船舶结构焊接技术与工艺

第四节船舶结构焊接技术与工艺一、手工电弧焊焊接技术与工艺二、埋弧自动焊焊接技术与工艺三、二氧化碳气体保护焊焊接技术与工艺一、手工电弧焊焊接技术与工艺•（一）手工电弧焊的焊剂准备•（二）基本操作技术•（三）各种位置焊缝的焊接•（四）手工电弧焊工艺（一）手工电弧焊的焊剂准备•1．焊条烘干•焊条烘干目的是除去因受潮涂层中的水分，以便减少熔池及焊缝中的氢、防止产生气孔和冷裂纹。•2．清理•焊接前，工件坡口及两侧各20mm范围内的锈、水、油污、油漆等必须清除干净，以防止产生气孔和裂纹。•3．组装定位•组装工件时，除保证焊件结构的开口尺寸外，还要按工艺规定在接缝处留出根部间隙和反变形量，将对接的两工件装对平齐，使错边量不大于允许值。•4．预热•预热是焊接开始前对被焊工件的整体或局部进行适当加热的工艺措施。预热的目的是减少接头焊后冷却速度，避免内部组织产生淬硬组织，从而减少焊接应力及变形和裂纹。预热温度要根据焊件金属的化学成分、板厚和施焊环境温度等条件来决定。整体预热常用各种炉子加热，局部预热一般采用气体火焰加热或红外线加热。预热温度要控制。船舶结构预热绝大部分为局部预热。（二）基本操作技术•手工电弧焊的基本操作技能有引弧、运条和收尾三部分组成。•引弧指的是将焊条末端与焊件表面接触形成短路，然后迅速将焊条提起2~4mm的距离，此时电弧引燃。•运条电弧引燃后，开始焊接过程。焊条要做三个方向的运动：焊条连续不断地向熔池送进；焊条沿首接缝方向移动，移动速度要适当；焊条的横向摆动。这个动作是增加焊缝的宽度，保证焊缝正确成形，延缓熔池金属冷却结晶时间，有利熔渣和气体的浮现。此外，还要保持正确的焊条与焊缝的倾斜角度。•焊缝的连接与收尾一条长焊缝通常由数十条短焊缝连接，因此为保证焊缝外观质量，必须注意焊段之间的连接与收尾。（三）各种位置焊缝的焊接•根据焊缝所处的空间位置，可将焊缝分为平焊缝(a)、立焊缝(b)、横焊缝(c)、仰焊缝(d)等几种。（四）手工电弧焊工艺•焊接1～4mm的薄板可不开坡口，但装配要严格，使接缝间隙很小，防止板材烧穿。•焊接4～25mm的厚板时，可采用V形坡口，双面焊。正面焊缝熔深大于焊件厚度一半，然后将焊件反面用碳弧气刨沿焊缝根部开槽，消除其中的熔渣、气孔等缺陷。最后进行封底焊。根据钢板厚度不同，可进行双面单层焊，也可以进行双面多层或多层多道焊。在多层或多层多道焊中，第一层的打底焊要用较细的焊条，以便焊透。为减少焊接变形，可采用X形坡口，因为V形坡口因截面为非对称性，容易引起板材上翘，焊接坡口如图所示。二、埋弧自动焊焊接技术与工艺•焊前的准备工作是：•板边加工接缝应平直且间隙均匀一致，为此板边要用刨边机或铣边机加工，也可以用自动或半自动气割机加工。•焊接钢板在14mm以下可不开坡口，因为此时焊接电流大，易烧穿；当板大于14mm时，为保证焊透，要开坡口，形状和手工电弧焊基本相同。•边缘清理在接缝附近应清理，直至露出金属光泽为止。所用的清锈工具是风动砂轮机和风动钢丝刷等。•钢板装配经过清理的钢板应立刻进行装配焊接，以防时间相隔太长，钢板表面重新生锈。•埋弧自动焊技术•薄钢板的装配可不留间隙，局部偏差不应大于1mm。厚板的装配间隙应由试验确定。另外在接缝的两端应放置工艺板（引弧板和熄弧板），板的长度皆为150mm左右，厚度与焊件相同。安放工艺板的目的是将质量较差的起焊处和断弧的焊缝去除，以保证整个焊缝质量一致。接缝焊完后要去掉工艺板。•埋弧自动焊工艺参数的选择•（1）焊接电流增大焊接电流则提高生产率，熔滴与熔深也随之加大。在一定的焊速下，焊接电流过大造成烧穿和过大的热影响区；反之，熔深不足，焊缝成形变坏。•（2）焊接电压焊接电压对焊形状影响很大。焊接电流过大，焊剂熔化量增加，电弧不稳，熔深减小，严重时会造成咬边；焊接电压过大（电弧也过长）时，还会产生焊缝气孔。•（3）焊接速度焊接速度增大，母材熔合比减小。焊接速度过快会造成咬边、未焊透、电弧偏吹、气孔等，焊缝成形变坏；焊接速度过慢，则形成大熔池、满溢、焊缝成形粗糙、易引起夹渣等。•（4）焊丝直径与伸出长度当焊接电流一定时，减小焊丝直径，电流密度则增加，使熔深增大，形状系数减小；增大焊丝深出长度，熔敷速度和加强高增大。•（5）焊剂层厚度过小则电弧保护不良，易产生气孔或裂纹；过大则焊缝形状变狭，形状系数减小。•（6）焊丝与焊件位置单丝焊时，一般用垂直位置。焊丝前倾，可增大形状系数，常用于焊薄板。后倾，熔深与加强高增大，熔宽明显减小，焊缝成形不良，一般仅用于多弧焊的前导焊丝。上坡或下坡焊对焊缝也有影响。•（7）装配间隙与坡口大小在同一工艺参数下，间隙与坡口角增大，使熔合比与加强高减小，同时熔深增大，而焊接厚度大致保持不变。三、二氧化碳气保焊焊接技术与工艺•按熔滴过渡形式二氧化碳气体保护焊的工艺参数一般分为两类：一类是小规范，采用细焊丝、低电压、小电流，产生熔滴短路过渡，具有焊缝美观、飞溅少、热输入量低、变形小，可进行全位置焊接等优点，但熔深浅，多层焊易产生未焊透，故多适用于焊薄板；另一类是大规范，采用大电流、高电压、熔滴呈颗粒状过渡，特点是生产率高，焊缝外形美观，熔深大，飞溅较大，适用于焊接中厚板。•二氧化碳气保焊焊接技术要点•（1）一般习惯于采用左焊法进行对接焊，因为左焊法不易焊偏。在角焊接和搭接焊时，左焊法与右焊法都可以采用，但右焊法的焊缝外形比较饱满。左、右焊法时，焊丝与垂线间的夹角一般为15°～20°左右。•（2）对于长焊缝，应当预先点固，点固距离以200～300mm为宜。然后用压板和夹具压平夹紧，以防止工件挠曲，此点对越薄的板材越重要。•（3）为了改善焊缝成形系数，可以采取以下措施：•①尽量采用大一些的电流和电压。•②焊接坡口应有较大的间隙。•③必要时焊把可做横向摆动。•④采用左焊法焊接。