焊接工艺论文范文

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2.返修焊接工艺

（1）缺陷的清除和坡口制

备根据射线底片上的缺陷种类、位置、深度及缺陷大小测量出缺陷所在的位置，并根据缺陷的性质和部位，使用角向磨光机对缺陷进行彻底的清除，并把坡口两边50mm区域内及坡口面的油锈等杂质清理干净。对清理完的地方，还要通过表面探伤加以确认，合格后方可施焊。清除缺陷后，用角向磨光机将返修部位打磨，打磨后的两端及表面过渡要平缓，宽度要均匀，便于施焊缓坡凹槽。如需全壁厚返修，应开V形坡口，坡口形式如附图所示。

（2）返修工艺

为了满足焊接施工的需要，保证返修后能得到良好的焊缝成形和接头性能，必须采用合适的焊接参数。具体焊接参数如表4所示。

（3）返修工艺要点

主要包括以下几个方面：第一，为避免出现冷裂纹，焊前必须将返修部位坡口两侧100mm区域预热，预热温度为120~160℃，坡口两边预热要均匀，施焊过程中层间温度控制在120~250℃内。第二，焊前焊条应进行350~400℃烘干，纤维素焊条烘干温度70~80℃，并在保温筒内存放，随用随取。坡口附近的铁锈、油污应仔细清理干净，以降低焊缝的含氢量，避免产生冷裂纹。第三，返修时SMAW根焊、填充盖面都采用向上焊。根焊时，采用小锯齿形运条方式，短弧向上焊接。焊接过程中控制熔孔大小始终保持一致，以保证焊缝成形良好。第四，必须严格按照焊接工艺要求进行返修，要一次性完成返修焊缝，焊层焊接的时间间隔要＜10min。如焊道中出现的非裂纹性缺陷，可直接返修。裂纹长度小于焊缝长度8%，采用返修工艺进行返修；裂纹长度大于焊缝长度8%时，所有带裂纹焊缝必须切除。焊缝在同一部位的返修不得超过一次，否则将全部焊缝切除。第五，为保证返修一次合格，返修工作要选择技术水平较高的、责任心强的焊工进行返修。完成返修工作后，焊缝余高不应低于母材，打磨圆滑过渡，去除渣皮、飞溅物等，清理干净焊缝表面。第六，返修时只有在环境温度≥-20℃，环境风速≤8m/s，环境湿度≤90%RH的条件下才能进行，如出现其中任一情况不符合要求，应采取可靠的防护措施，否则禁止进行返修。

3.焊接试验

（1）无损检测

根据SY/T4109—2005标准，返修焊缝进行X射线探伤，未发现缺陷，达到标准中Ⅱ级要求。

（2）力学性能试验

根据SY/T4103—2006《钢制管道焊接及验收》标准，并结合本工程设计文件的要求，对返修焊口试样进行了拉伸、弯曲试验、低温冲击、刻槽锤断试验。拉伸试验：取4块试样进行拉伸试验，试验结果如表5所示。试样抗拉强度数值较高，满足标准要求。弯曲试验：弯曲试样8块，进行侧弯试验。焊接接头没有出现裂纹，试验结果合格。低温冲击试验：低温冲击试验结果如表7所示。结果表明，焊缝中心是焊接接头低温冲击性能较低的部位，但是满足设计文件要求。刻槽锤断试验：刻槽试样长约230mm，宽25mm，用钢锯在试样两侧焊缝端面中心（以根焊道为准）锯槽，每个刻槽深度约为3mm。刻槽锤断试样断裂面完全熔合和焊透，无其他缺陷。

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2船体焊接工艺知识库

2．1船体焊接工艺知识要素分析

在船体生产制造中，焊接工艺必须根据相应的标准或规范进行严格的焊接工艺评定（WPQ），形成焊接工艺评定报告（PQR），其后，生成焊接工艺指导书（WPS），并且依据WPS制定焊接工艺规程，以保证产品的焊接质量和性能。船体焊接工艺设计中主要关注如下几个方面的问题：焊接方法的选择、焊接位置的选择、坡口形式的设计、加工步骤的安排和工艺成本分析等。船体焊接工艺设计中许多问题的可统计性差，影响因素多，因素与因素之间的相互联系难以明确表达。因此，解决这类问题要借助于经验知识，比较适合于选用工艺知识库。

2．2船体焊接工艺知识库组成

船体焊接工艺知识库包含6大类库：焊接工艺基础参数库、母材库、焊材库、焊接规范参数库、检验项目库、施焊要求库。其中：焊接工艺基础参数包括：焊接方法库、接头形式库、坡口信息库、设备信息库，母材库包括：种类及规格库、力学性能库。

2．3船体焊接工艺知识库信息模型

系统客户端依据系统功能，设计开发了不同的用户接口，满足不同工艺设计和管理人员的需求。系统服务端负责工艺数据的处理和工艺决策的推理。数据库服务器主要为焊接工艺设计系统提供信息的存储、查询和管理服务，积累基础焊接知识、推理规则和专家经验，是企业的重要信息资源之一。

3船体焊接工艺过程智能化应用工具包

基于知识库的快速化、智能化，实现了船体焊接工艺过程智能化应用工具包的系统设计。通过智能化应用工具包，根据焊接工艺设计的特点，可以选择产生式规则表示方法，作为船舶焊接工艺决策基础。选择产生式规则表示除了符合焊接工艺知识特点外，还具有易于扩展、易于进行一致性检查等实现方面的优势。根据对焊接工艺决策需求分析，在引入知识管理技术对焊接工艺知识库构建的基础上，焊接工艺设计系统可以建立焊接工艺决策过程。

3．1焊接工艺设计集成环境

作为用户建立产品结构的应用平台，是系统应用的重要前提，此模块将用以建立工艺评定数据、文档的存储线索，同时，也作为PDM与焊接工艺规程设计系统进行数据集成的接口模块，可以从PDM系统中得到产品数据，建立焊接工艺设计产品结构。

3．2焊接工艺指导工具

完成焊接工艺指导书（WPS）的编制、校对、审核、归档、浏览、打印等工作。焊接工艺指导为工艺人员提供一个方便实用的工艺设计环境和工具，将工艺人员从大量繁琐的工艺标准的选择、工艺资源的查找、工艺指导书的填写和工序图的绘制等工作中解放出来，减轻工艺人员的劳动强度，促进企业工艺设计的自动化、标准化和规范化。

3．3焊接工艺规划工具

焊接工艺规程，又称焊接细则，是指导焊工操作的详细工艺说明书，是以工艺评定为基础，以具体产品为服务对象的详尽焊接工艺。每当有新产品出现时，焊接工艺评定可能会有可替代的，但多数焊接工艺规程要重新编制，因此，企业内部积存了高于工艺评定1倍甚至几倍的焊接工艺规程，造成重复编制和遗漏等现象时有发生。

3．4焊接工艺评定工具

产品投产之前，必须对所采用的焊接工艺进行焊接工艺评定试验，验证合格后，方可用于产品的焊接生产。由于影响焊接性能和质量的工艺参数众多，每种重要参数的改变，如预热温度、热处理温度、焊接能量超出规定的范围，都要进行焊接工艺评定试验。因此，各船厂积累了大量的焊接工艺评定规则。

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2受热面鳍片切割工艺

现场采用手工氧乙炔切割的方法，反应的化学公式如下2C2H2+5O24CO2+2H2O（条件点燃）.首先应该保证切割工艺，尽量在地面完成，操作工在眼镜手套等保护措施齐全的情况下，正对切割拼缝，一手握在割刀一头，一手抓在割刀中间，便于细微控制割刀的移动，切割工艺的工序：预热—穿孔—引入线—引出线—熄火，现场切割厚度为6~8mm厚，选用1号割嘴，切割速度控制在550mm/min，乙炔压力大于0.03MPA，预热氧气压力控制在0.3~0.5MPa，切割氧气压力控制在0.7~0.8MPa[1]。首先将鳍片局部待切割处预热到燃烧温度（约1150℃），然后打开高压切割氧，使金属剧烈燃烧。燃烧后生成熔渣和热量，熔渣被切割高压氧气流吹走，而燃烧产生的热量和氧乙炔火焰的热量混在一起，将后面的金属预热到燃烧点，这一过程持续下去，就是火焰切割的原理。切割前用石膏笔划线，选用高纯氧乙炔，保持割嘴和待切割件垂直，会使成型精细。

3焊接热变形控制

切割完的拼缝在组合安装完成后，需要用沙磨耐心的打磨飞溅和氧化铁，然后焊接起来。在焊口位置，需要加密封块的地方，安装焊接时，采用分散跳焊，即每隔1根管子（也可以采用隔2根管子焊接1根的方法）安装焊接密封块，待焊接完毕后再安装它们之间的密封块，以防止焊接热变型。在焊接过程中，笔者采用以下方法来控制变形。

3.1横向变型的控制

1）控制鳍片与管子的间隙。焊口及其附近的鳍片镶嵌与管子的间隙大小是控制横向变形的重要前提，故间隙应尽量小，并满足90%的长度紧贴管子，局部间隙允许在1~2mm之间。

2）适当增加点固焊的长度，点焊密度必须严格控制。

3）采用分散焊接方法，控制局部焊接温度（不宜过高），减少焊接线能量，降低焊接应力；同一鳍片的焊接顺序采用交叉施焊法。

3.2纵向变形的控制

在管屏之间的连接处和焊口对接部分，由于焊缝相对集中易产生纵向弯曲变形。对口时对原水冷壁鳍片部位焊接时采用分段跳焊法，局部容易产生变形的部位利用钢架立柱及横梁，采用钢性固定约束，防止弯曲变形。固定的位置可根据施工过程中的实际变形量的大小来调整位置和增加加固板。在焊接过程中，设专人进行横向收缩变形和纵向弯曲变形的定期检查，发现问题及时改变焊接方法和工艺参数，如电流大小、焊接速度、分散焊接、暂停焊接等来纠正，确保水冷壁的焊接变形量在规程允许的范围内。

3.3辅助措施控制

在水冷壁等比较细密的管排拼缝焊接过程中，不论采用跳焊还是小电流都无法阻止焊接热变形时笔者采用下面仰焊时，在上面放上大块水泥墩子，在上面平焊时，下部用千斤顶顶住在现场，三种措施联合采用，取得了很好的防变型效果。

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1.1气孔

铝合金焊接时主要产生的气孔是氢气孔，而氢的来源有三：空气中的水分侵入熔池；保护氩气中含水分大；坡口及焊丝清理不干净。因此，解决气孔的主要措施是：

a）适当预热，降低熔池的冷却速度，有利于气体逸出；

b）制定合理的焊接工艺，采用短弧焊接；

c）提高氩气的纯度；

d）清除焊丝和母材坡口及其两侧的氧化膜、水、油等污物。

1.2裂纹

铝合金焊接中产生的裂纹主要是热裂纹，其中大部分是产生在焊缝中的结晶裂纹，有时在热影响区也出现液化裂纹。除了接头中拘束力的影响之外，结晶裂纹的产生主要是受铝合金化学成分和高温物理性能的影响。当焊接线能量过大时，在铝合金多层焊的焊缝中，或与熔合线毗连的热影响区，常会产生显微液化裂纹。防止裂纹的主要途径是：

a）选配合适的焊丝和尽可能优选母材成分；

b）正确选择焊接方法和工艺参数，宜采用功率大、加热集中的热源；

c）应避免不合理的工艺和装配所引起的应力增大，尽量将焊接应力降低到最小；

d）避免接头在高温下受力，人为地造成裂纹。

1.3焊接接头软化

铝合金管焊接后会产生明显的软化现象，其主要原因是由于焊缝和热影响区的组织与性能变化引起的。防止焊接接头软化的主要方法是：

a）采用加热迅速、热量集中的焊接方法，以减小接头的强度损失；

b）选择合适的焊丝。

1.4焊接接头的耐蚀性

铝合金接头耐蚀性降低的原因，主要与接头的组织不均匀、焊接缺陷、焊缝铸造组织和焊接应力等有关。采取的措施有：

a）选用高纯度的焊丝；

b）调整焊接工艺可以减小热影响区，并防止过热，同时应尽可能减少工艺性焊接缺陷；

c）碾压或锤击焊缝有利于提高焊接接头的耐蚀性；

d）减少焊接应力。

2焊接工艺

2.1焊接方法

通过以上分析和结合现场实际情况，确定焊接方法采用交流钨极氩弧焊。其优点是：具有阴极破碎作用；设备结构和线路简单，不易出现故障；TIG保护性好，电弧稳定、热量集中、焊缝成形美观、强度和塑性高、管材变形小；现场地面施焊，管材可以转动，以平焊位为主，操作容易；可形成较大的熔池，有益于气体逸出，故焊缝中气孔极少。

2.2焊前准备

2.2.1焊接设备与焊材的选用：采用交直钨极氩弧焊机WSE-315，焊材选用HS5356，直径5mm。

2.2.2清理铝合金管母和衬管都有包装，保护比较好，为了避免碰损和油污，在组装焊接时才拆除包装。现场使用坡口机开坡口，用丙酮擦拭坡口及其附近处，然后用铜丝刷清理管母坡口及其内外壁30mm范围、衬管和加强孔附近，之后再用丙酮擦拭，如图1所示。焊丝用化学方法进行清理。管母、衬管、焊丝的清理应根据焊接进度完成，不要一次清理过多，以免造成再次氧化和污染。

2.2.3组装对口制作焊接支架如图2所示，要求管母的轴心线重合，安装可转动胶轮可使管母免受损伤，且焊接位置一直处于水平位置便于焊工施焊，减小了操作难度，保证了焊接质量。衬管的加工要求见图3。制作对口卡具如图4所示，便于定位焊和焊接过程中转动管子时，使高温的焊缝不受外力而产生缺陷。

2.3焊接工艺参数

铝合金管母焊接电流与加热温度的选择尤为重要，如果焊接电流过大，熔池形成速度较快，容易造成烧穿、塌陷等缺陷；如果焊接电流过小，母材较难熔化，熔深浅，易产生气孔、未焊透和熔合不良等缺陷。可通过适当提高预热温度来补偿焊接区热源不足，使焊接顺利进行。具体焊接工艺参数见附表。焊接Φ110mm×4mm铝合金管母线时，焊接电流可适当减小，为160~170A，焊加强孔选择电流200~210A。