压力容器及管道焊接

压力容器及管道焊接编写人：栗连英李清元1焊接的基本概念•什么是焊接•焊接是用加热或加压，或加热又加压的方法，在使用或不使用填充金属的情况下，使两块金属连接在一起的一种加工工艺方法。•什么是焊接接头：•用焊接方法连接的接头叫做焊接接头。焊接接头包括：•焊缝区：焊件经焊接后形成的结合部分。•热影响区：焊接过程中，母材因受热的影响（但未熔化）金相组织和力学性能发生了变化的区域。•熔合区：焊接接头中焊缝向热影响区过渡的区域。•对接接头：两焊件端面相对平行的接头或两焊件端面成45°斜接均属于对接接头。•搭接接头：两焊件部分重叠构成的接头或开槽焊、塞焊，以及锯齿状搭接等接头，均属搭接接头。•T形接头：一焊件端面与另一焊件表面构成直角的接头或十字接头属T形接头范围。•角接接头：两焊件端面间构成大于45°，小于135°夹角的接头2焊接的分类及常用的几种方法•1）、焊条电弧焊（SMAW）在焊条末端和工件之间燃烧的电弧所产生的高温，使药皮、焊芯及工件熔化，药皮熔化过程中产生的气体和熔渣，不仅使熔池和电弧周围的空气隔绝，而且和熔化了的焊芯、母材发生一系列冶金反应，使熔池金属冷却结晶后形成符合要求的焊缝。焊条电弧焊是利用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法手工电弧焊优缺点•特点：•设备简单，操作方便，易于维修。•对焊接接头的装配尺寸要求相对较低。•可达性好，能进行全位置焊接•适合焊接多种金属材料及各种结构形状。•对焊工要求高，靠操作技术及经验保证。•劳动条件差，焊工的手眼处于高温烘烤，有毒烟尘环境•生产效率低钨极氩弧焊•2）钨极氩弧焊焊（GTAW）是利用惰性气体氩气保护的一种电弧焊焊接方法。即从喷嘴中喷出的氩气在焊接区造成一个厚而密的气体保护层隔绝空气，在氩气层流的包围之中，电弧在钨极和工件之间燃烧利用电弧产生的热量熔化被焊处，并填充焊丝把两块分离的金属连接在一起，从而获得牢固的焊接接头。钨极氩弧焊原理图钨极氩弧焊设备钨极氩弧焊优点•特点：•保护效果最佳，氩气是惰性气体高温下不分解，不与焊缝金属发生化学反应。•喷嘴喷出的氩气有冷却作用，焊接热影响区窄，焊件变形小。•无熔渣，焊缝成型美观，质量好，管道打底焊应用多。•适合各种位置的焊接，容易实现自动化。钨极氩弧焊缺点•成本高。•氩气电离势高，引弧困难。•安全防护问题，引弧紫外线强度是手工电弧焊的5-30倍•焊接工艺复杂首先焊前要对焊件和填充金属表面进行化学清理或机械清理。•熔深浅，生产率低熔化极气体保护焊•3）熔化极气体保护焊,主要讲一下二保焊，CO2气体保护焊是利用从喷嘴中喷出的CO2气体隔绝空气，保护熔池的一种先进的熔焊方法。熔化极气体保护焊是利用气体进行保护的电弧焊。CO2气体保护焊原理图CO2气体保护焊设备CO2气体保护焊CO2气体保护焊优点•特点：•生产效率高，电流大、焊丝的熔敷速度快、母材的熔深大、对10mm以下的钢板可以开I性坡口一次焊透，厚板可加大钝边、减小坡口以减少填充金属提高效率。•焊接变形小，CO2气体保护焊电流大、电弧热量集中、CO2气体有冷却作用，受热面积小，所以焊后工件变形小省去矫正变形的工作量。。优点•对油锈不敏感，焊接过程中CO2气体分解，氧化性强，对油、锈脏物敏感性小故对焊前清理的要求不高。•操作简单，自动送丝焊工易掌握，成本低，为手工电弧焊的40-50%。缺点•飞溅较大，弧光强。•抗风力弱，不够灵活。•焊接过程中气流过大二氧化碳容易分解，产生一氧化碳在熔池中产生气孔，过小会掺入空气，也会造成气孔；•焊接过程中如果使用CO2纯度较高时，容易造成焊缝C含量增加，焊缝质量下降。在压力容器焊接中，受压焊缝不推荐使用•CO2气体保护焊需要克服的问题–氧化碳问题–气孔问题–飞溅问题埋弧自动焊•4）埋弧焊（SAW）是高效机械化焊接方法。是电弧在焊剂下燃烧以进行焊接的方法，焊剂由漏斗流出后，均匀地堆撒在装配好的焊件上，焊丝由送丝机构经送丝滚轮和导电嘴送入焊接电弧区。焊接电源的输出端分别接在导电嘴和焊件上。送丝机构、焊剂漏斗和控制盘通常装在一台小车上，使焊接电弧匀速移动。通过操作控制盘上的开关，自动控制焊接过程。埋弧焊的电弧被掩埋在颗粒状焊剂下面，当焊丝与焊件间引燃电弧时，电弧热使焊件、焊丝和焊剂熔化并部分被蒸发，埋弧焊•金属和焊剂的蒸气将熔融的焊剂吹开、形成一个气泡，电弧在这个气泡内燃烧，气泡的上部被熔化了的焊剂及渣壳构成的外膜包围着。不仅能很好的将熔池与空气隔开，而且可隔绝弧光的辐射，因此焊缝质量高，劳动条件好。埋弧焊原理图埋弧焊设备埋弧焊优点•特点：•生产效率高，焊丝的熔化系数大、母材熔化快、提高了焊接速度。•焊缝质量好，埋弧焊时焊接区受到焊剂和渣壳的可靠保护，大大减少了有害气体侵入的机会，焊接工艺参数自动调节焊接过程比较稳定，焊缝的化学成分、性能及尺寸比较均匀，焊波光滑平整。•劳动条件好，焊接过程机械化、操作简单、没有弧光的有害影响、减轻焊工的劳动强度优点•在有风的环境中焊接时，埋弧焊的保护效果胜过其它焊接方法•节省焊接材料和电能，即熔深大减少焊缝中焊丝的填充量，飞溅极少，又没有焊条头的损失，故节省焊接材料。埋弧焊的热量集中且利用率高，在单位长度焊缝上耗电较少；缺点•只能在水平或倾斜度不大的位置施焊。•焊接设备比较复杂，机动灵活性差，仅适用长焊缝的焊接。•当焊接电流小于100A时，电弧的稳定性不好，焊接电流大熔池较深容易产生气孔，不适合焊接薄板。不能直接观察电弧和坡口的对中，容易焊偏焊接材料•焊条–焊条的组成•焊芯–作为电极，传导焊接电流，产生电弧–作为填充金属，与熔化的母材金属共同组成焊缝金属–添加合金元素•药皮–改善焊接工艺性能—易于引弧和再引弧，稳弧性好，减少飞溅，使焊缝成形美观；–机械保护作用──气保护和渣保护–冶金处理作用──去除有害杂质（如O.H.S.P等），添加有益元素国标部标型号（按化学成分分类）牌号（按用途分类）国家标准号名称代号类别名称代号字母汉字GB5117-1985碳钢焊条E一结构钢焊条J结GB5118-1985低合金钢焊条E一结构钢焊条J结二钼和铬钼耐热钢焊条R热三低温钢焊条W温GB983-1985不锈钢焊条E四不锈钢焊条G铬A奥GB984-1985堆焊焊条ED五堆焊焊条D堆GB10044-1988铸铁焊条EZ六铸铁焊条Z铸七镍及镍合金焊条Ni镍GB3670-1983铜及铜合金焊条条Tcu八铜及铜合金焊条T铜GB3669-1983铝及铝合金焊条TAL九铝及铝合金焊条L铝十特殊用途焊条TS特焊接材料•焊条的选用原则–总原则：尽可能使接头的使用性能与母材保持一致–根据母材的物理、机械性能和化学成分–根据母材工作条件和使用要求–根据焊接结构的特点–根据焊接现场设备条件–根据劳动条件和生产效益焊接材料•焊剂–分类焊接材料•焊丝–实芯焊丝–药芯焊丝药芯焊丝的特点：•既有熔渣的保护和冶金作用，又能实现自动化焊接•生产效率高，飞溅少、焊缝成形美观、调节焊缝合金成分方便•和实芯焊丝相比，药芯焊丝也有烟尘量高的缺点焊材的保管与使用•焊条必须在干燥通风良好的室内库中存放，不允许与有害气体和腐蚀性介质同放一起，市内应保持整洁；焊条应放在架子上，架子和地面的距离不小于300mm，离墙壁距离不小于300mm，架子下放置干燥剂严防焊条受潮；焊条堆放整齐，按种类、牌号、批次、规格、入库时间分类堆放，标注明确避免混乱；对于受潮、药皮变色、焊芯有锈迹的焊条须经烘干后进行质量评定，若各项性能指标符合要求方可使用；存放一年以上的焊条，在发放前应重新做各种性能试验，符合要求方可使用；焊条库内应有温度计、湿度计，低氢型焊条室内温度不低于5℃，相对空气湿度低于90%；焊材保管与使用•焊条在使用前，如焊条说明书无特殊规定时应进行烘干，酸性焊条视受潮情况在75-150℃烘干1-2h，碱性低氢型结构钢焊条应在350-400℃烘干1-2h，烘干的焊条应放在保温箱（筒）内，随用随取使用时注意保持干燥；低氢型焊条在常温下超过4h应重新烘干，重新烘干次数不宜超过三次；焊条烘干时应做记录，记录上有牌号、批号、温度、时间等项内容常用焊材烘干温度及保持时间类别牌号温度℃时间h类别牌号温度℃时间h碳钢和低合金钢焊条J4221501低温钢焊条W607,W7073501J4263001钼和铬钼耐热钢焊条R207,R3073501J4273501R307H4001J5021501R317,R407,R5073501J506,J5073501铬镍不锈钢焊条A101501J506RH,J507RH350-4301A1072501J507MoW3501A1321501J5573501A1372501J556RH4001A2021501J606,J6073501A2072501J607RH350-4301A002,A022,A212,A2421501J7073501熔炼焊剂HJ4312501J707RH4002HJ350,HJ260300-4001常用钢号的焊接材料表钢号SMAWGMAW熔化极气体保护焊GTAW氩弧焊型号标准号牌号焊丝钢号标准号焊剂型号标准号牌号焊丝钢号标准号焊丝钢号标准号Q235-A.FQ235-A10（管）20（管）E4303J422H08AH08MnAHJ401-H08AHJ431H08MnSiQ235-BQ235-C20G,20g20R,20(锻)E4316E4315J426J427H08AH08EH08MnAHJ401-H08AHJ431H08MnSi09MnDE5015-GW60709MnNiD09MnNiDRW70716MnE5016J506H10MnSiH10Mn2HJ401-H08AHJ402-H10Mn2HJ404-H08MnAHJ431HJ350SJ101H08Mn2SiAnH10MSi16MnRE5015J50716MnD16MnDRE5016-GE5015-GJ506RHJ507RH15MnNiDRE5015-GW60715MnNbRE5516-GE5515-GJ556RHJ55715MnVRE5515-GJ557H08MnMoAH10MnSiH10Mn2HJ401-H08AHJ402-H10Mn2HJ404-H08MnAHJ431HJ350SJ101H08Mn2SiAH08Mn2SiA20MnMoE5015-GE5515-GJ507RHJ557H10MnSiH10Mn2H08MnMoAHJ401-H08AHJ402-H10Mn2HJ431HJ35020MnMoDE5016-GE5015-GE5516-GJ506RHJ507RHJ556RH13MnNiMoNbRE6016-D1E6015-D1J606J607H08Mn2MoA1Cr5MoE5MoV-15R5070Cr18Ni9E308-16E308-15A102A107H0Cr21Ni100Cr18Ni10Ti1Cr18Ni9TiE347-16E347-15A132A137H0Cr21Ni10Ti0Cr17Ni12Mo2E316-16E316-15A202A2070Cr18Ni12Mo2TiE316L-16E318-16A022A212H00Cr19Ni12Mo20Cr19Ni13Mo3E317-16H0Cr20Ni14Mo300Cr19Ni10E308l-16A00200Cr17Ni14Mo2E316l-16A02200Cr19Ni13Mo3E317l-16A2420Cr13E410-16E410-15G202G207材料的基础知识•钢的分类：钢是以铁为主要元素，含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的金属材料。钢可按化学成分、用途、质量分类。1、按化学成分分为碳素钢、合金钢。1）碳素钢：是以铁为基本成分的铁碳合金，碳素钢中除以碳为主要合金元素外，还含有少量的有益元素锰和硅。锰含量一般小于1%，硅含量都在5%以下。此外碳素钢还含有少量杂质元素硫和磷，并限制其含量。碳素钢按含量分低碳钢（含碳量小于0.30%）、中碳钢（含碳量0.30%-0.60%）、高碳钢（含碳量大于0.60%）。钢的分类2）合金钢：在碳素钢的基础上人为的加入