【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 熔孔，然后慢慢將熔池鐵水向后帶出 10～ 15 mm，在坡口側(cè)停弧，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(shí)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(fù)的缺陷，當(dāng)弧坑還在紅熱狀態(tài)時(shí)，在熔池下方 10～ 15 mm 處斜坡上引弧，并焊至收弧處，此時(shí)弧坑溫度逐步升高，應(yīng)將焊條沿著預(yù)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(dòng)，然后恢復(fù)正常焊接，這個(gè)階段關(guān)鍵要點(diǎn)是焊條運(yùn)送要到位，更換焊條要快，觀察熔孔要準(zhǔn)，手勢(shì)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(jié)束后，用角向砂輪機(jī)把接頭不平處打磨干凈，利用電弧吹力對(duì)焊縫兩側(cè)形成挖 掘作用，有效地防止夾渣產(chǎn)生，運(yùn)條采用斜鋸齒形擺動(dòng)，焊條在坡IZl 兩側(cè)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(diǎn)，應(yīng)相互錯(cuò)開 10～ 15 mm，填充焊完成后，焊縫應(yīng)低于母材 1～ 2 mm，以利于蓋面層 第 17 頁(yè) 共 31 頁(yè) 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(zhì)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(yùn)條法沿水平方向施焊，當(dāng)焊條擺動(dòng)到坡口邊緣時(shí)，應(yīng)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(yùn)條法運(yùn)條，后半圈收口方法將焊條運(yùn)條至收口部位的待焊區(qū)域尖端時(shí)，使熔池逐個(gè)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(yīng)做到平整，熄弧前應(yīng)填滿弧坑。 總結(jié)： (1)焊縫外觀經(jīng) CCS 中國(guó)船級(jí)社、 ABS 美國(guó)船級(jí)社、 DNN挪威船級(jí)社驗(yàn)船師檢驗(yàn)，結(jié)果符合船規(guī)技術(shù)要求。 (2)焊縫內(nèi)部質(zhì)量按照 JB47302021(無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)， 100％ RT探傷， II級(jí)合格。 (3)進(jìn)行側(cè)彎試驗(yàn)，取 4 塊試樣，在驗(yàn)船師 監(jiān)督下，試樣彎曲角度 180 度，完好、無(wú)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(jié)構(gòu)型式條件下，獲得優(yōu)質(zhì)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(nèi)涵： 1 結(jié)合性能 ：金屬焊接時(shí)對(duì)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(yùn)行的能力。 可焊性的含義： 通常把金屬在焊接時(shí)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(biāo)。 可 焊性好的材料，通常不需采用附加工藝措 施就能獲得沒(méi)有焊接缺陷，而有良好機(jī)械性能的焊接接頭。金屬材料可焊性涉及的內(nèi)容：首先決定于金屬本身的性質(zhì)，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(yè) 共 31 頁(yè) 接頭形式、結(jié)構(gòu)復(fù)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(duì)冶金過(guò)程和結(jié)晶過(guò)程的適應(yīng)性。熱可焊性－在一定工藝條件下，近縫區(qū)金屬對(duì)熱作用的適應(yīng)能力。 熔池中的金屬與熔渣和氣相間發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，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(zhì)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(jié)晶時(shí)，成分偏析及結(jié)晶方向等原因可能導(dǎo)致熱裂紋。 被焊金屬的性質(zhì)對(duì)其冶金可焊性很重要焊接材料、焊接方法、保護(hù)條件以及其它工藝措施對(duì)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(jī)械性能的變化，導(dǎo)致產(chǎn)生冷裂紋、晶粒長(zhǎng)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(xué)成分、熱處理過(guò)程和焊接時(shí)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(yù)熱溫度等。 可焊性是相對(duì)比較的概念：把材料在焊接時(shí)形成裂縫的傾向及焊接接頭性能變壞的傾向作為評(píng)定材料可焊性的主要指標(biāo)。 可焊性好的材料，在焊接時(shí)不需要采用其它工藝措施 (如預(yù)熱、緩冷、后熱等 )，就能獲得無(wú)焊接缺陷，并且有良好機(jī)械性能的接頭。 絕對(duì)不能焊接的材料是沒(méi)有的，可焊性是相對(duì)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(xué)成分，并且與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、剛性，焊接方法，采用的焊接工藝等也有密切關(guān)系。 鋼的化學(xué)成分不同，可焊性也不同，一般分為四個(gè)等級(jí) 良好、一般、差和不好?？珊感暂^差 的鋼材在焊接時(shí)需要采取相應(yīng)的措施 (預(yù)熱、焊接緩冷 )，以防產(chǎn)生裂紋等缺陷。對(duì)鋼的可焊性的評(píng)價(jià)方法有理論計(jì)算方法和試驗(yàn)方法。 可焊性的理論計(jì)算方法： 第 19 頁(yè) 共 31 頁(yè) 根據(jù)母材和焊縫金屬的化學(xué)成分考慮某些條件 (如焊接接頭拘束度、焊縫的擴(kuò)散氫含量 )。 利用經(jīng)驗(yàn)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(jì)算方法： 碳當(dāng)量法 冷裂紋敏感系數(shù)法 碳當(dāng)量 (1)：在鋼的各種化學(xué)元素中，對(duì)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(biāo)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(duì)鋼的淬硬和焊接熱影響的大小折合成相當(dāng)?shù)奶荚睾浚Q為碳當(dāng)量。用 CE 表示，并以此來(lái)判別可焊性的好壞 。 碳當(dāng)量 (2)：用碳當(dāng)量方法確定鋼的可焊性，具有快捷、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，但一般只能作出一個(gè)大致的定性估計(jì)，不能定量地?cái)喽ㄤ摬娜娴目珊感浴? 確定碳當(dāng)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(guó)際焊接學(xué)會(huì) (IIW)推薦的碳當(dāng)量公式為： W(C)當(dāng)量 =w(c)+w(Mn)/6+w(Cr)+w(Mo)+w(V)/5+w(Ni)+w(Cu)/15(%) 碳當(dāng)量 (3):根據(jù)經(jīng)驗(yàn)： C當(dāng)量＜ %時(shí)，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(huì)產(chǎn)生裂縫，但對(duì)厚大工件或低溫下焊接時(shí)應(yīng)考慮預(yù)熱。 C 當(dāng)量 =%～ %時(shí)，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(dāng)預(yù)熱，焊后應(yīng)注意緩冷，要采取一定的焊接工藝措施才能防止裂縫。 C當(dāng)量＞ %時(shí)，鋼材塑性較低，淬硬傾向很強(qiáng)，可焊性不好。焊前工件必須預(yù)熱到較高溫度，焊接時(shí)要采取減少焊接應(yīng)力和防止開裂的工藝措施，焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，才能保證焊接接頭質(zhì)量。 碳當(dāng)量 (4)：用碳當(dāng)量判斷 可焊性只是近似估計(jì)，不能完全代表材料的可焊性 對(duì)于某些碳當(dāng)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(duì)一定條件下而言的 可焊性試驗(yàn)：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(wèn)題，以及應(yīng)采取的工藝措施，使用前應(yīng)進(jìn)行可焊性試驗(yàn)。 第 20 頁(yè) 共 31 頁(yè) 從能否適應(yīng)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(yàn)包含四方面內(nèi)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(yàn)?zāi)康模? 具體地說(shuō)，可焊性試驗(yàn)可達(dá)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(yù)熱溫度、熱處理方法等 )； 確定新材料的適應(yīng)性并做出評(píng)價(jià)； 摸清焊接接頭金屬產(chǎn)生裂紋的敏感程度和焊接對(duì)材料韌性的影響以及焊接接頭性能。 可焊性試驗(yàn)方法：按其試驗(yàn)手段可分為直接法和間接法兩類 按試驗(yàn)內(nèi)容可分為抗裂性試驗(yàn)、接頭性能試驗(yàn)和工藝適應(yīng)性試驗(yàn)。 抗裂性試驗(yàn)的目的在于了解材料焊接后產(chǎn)生裂紋的傾向，通過(guò)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(yàn)的目的是通過(guò)對(duì)焊接接頭部位的塑性和韌性進(jìn)行試驗(yàn)，為焊接產(chǎn)品在使用中安全可靠、為設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。 II 可焊性試驗(yàn) 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(wèn)題，以及應(yīng)采取的工藝措施，使用前應(yīng)進(jìn)行可焊性試驗(yàn) 從能否適應(yīng)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(yàn)包含四方面內(nèi)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(yè) 共 31 頁(yè) 可焊性試驗(yàn)?zāi)康模壕唧w地說(shuō)， 可焊性試驗(yàn)可達(dá)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(yù)熱溫度、熱處理方法等 )； 確定新材料的適應(yīng)性并做出評(píng)價(jià)； 摸清焊接接頭金屬產(chǎn)生裂紋的敏感程度和焊接對(duì)材料韌性的影響以及焊接接頭性能。 可焊性試驗(yàn)方法：按其試驗(yàn)手段可分為直接法和間接法兩類 按試驗(yàn)內(nèi)容可分為抗裂性試驗(yàn)、接頭性能試驗(yàn)和工藝適應(yīng)性試驗(yàn)。 抗裂性試驗(yàn)的目的在于了解材料焊接后產(chǎn)生裂紋的傾向，通過(guò)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(yàn)的目的是通過(guò)對(duì)焊接接頭 部位的塑性和韌性進(jìn)行試驗(yàn)，為焊接產(chǎn)品在使用中安全可靠、為設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。 可焊性試驗(yàn)結(jié)論： 工藝適應(yīng)性試驗(yàn)主要是根據(jù)實(shí)際施工條件而設(shè)計(jì)的，如多次重復(fù)焊，碳弧氣刨，定位焊等方法 在可焊性試驗(yàn)時(shí)不能以一種試驗(yàn)方法的結(jié)果，輕易得出可焊性的結(jié)論。 必須分析具體產(chǎn)品的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用合適的試驗(yàn)方法，比較試驗(yàn)和產(chǎn)品之間的差別，然后再對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論。 八 ． 焊接應(yīng)力與焊接變形 焊接應(yīng)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(huì)有任何內(nèi)應(yīng)力，也不會(huì)有殘余應(yīng)力與變形， 在焊接中利用這個(gè)基本原理，以減小和消除焊接應(yīng)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(yīng)力和變形很小， (2) 有約束的均勻加熱 不許伸長(zhǎng)，可自由縮短，桿不彎曲變形 熱伸長(zhǎng) △l ，相當(dāng)壓短 △l ， σT=E△l / l 第 22 頁(yè) 共 31 頁(yè) 若 σT ＜ σS, 為彈性變形，冷卻后無(wú)殘余應(yīng)力和變形 若 σT ＞ σS, 為彈塑性變形，冷卻后有殘余變形而無(wú)殘余應(yīng)力 (3) 桿件兩端固定 桿件不能自由伸長(zhǎng)或縮短，冷卻后有殘余應(yīng)力而無(wú)變形。去除固定取下后同 (4)不均勻加熱引起應(yīng)力與變形 ， 三板相關(guān)， 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(shí)的變形與應(yīng)力 焊接的應(yīng)力與變形與 2的情況基本一致，只是焊接時(shí)，溫度均勻分布更為復(fù)雜，且熱源是移動(dòng)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(yīng)力和變形的基本原因。 (6)焊接時(shí)的約束條件 結(jié)構(gòu)的相互作用對(duì)焊接的應(yīng)力與變形有影響，根據(jù)焊接時(shí)限制構(gòu)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(gòu)件內(nèi)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(gòu)件，多半屬于外界固定約束，用定位焊裝配的結(jié)構(gòu)，焊接時(shí)受 到的是相互變形的約束，在板面上與堆焊屬于典型的內(nèi)部各部分之間變形的約束。 常見的焊接應(yīng)力有： 1)縱向應(yīng)力； 2)橫向應(yīng)力； 3)厚度方向應(yīng)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(duì)這些不同種類的焊接變形和應(yīng)力分布，追溯根源，具體進(jìn)行研究控制。 I焊接變形的控制措施 全面分析各因素對(duì)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(nèi)的金屬面積。焊縫面積越大，冷卻時(shí)收縮引起的塑性變形量 越大，焊縫面積對(duì)縱向、橫向及角變形的影響趨勢(shì)是一致的，而且是起主要的影響，因此，在板厚相同時(shí)，坡口尺寸越大，收縮變形越大。 一般情況下，熱輸入大時(shí)，加熱的高溫區(qū)范圍大，冷卻速度慢，使接頭塑性 第 23 頁(yè) 共 31 頁(yè) 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(jié)構(gòu)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(hù)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(shí)， 不同的接頭形式對(duì)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(duì)接焊。 1)表面堆焊時(shí)，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(shí)受到板厚、深度、母材方面的約束，因此，變形相對(duì)較小。 2)T 形角接接頭和搭接接頭時(shí)，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(duì)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(shí)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(shí)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(shí)角變形也減小。 1)橫向