊缝边缘产生未熔合和咬边，并且使焊缝成形变差。其他 a.坡口形状 b.根部间隙 c.焊件厚度和焊件散热条件。序号工件厚度mm焊丝直径Mm焊接电流A焊接电压V焊接速度m/h输出特性CC/CV131.6275-30028-3030-40CC242.0375-40030-3230-40CC352.4425-45032-3420-30CC463.2300-50030-3225-30CC583.2450-55032-3520-30CC6104500-60032-3520-25CC7124600-70034-3620-30CC8144700-80036-3820-30CC9155800-90036-3820-30CC10175850-95038-4020-30CC11185900-95038-4025-30CC12205850-100038-4025-30CC13225900-100038-4025-30CC备注以上焊接规范均采用直流反接（DCRP）埋弧自动焊推荐采用焊接规范埋弧自动焊推荐采用焊接规范第五章第五章 焊缝检验焊缝检验焊缝检验要求：焊缝检验要求：焊接接头的质量好坏，将影响到产品结构的安全使用，如果受压容器的焊接接头质量低劣，就有可能造成爆炸事故。当一条船的主要结构焊接接头存在着严重焊接缺陷时，那么船舶在航行过程中受到大风浪的冲击，就很有可能引起该结构的破坏，甚至整个船体断裂。钢结构房屋的焊接接头质量不好，也会造成结构断裂，甚至酿成严重的人身事故。总之质量不好的焊接接头往往会造成种种事故，造成生命和财产的严重损失。对焊接接头进行必要的检验，是保证焊接质量的一项重要措施。不符合质量要求的焊接接头，可以通过各种不同的检验方法作出客观的评定，及时地清除各种焊接缺陷，从而保证焊接结构的安全使用。焊缝缺陷分类：焊缝缺陷分类：1.焊缝宽度不均匀产生原因：1.焊接速度不均匀。2.焊丝给送速度不均匀。3.焊丝导电不良。2.堆积高度过大产生原因：1.电流太大而电压过低。2.坡焊时倾角过大。3.环缝焊接位置不当（相对于焊件的直径和焊接速度）3.咬边产生原因：1.焊丝位置或角度不正确。2.焊接工艺参数不当。4.未融合产生原因：1.焊丝未对准。2焊缝局部弯曲过甚。5.未焊透产生原因：1.焊接工艺参数不当（如电流过小，电弧电压过高）2.坡口不合适。3.焊丝未对准。6.内部夹渣产生原因：1.多层焊时，层间清渣不干净。2.多层分道焊时，焊丝位置不当。7.气孔产生原因：1焊剂未清理干净。2焊剂潮湿。3焊剂中有垃圾。4焊剂覆盖层厚度不当或焊剂斗阻塞。5焊丝表面清理不够。6电压过高。8.裂纹产生原因：1焊件焊丝焊剂等材料配合不当。2焊丝中含碳、硫量较高。3焊接区冷却速度过快而致热影响区硬化。4多层焊的第一道焊缝截面过小。5焊缝成形系数太小。6焊接顺序不合理。焊前检验：焊前检验：（1）检查技术文件（设计图纸、工艺文件等）是否完整齐全，并符合各项标准、法规的要求；（2）焊工领用的焊材牌号、规格，是否符合工艺文件的要求；（3）焊缝坡口尺寸、焊缝装配质量（包括装配的错边、间隙、衬板的贴合、焊接区域的清洁程度），是否符合工艺文件及有关规程的要求；（4）焊接预热温度（有要求时）是否符合工艺文件的要求；（5）焊工操作水平、资格的确认（6）焊接设备是否完好、可靠焊接过程中检验：焊接过程中检验：（1）焊工选用的焊接参数是否符合焊接工艺文件的规定；（2）厚板焊接时，层间温度和后热温度的检查；（3）施焊中的清根、清渣、打磨按有关规范要求检查；（4）焊接设备运行情况是否正常；焊后检验：焊后检验：（1）焊工钢印确认；（2）焊缝尺寸、焊缝表面质量及结构成形尺寸的检查（3）焊缝的无损探伤的检查，对于具有延迟裂纹倾向的高强度钢焊接结构，焊接头的无损探伤和成品检验应在焊后延迟一段时间进行或进行复查。（4）焊接接头的机械性能试验（5）焊接结构的耐压试验焊接质量检验的方法焊接质量检验的方法：焊接质量检验的方法很多，主要分为破坏性检验和非破坏性检验两大类。破坏性检验包括断面检查、机械性能试验、金相组织检验。化学成分分析的抗腐蚀试验等。非破坏性检验包括焊接接头的外观检验，耐压试验、致密性试验和无损探伤。具体采用哪种方法，主要根据产品技术要求和有关规程规定及标准确定。非破坏性检验方法非破坏性检验方法：1）外观检验：焊缝外观检验是一种常用的简单的检验方法，是利用肉眼、挡板量具或低倍放大镜等对焊缝外观尺寸和焊缝成形情况进行检验。（2）耐压试验：耐压试验通常分为液压试验和气压试验两种，而液压试验主要以水为试验介质。（3）氨气试验：可封闭的容器或构件作密封性试验时可采用氨气试验。（4）无损探伤：无损探伤可用于检查焊缝的表面和内部质量，在不损坏材料完整性的前提下检测出受检部位所存在的缺陷。常用的无损探伤方法，有射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤、声发射探伤等。无损探伤：无损探伤：射线探伤（RT）：射线探伤是利用射线可穿透物质和在物质中有衰减特性，来发现缺陷的一种探伤方法。它是检验焊缝内部缺陷准确而又可靠的方法之一。超声波探伤（UT）：超声波探伤是利用超声波的特性，探测材料内部缺陷的探伤方法。磁粉探伤（MT）：磁粉探伤是利用在强磁场中，铁磁性材料表面缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象而进行的无损检验法。渗透探伤（PT）：渗透探伤是利用带有红色染料或荧光染料渗透剂的渗透作用，显示缺陷痕迹的无损检验法。常用的有着色探伤和荧光探伤。焊缝外观质量应符合下列规定焊缝外观质量应符合下列规定:1.一级焊缝不得存在未焊满、根部收缩、咬边和接头不良等缺陷，一级焊缝和二级焊缝不得存在表面气孔、夹渣、裂纹和电弧擦伤等缺陷;2.二级焊缝的外观质量除应符合本条第一款的要求外，尚应满足下表的有关规定;3.三级焊缝的外观质量应符合下表有关规定二级三级未焊满02+002t 且1mm，每100mm 长度焊缝内未焊满累积长度25mm02+004t 且2mm，每100mm 长度焊缝内未焊满累积长 度25mm根部收缩02+002t 且1mm，长度不限02+004t 且2mm，长度不限咬 边005t 且05mm，连续长度100mm，且焊缝两侧咬边总长10焊缝全长01t且1mm，长度不限裂 纹不允许允许存在长度5mm 的弧坑裂纹电弧擦伤不允许允许存在个别电弧擦伤接头不良缺口深度005t 且05mm，每1000mm 长度焊缝内不得超过1 处缺口深度01t 且1mm，每 1000mm 长度焊缝内不得超过1处表面气孔不允许每50mm 长度焊缝内允许存在 直径04t 且3mm 的气孔2个；孔距应6倍孔径表面夹渣不允许深02t，长05t 且20mm 1 一级焊缝应进行100%的检验，其合格等级应为现行国家标准钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法(GB 11345)B级检验的级及级以上;2 二级焊缝应进行抽检，抽检比例应不小于20%，其合格等级应为现行国家标准钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法(GB11345)B级检验的级及级以上;3 全焊透的三级焊缝可不进行无损检测。