【文章內容簡介】 熔孔，然后慢慢將熔池鐵水向后帶出 10～ 15 mm，在坡口側?；?，以減慢熔池凝固速度，防止熔池產(chǎn)生冷縮孔，并使接頭處形成斜坡狀，以利于下次接頭，此時注意不可在焊縫熔池中心處回焊收弧，以 防止產(chǎn)生冷縮孔，更不能在熔池上直接收弧，否則有可能在背面焊縫熔池表面產(chǎn)生冷縮孔，成為難以修復的缺陷，當弧坑還在紅熱狀態(tài)時，在熔池下方 10～ 15 mm 處斜坡上引弧，并焊至收弧處，此時弧坑溫度逐步升高，應將焊條沿著預先做好的熔孔向坡口根部頂一下，聽到 “ 撲撲 ” 聲后稍微停頓，做橫向擺動，然后恢復正常焊接，這個階段關鍵要點是焊條運送要到位，更換焊條要快，觀察熔孔要準，手勢要穩(wěn)，接頭盡可能采用熱接以保證焊縫反面成形光滑、美觀。 II. 填充焊 打底焊結束后，用角向砂輪機把接頭不平處打磨干凈，利用電弧吹力對焊縫兩側形成挖 掘作用，有效地防止夾渣產(chǎn)生，運條采用斜鋸齒形擺動，焊條在坡IZl 兩側稍作停頓，熔池始終保持水平位置，并注意相鄰層的起焊和熄弧點，應相互錯開 10～ 15 mm，填充焊完成后，焊縫應低于母材 1～ 2 mm，以利于蓋面層 第 17 頁 共 31 頁 焊接。 III. 蓋面焊 施焊前， 先 降低電弧吹力，減弱電弧剛性，電弧柔軟，可以控制焊縫咬邊的缺陷產(chǎn)生，使焊縫外觀光潔平滑，提高了蓋面層外觀質量。前半圈焊條在仰焊部位首先形成待焊三角區(qū)域，以月牙形運條法沿水平方向施焊，當焊條擺動到坡口邊緣時，應稍作停頓，其熔池基本處于水平狀態(tài)，后半圈焊條在斜仰焊位置引弧后，從前半圈留下的待焊三角區(qū)域尖端向左橫拉至坡口下邊緣，使熔池與前半圈起頭部位的待焊縫搭接上，用橫向鋸齒形運條法運條，后半圈收口方法將焊條運條至收口部位的待焊區(qū)域尖端時，使熔池逐個縮小，直至填滿三角區(qū)后收弧，蓋面層焊接的收弧和熄弧部位應做到平整，熄弧前應填滿弧坑。 總結： (1)焊縫外觀經(jīng) CCS 中國船級社、 ABS 美國船級社、 DNN挪威船級社驗船師檢驗，結果符合船規(guī)技術要求。 (2)焊縫內部質量按照 JB47302021(無損檢測》標準， 100％ RT探傷， II級合格。 (3)進行側彎試驗，取 4 塊試樣，在驗船師 監(jiān)督下，試樣彎曲角度 180 度，完好、無裂紋。 七 ． 金屬材料的焊接 I 金屬材料的焊接性 可焊性：是指被焊金屬在采用一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結構型式條件下，獲得優(yōu)質焊接接頭的難易程度，即金屬材料在一定的焊接工藝條件下，表現(xiàn)出 “ 好焊 ” 和 “ 不好焊 ” 的差別。 內涵： 1 結合性能 ：金屬焊接時對缺陷的敏感性。 2 使用性能 ：焊成的接頭在指定的使用條件下可靠運行的能力。 可焊性的含義： 通常把金屬在焊接時形成裂紋的傾向及焊接接頭性能變壞的傾向，作為材料可焊性的主要指標。 可 焊性好的材料，通常不需采用附加工藝措 施就能獲得沒有焊接缺陷，而有良好機械性能的焊接接頭。金屬材料可焊性涉及的內容：首先決定于金屬本身的性質，另一方面也決定于焊接方法、焊接工藝參數(shù)、焊接材料、 第 18 頁 共 31 頁 接頭形式、結構復雜程度、焊件使用條件和接頭受力情況等。 主要是冶金因素和熱的因素，所以可焊性分為冶金可焊性和熱可焊性。冶金可焊性 — 在一定工藝條件下，焊縫金屬對冶金過程和結晶過程的適應性。熱可焊性－在一定工藝條件下，近縫區(qū)金屬對熱作用的適應能力。 熔池中的金屬與熔渣和氣相間發(fā)生物理、化學反應，以及合金元素的蒸發(fā)、氧化、還原等，可能造成焊縫金屬 的成分、金相組織或性能的改變 O、 N、 H、 S、P等雜質的溶入和析出，可能形成氣孔或影響焊縫金屬的性能 ， 熔池金屬結晶時，成分偏析及結晶方向等原因可能導致熱裂紋。 被焊金屬的性質對其冶金可焊性很重要焊接材料、焊接方法、保護條件以及其它工藝措施對被焊金屬的冶金可焊性也有較大影響 熱可焊性： 熱影響區(qū)金屬在熱循環(huán)下發(fā)生相變，引起機械性能的變化，導致產(chǎn)生冷裂紋、晶粒長大和局部脆化等缺陷的可能性。 熱可焊性基本取決于母材的化學成分、熱處理過程和焊接時的熱循環(huán)條件。 熱作用又決定于焊接方法、焊接工藝參數(shù)、焊件形狀、接頭形式以 及預熱溫度等。 可焊性是相對比較的概念：把材料在焊接時形成裂縫的傾向及焊接接頭性能變壞的傾向作為評定材料可焊性的主要指標。 可焊性好的材料，在焊接時不需要采用其它工藝措施 (如預熱、緩冷、后熱等 )，就能獲得無焊接缺陷，并且有良好機械性能的接頭。 絕對不能焊接的材料是沒有的，可焊性是相對比較的概念。 金屬材料可焊性的好壞主要取決于材料的化學成分，并且與結構的復雜程度、剛性，焊接方法，采用的焊接工藝等也有密切關系。 鋼的化學成分不同，可焊性也不同，一般分為四個等級 良好、一般、差和不好?？珊感暂^差 的鋼材在焊接時需要采取相應的措施 (預熱、焊接緩冷 )，以防產(chǎn)生裂紋等缺陷。對鋼的可焊性的評價方法有理論計算方法和試驗方法。 可焊性的理論計算方法： 第 19 頁 共 31 頁 根據(jù)母材和焊縫金屬的化學成分考慮某些條件 (如焊接接頭拘束度、焊縫的擴散氫含量 )。 利用經(jīng)驗公式估算產(chǎn)生熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋等傾向的大小。常用的理論計算方法： 碳當量法 冷裂紋敏感系數(shù)法 碳當量 (1)：在鋼的各種化學元素中，對可焊性影響最大的是碳，所以常用鋼中含碳量的多少作為判別鋼材可焊性的主要標志。鋼中含碳量越高，可焊性越差 。鋼中除碳元素以外，其它元 素如錳、鎳、鉻、銅、鉬等根據(jù)它們對鋼的淬硬和焊接熱影響的大小折合成相當?shù)奶荚睾?，稱為碳當量。用 CE 表示，并以此來判別可焊性的好壞 。 碳當量 (2)：用碳當量方法確定鋼的可焊性，具有快捷、經(jīng)濟等優(yōu)點，但一般只能作出一個大致的定性估計，不能定量地斷定鋼材全面的可焊性。 確定碳當量的公式很多，每一公式都有一定 的前提和適用范圍，很難通用。 國際焊接學會 (IIW)推薦的碳當量公式為： W(C)當量 =w(c)+w(Mn)/6+w(Cr)+w(Mo)+w(V)/5+w(Ni)+w(Cu)/15(%) 碳當量 (3):根據(jù)經(jīng)驗： C當量＜ %時，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，可焊性良好。在一般的焊接工藝條件下，焊件不會產(chǎn)生裂縫，但對厚大工件或低溫下焊接時應考慮預熱。 C 當量 =%～ %時，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，可焊性較差。焊前工件需要適當預熱，焊后應注意緩冷，要采取一定的焊接工藝措施才能防止裂縫。 C當量＞ %時，鋼材塑性較低，淬硬傾向很強，可焊性不好。焊前工件必須預熱到較高溫度，焊接時要采取減少焊接應力和防止開裂的工藝措施，焊后要進行適當?shù)臒崽幚?，才能保證焊接接頭質量。 碳當量 (4)：用碳當量判斷 可焊性只是近似估計，不能完全代表材料的可焊性 對于某些碳當量較高，可焊性差的材料，在采取一定的工藝措施后，同樣能得到滿意的焊接接頭，所以可焊性差的材料也是可以焊接的。 所謂鋼材的可焊性只是相對一定條件下而言的 可焊性試驗：用新材料制造焊接產(chǎn)品，為了解其在焊接中可能出現(xiàn)的問題，以及應采取的工藝措施，使用前應進行可焊性試驗。 第 20 頁 共 31 頁 從能否適應焊接加工并獲得具有一定使用性能的焊接接頭角度，可焊性試驗包含四方面內容： 檢查焊縫金屬抵抗產(chǎn)生熱裂紋的能力。 檢查焊縫及熱影響區(qū)金屬抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力。 檢查焊接接頭抗脆性斷裂 的能力。 檢查焊接接頭的使用性能。 可焊性試驗目的： 具體地說，可焊性試驗可達到以下目的： 選擇適用于基本金屬的焊接材料； 確定合理的工藝規(guī)范和工藝方法 (如焊接電流，電弧、電壓、焊接速度、預熱溫度、熱處理方法等 )； 確定新材料的適應性并做出評價； 摸清焊接接頭金屬產(chǎn)生裂紋的敏感程度和焊接對材料韌性的影響以及焊接接頭性能。 可焊性試驗方法：按其試驗手段可分為直接法和間接法兩類 按試驗內容可分為抗裂性試驗、接頭性能試驗和工藝適應性試驗。 抗裂性試驗的目的在于了解材料焊接后產(chǎn)生裂紋的傾向，通過改變焊接條件可初步提 出減少或防止裂紋的工藝措施。 接頭性能試驗的目的是通過對焊接接頭部位的塑性和韌性進行試驗，為焊接產(chǎn)品在使用中安全可靠、為設計和施工提供依據(jù)。 II 可焊性試驗 用新材料制造焊接產(chǎn)品，為了解其在焊接中可能出現(xiàn)的問題，以及應采取的工藝措施，使用前應進行可焊性試驗 從能否適應焊接加工并獲。得具有一定使用性能的焊接接頭角度，可焊性試驗包含四方面內容： 檢查焊縫金屬抵抗產(chǎn)生熱裂紋的能力； 檢查焊縫及熱影響區(qū)金屬抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力； 檢查焊接接頭抗脆性斷裂的能力； 檢查焊接接頭的使用性能。 第 21 頁 共 31 頁 可焊性試驗目的：具體地說， 可焊性試驗可達到以下目的： 選擇適用于基本金屬的焊接材料； 確定合理的工藝規(guī)范和工藝方法 (如焊接電流，電弧、電壓、焊接速度、預熱溫度、熱處理方法等 )； 確定新材料的適應性并做出評價； 摸清焊接接頭金屬產(chǎn)生裂紋的敏感程度和焊接對材料韌性的影響以及焊接接頭性能。 可焊性試驗方法：按其試驗手段可分為直接法和間接法兩類 按試驗內容可分為抗裂性試驗、接頭性能試驗和工藝適應性試驗。 抗裂性試驗的目的在于了解材料焊接后產(chǎn)生裂紋的傾向，通過改變焊接條件可初步提出減少或防止裂紋的工藝措施。 接頭性能試驗的目的是通過對焊接接頭 部位的塑性和韌性進行試驗，為焊接產(chǎn)品在使用中安全可靠、為設計和施工提供依據(jù)。 可焊性試驗結論： 工藝適應性試驗主要是根據(jù)實際施工條件而設計的，如多次重復焊，碳弧氣刨，定位焊等方法 在可焊性試驗時不能以一種試驗方法的結果，輕易得出可焊性的結論。 必須分析具體產(chǎn)品的材質和結構特點，選用合適的試驗方法，比較試驗和產(chǎn)品之間的差別，然后再對試驗結果進行分析，得出結論。 八 ． 焊接應力與焊接變形 焊接應力與變形產(chǎn)生的原因 (1)不受外界約束的桿件 在自由狀態(tài)下均勻加熱和均勻冷卻，不會有任何內應力，也不會有殘余應力與變形， 在焊接中利用這個基本原理，以減小和消除焊接應力與變形，如鑄鐵和鑄鋼件的焊件，焊前將焊件均勻地加熱到高溫，并在焊后造成均勻冷卻的條件，則在焊件中的應力和變形很小， (2) 有約束的均勻加熱 不許伸長，可自由縮短，桿不彎曲變形 熱伸長 △l ，相當壓短 △l ， σT=E△l / l 第 22 頁 共 31 頁 若 σT ＜ σS, 為彈性變形，冷卻后無殘余應力和變形 若 σT ＞ σS, 為彈塑性變形，冷卻后有殘余變形而無殘余應力 (3) 桿件兩端固定 桿件不能自由伸長或縮短，冷卻后有殘余應力而無變形。去除固定取下后同 (4)不均勻加熱引起應力與變形 ， 三板相關， 加熱中間 ， 加熱區(qū)：高溫受壓、冷卻后受拉。其他部位相反 (5)焊接時的變形與應力 焊接的應力與變形與 2的情況基本一致，只是焊接時，溫度均勻分布更為復雜，且熱源是移動的，金屬的局部不均勻加熱和冷卻、工件剛性以及焊縫金屬的組織變化是造成焊接應力和變形的基本原因。 (6)焊接時的約束條件 結構的相互作用對焊接的應力與變形有影響，根據(jù)焊接時限制構件膨脹和收縮的情況，可將約束條件分為外界固定、相互變形和構件內部各部分之間變形等三類。在剛性很大的胎架上焊接剛性較小的構件，多半屬于外界固定約束，用定位焊裝配的結構，焊接時受 到的是相互變形的約束，在板面上與堆焊屬于典型的內部各部分之間變形的約束。 常見的焊接應力有： 1)縱向應力； 2)橫向應力； 3)厚度方向應力。常見的焊接變形有： 1)縱向收縮變形； 2)橫向收縮變形； 3)角變形； 4)彎曲變形； 5)扭曲變形； 6)波浪變形。針對這些不同種類的焊接變形和應力分布，追溯根源，具體進行研究控制。 I焊接變形的控制措施 全面分析各因素對焊接變形的影響，掌握其影響規(guī)律，即可采取合理的控制措施。 焊縫截面積是指熔合線范圍內的金屬面積。焊縫面積越大，冷卻時收縮引起的塑性變形量 越大，焊縫面積對縱向、橫向及角變形的影響趨勢是一致的，而且是起主要的影響，因此，在板厚相同時，坡口尺寸越大，收縮變形越大。 一般情況下，熱輸入大時，加熱的高溫區(qū)范圍大，冷卻速度慢，使接頭塑性 第 23 頁 共 31 頁 變形區(qū)增大。 影響 多種焊接方法的熱輸入差別較大，在建筑鋼結構焊接常用的幾種焊接方法中，除電渣以外，埋弧焊熱輸入最大，在其他條件如焊縫斷面積等相同情況下，收縮變形最大，手工電弧焊居中， CO2氣體保護焊最小。 在焊接熱輸入、焊縫截面積、焊接方面等因素條件相同時， 不同的接頭形式對縱向、橫向、角變形量有不同的影響。常用的焊縫形式有堆焊、角焊、對接焊。 1)表面堆焊時，焊縫金屬的橫向變形不但受到縱橫向母材的約束，而且加熱只限于工件表面一定深度而使焊縫的收縮同時受到板厚、深度、母材方面的約束，因此，變形相對較小。 2)T 形角接接頭和搭接接頭時，其焊縫橫向收縮情況與堆焊相似，其橫向收縮值與角焊縫面積成正比，與板厚成反比。 3)對接接頭在單道 (層 )焊的情況下，其焊縫橫向收縮比堆焊和角焊大，在單面焊時坡口角度大，板厚上、下收縮量差別大，因而角變形較大。 雙面焊時情況有所不同，隨 著坡口角度和間隙的減小，橫向收縮減小，同時角變形也減小。 1)橫向