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正文內(nèi)容

船體建造工藝培訓(xùn)[1](參考版)

2024-08-07 21:57本頁面
  

【正文】 圖11a表示薄板原始的變形情況,錘擊時錘擊部位不能是突起的地方,這樣結(jié)果只能朝反。 如何利用機械矯正法矯正焊接殘余變形?利用手工錘擊或機械壓力矯正焊接殘余變形的方法叫機械矯正法。為此焊前將梁放在兩個相距很近的支墩上,見圖10b,首先焊接梁的下部兩條直焊縫,由于梁的自重和焊縫的收縮,將使梁產(chǎn)生彎曲變形,焊畢,將支墩置于兩頭,并使梁反身擱置,隨后焊接梁的上部,由于支墩是置于梁的兩頭,梁的自重彎曲變形與第一次相反,不僅如此,上部焊縫的收縮變形方向也與下部焊縫收縮變形的方向相反,因此焊后梁的彎曲變形得以控制,見圖10c。 利用焊件本身的質(zhì)量在焊接過程中產(chǎn)生的變形來抵消焊接殘余變形的 法稱為自重法。散熱法不適用于焊接淬硬性較高的材料。圖9b是將焊件浸入水中進行焊接(常用于小容器焊接)。 如何利用散熱法和自重法來控制焊接殘余變形?⑴散熱法另外,剛性固定法將使焊接接頭中產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力,所以對于一些抗裂性較差的材料應(yīng)該慎用。采用壓鐵防止薄板焊后的波浪變形見圖8。11在薄殼結(jié)構(gòu)上,有時需在殼體上焊接支承座之類的零件,焊后殼體往往發(fā)生塌陷,為此,可以在焊前將支承座周圍的殼壁向外頂出,然后再進行焊接見圖7c。例如,為了防止對接接頭產(chǎn)生的角變形,可以預(yù)先將對接處墊高,形成反向角變形見圖7a。10⑶跳焊法⑵逆向分段退焊法 如何利用合理的焊接方向來控制焊接殘余變形?為控制焊接殘余變形而采用的焊接方向,有以下幾種:⑴長焊縫同方向焊接 因為先焊焊縫的變形大,故焊縫少的一側(cè)先焊時,使它產(chǎn)生較大的變形,然后再用另一側(cè)多的焊縫引起的變形來加以抵消,就可以減少整個結(jié)構(gòu)的變形。但對稱焊接不能完全消除變形,因為焊縫的增加,結(jié)構(gòu)剛度逐漸增大,后焊的焊縫引起的變形比先焊的焊縫小,雖然兩者方向相反,但并不能完全抵消,最后仍將保留先焊焊縫的變形方向。如圖4所示工字梁,當總體裝配好后先焊焊縫2,然后焊接4,焊后就產(chǎn)生上拱的彎曲變形。 如何利用合理的焊接順序來控制焊接殘余變形?⑴對稱焊縫采用對稱焊接圖5b所示的方案由于焊縫1離中性軸距離較大,所以彎曲變形較大,而圖5a所示的焊縫1的位置幾乎與上蓋板截面中性軸重合,所以對整個結(jié)構(gòu)的彎曲變形沒有影響。若采用圖4b所示的邊裝邊焊順序進行生產(chǎn),焊后要產(chǎn)生較大的上拱彎曲變形;若采用圖4c所示的整裝后焊順序,就可有效地減少彎曲變形的產(chǎn)生。1)結(jié)構(gòu)截面對稱、焊縫布置對稱的焊接結(jié)構(gòu),采用先裝配成整體,然后再按一定的焊接順序進行生產(chǎn),使結(jié)構(gòu)在整體剛性較大的情況下焊接,能有效地減少彎曲變形。7如果構(gòu)件的角變形沿長度上分布不均勻和縱向有錯邊,則往往會產(chǎn)生扭曲變形。⑵扭曲變形此外,當焊件上的幾條角焊縫靠得很近時,由每角焊縫所引起的角變形連貫在一起也會形成波浪變形,見圖2。 焊后構(gòu)件產(chǎn)生形似波浪的變形稱為波浪變形。 試述波浪變形和扭曲變形產(chǎn)生的原因。低碳鋼對接接頭在自由狀態(tài)下,焊后角變形的實驗值,見表7。電渣焊縫由于焊縫厚度均勻,所以焊后焊件基本上不產(chǎn)生角變形。焊接時,由于焊接區(qū)沿板材厚度方向不均勻的橫向收縮而引起的回轉(zhuǎn)變形稱為角變形見圖1b。5如果焊縫集中在中性軸下方(或下方焊縫較多)則焊件焊后將產(chǎn)生上拱彎曲變形;相反如果焊縫集中在中性軸上方(或上方焊縫較多),則焊件焊后將產(chǎn)生下凹彎曲變形。4表5低碳鋼對接接頭、T形接頭和搭接接頭的橫向收縮變形量,見表表4。 試述焊縫的橫向收縮變形量及其計算。 (mm/m)對接焊縫連續(xù)角焊縫間斷角焊縫~~0~注:表中所表示的數(shù)據(jù)是在寬度大約為15倍板厚的焊縫區(qū)域中的縱向收縮變形量,適用于中等厚度的低碳鋼板。表2當焊縫位于焊件的中性軸上或數(shù)條焊縫分布在相對中性軸的對稱位置上,焊后焊件將產(chǎn)生縱向收縮變形,其焊縫位置見表1。2 焊后,焊件殘留的變形稱為焊接殘余變形。 試述焊接殘余變形的種類。 弧 弧 珠光體耐熱鋼焊接材料的選用鋼具體選用,見表12。 號需熱處理厚度(mm)焊后高溫回火溫度(℃)15CrMo12Cr1MoV20CrMo12Cr2MoWVB12Cr3MoVSiTiB>10>6任何厚度任何厚度任何厚度680~700720~760720~760760~780740~78019表11焊后熱處理溫度應(yīng)避免在350~500℃溫度區(qū)間內(nèi)進行,因珠光體耐熱鋼在該溫度區(qū)間內(nèi)有強烈的加火脆性現(xiàn)象。⑶焊后熱處理⑵焊后緩冷 預(yù)熱是焊接珠光體耐熱鋼的重要工藝措施。由于珠光體耐熱鋼中含有一定量的Cr、Mo和其它一些合金元素,所以熱影響區(qū)會產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織,低溫焊接或焊接剛性較大的結(jié)構(gòu)時,易形成冷裂紋。 試述珠光體耐熱鋼的焊接工藝。焊接-70℃工作的09Mn2V及09MnTiCuRe鋼焊接-70℃%Ni鋼焊接-90℃%Ni鋼焊接-100℃工作的06MnNb、%Ni鋼低溫用鋼焊后可進行消除應(yīng)力熱處理,以降低焊接結(jié)構(gòu)的脆斷傾向。表10焊接時,為避免焊縫金屬及熱影響區(qū)形成粗晶組織而降低低溫韌性,要求采用小的焊接線能量,焊接電流不宜過大,宜用快速多道焊以減輕焊道過熱,并通過多層焊的重熱作用細化晶粒,多道焊時要控制層間溫度不得過高,如焊接06MnNbDR低溫用鋼時,層間溫度不得大于300℃。 號 低溫容器用鋼的牌號及成分鋼對低溫用鋼的主要要求是應(yīng)保證在使用溫度下具有足夠的塑性及抵抗脆性破壞的能力。 試述低溫用鋼的焊接工藝。手弧焊及埋弧焊接頭進行消除焊接殘余應(yīng)力的高溫回火處理,回火溫度比一般鋼材回火溫度低30℃左右。4)焊后應(yīng)進行熱處理。但焊接線能量不能過小,否則焊接接頭易出現(xiàn)淬硬組織和降低韌性。2)焊接材料的選用,見表7。對于剛度較大的接頭,預(yù)熱溫度應(yīng)提高至180~230℃。18MnMoNb鋼的屈服點等于490MPa(屬于490MPa級鋼),由于碳及合金鋼元素的含量都較高,所以淬火硬傾向及冷裂傾向均比16Mn鋼大。16 `(mm)不同氣溫下的預(yù)熱溫度計(℃)16以上16~2425~4040以上不低于-10℃不預(yù)熱,-10℃以下預(yù)熱100~150℃不低于-5℃不預(yù)熱,-5℃以下預(yù)熱100~150℃不低于0℃不預(yù)熱,0℃以下預(yù)熱100~150℃均預(yù)熱100~150℃16Mn鋼埋弧焊時H08MnA焊絲配合焊劑HJ431(開I形坡口對接)或H10Mn2焊絲配合焊劑HJ431(中板開坡口對接),當需焊接厚板深坡口焊縫時,應(yīng)選用H08MnMoA焊絲配合焊劑HJ431。表816Mn鋼手弧焊時應(yīng)選用E50型焊條,如堿性焊條E501E5016,對于不重要的結(jié)構(gòu),也可選用酸性焊條E500E5001。但由于16Mn鋼的淬硬傾向比低碳鋼稍大,所以在低溫下(如冬季露天作業(yè))或在大剛性、大厚度結(jié)構(gòu)上焊接時,為防止出現(xiàn)冷裂紋,需采取預(yù)熱措施。16Mn鋼屬于碳錳鋼,%~%,屈服點等于343MPa(強度級別屬于343MPa級)。H10Mn2MoAH10Mn2MoVAH10Mn2NiMoAH08Mn2SiMoA15HJ350HJ250SJ101H08MnMoAH08Mn2MoA15MnVN15MnVNCu15MnVTiRe441E55E60SJ431H10Mn2HJ431HJ360H10MnMoH08Mn2MoVAH10MnMoH08Mn2MoVA16MnNb392E50E55HJ430HJ431開I形坡口對接H08MnA中板開坡口對接H10Mn2H10MnSiHJ431HJ360表714對于厚壁容器、高剛性的焊接結(jié)構(gòu)以及一些在低溫、耐蝕條件下工作的構(gòu)件,焊后應(yīng)及時進行消除應(yīng)力的高溫回火,其目的是消除焊接殘余應(yīng)力,改善組織。⑶后熱及焊后熱處理如15MnVN鋼的焊接線能量應(yīng)控制在40~45kJ/cm以下。焊接含碳量偏高的16Mn鋼時,為降低淬硬傾向,焊接線能量應(yīng)偏大一點。⑵焊接線能量的選擇但預(yù)熱會惡化勞動條件,使生產(chǎn)工藝復(fù)雜化,過高的預(yù)熱溫度還會降低接頭韌性。⑴預(yù)熱13⑷粗晶區(qū)脆化電渣焊時,若母材的含碳量偏高并含鎳時,電渣焊縫中可能會出現(xiàn)呈八字形分布的熱裂紋。⑶熱裂紋例如,材料為18MnMoNb鋼壁厚115mm的一大型容器,由于預(yù)熱溫度不夠,焊后在熱影響區(qū)形成大量冷裂紋。⑵冷裂紋 含碳時較少、強度級別較低的鋼種,如09Mn09Mn2Si、09MnV鋼等,淬硬傾向很小。強度級別較低的低合金高強鋼,如300~400MPa級,由于鋼中合金元素含量較少,其焊接性良好,接近于低碳鋼。1214式中,化學(xué)元素都表示該元素在鋼中的質(zhì)量分數(shù),計算時,元素含量均取其成分范圍的上限。 4 5 40 24 NiSi Mn 155 CE(IIW)=C + ── + ───── + ─── (質(zhì)量分數(shù))(%)6 Cr+Mo+v 低合金高強鋼的碳當量如何計算?低合金高強鋼碳當量的計算公式目前以國際焊接學(xué)會(IIW)所推薦的CE和日本JIS標準所規(guī)定的Ceq應(yīng)用最為廣泛,其計算公式為Mn3)焊后焊件必需保溫緩冷,并立即送入爐中在650℃進行消除應(yīng)力熱處理。⑶焊接工藝1)由于高碳鋼零件為了獲得高硬度和耐磨性,材料本身都需經(jīng)過熱處理,所以焊前應(yīng)先進行退火,才能進行焊接。 由于高碳鋼的抗拉強度大都在675MPa以上,所以常用的焊條型號為E701E6015,對構(gòu)件結(jié)構(gòu)要求不高時可選用E501E5015焊條。常用于制造需要更硬度或耐磨的部件和零件,其焊接工作主要是焊補修復(fù)。⑴焊接性10消除應(yīng)力的回火溫度為600~650℃。⑸焊后熱處理⑷焊接工藝參數(shù) 將焊件盡量開成U形坡口式進行焊接。 條件許可時優(yōu)先選用堿性焊條。若焊件太大,整體預(yù)熱有困難時,可進行局部預(yù)熱,局部預(yù)熱的加熱范圍為焊口兩側(cè)各150~200mm。 預(yù)熱有利于減低中碳鋼熱影響區(qū)的最高硬度,防止產(chǎn)生冷裂紋,這是焊接中碳鋼的主要工藝措施,預(yù)熱還能改善接頭塑性,減小焊后殘余應(yīng)力。 試述中碳鋼的焊接工藝要點。10E4303,E4301E4316,E4315E5016,E5015E5016,E5015特殊情況下,中碳鋼焊接時可采用鉻鎳不銹鋼焊條,如E0191016(A102)、E019105(A107)、E1231316(A302)、E1231315(A307)、E2262116(A402)、E2262115(A407)等,因奧氏體焊縫金屬的塑性良好,可以減小焊接接頭應(yīng)力,即使焊件焊前不預(yù)熱,也可避免熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋。103534064515E4303,E4301E4316,E4315E5016,E5015E5016,E501555ZG340~340~~很差1540310600E4316,E4315E5016,E501545ZG310~570~~較差221845270530 號焊件含碳量(%)焊接件焊件力學(xué)性能(≥)選用焊條型號σs(MPa)σb(MPa)δ(%)ф(%)αK(J)不要求等強度要求等強度35ZG270~500~~一般表6個別情況下,也可采用鈦鈣型和鈦鐵礦型酸性焊條,但此時應(yīng)采取嚴格的工藝措施,如焊前預(yù)熱、減少熔合比(降低焊縫含碳量)等。 中碳鋼焊接時,如何正確地選用焊條?中碳鋼的焊接目前大都采用手弧焊。這種裂紋在弧坑處更為敏感,分布在焊縫中的熱裂紋于是與焊縫的魚鱗狀波紋線相垂直,見圖1。%左右而仍按焊接低碳鋼常用的工藝施焊時,在熱影響區(qū)可能會產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織,易于開裂,即形成冷裂紋。%而含錳量不高時,焊接性良好。 試述中碳鋼的焊接性。 低碳鋼金屬結(jié)構(gòu)低溫焊接的預(yù)熱溫度焊件厚度(mm)在各種氣溫下的預(yù)熱溫度<3031~5051~70不低于-30℃時不預(yù)熱;低于-30℃時預(yù)熱100~150℃不低于-10℃時不預(yù)熱;低于-10℃時預(yù)熱100~150℃不低于0℃時不預(yù)熱;低于0℃時預(yù)熱100~150℃表5管道、壓力容器低溫焊接時的預(yù)熱溫度見表5。6)盡可能不在低溫條件下進行彎板、矯正和裝配焊件。4)整條焊縫應(yīng)盡量連續(xù)焊完,避免中斷。2)采用低氫或超低氫焊接材料。6 電渣焊熔池溫度比埋弧焊低,所以焊劑中的硅、錳還原作用弱,應(yīng)選用含錳、含硅量較高的焊絲。藥芯焊絲選用牌號為YJ502YJ506YJ506YJ5064。 劑Q234H08AHJ430HJ431Q255H08AQ275H08MnA120H08A,H08MnAHJ430HJ431HJ33025H08MnA,H10Mn220g,22gH08MnA,H08MnSi,h10Mn220RH08MnA⑶CO2焊絲的選用 號焊 低碳鋼埋弧焊焊絲與焊劑的匹配選用鋼 低碳鋼埋弧焊時焊絲和焊劑的匹配選用,見表3。 件Q235E4313,E4303,E4301,E4320,E4311E4316,E4315(E5016,E5015)一般不預(yù)熱Q255一般不預(yù)熱Q275E4316,E4315E5016,E5015厚板結(jié)構(gòu)預(yù)熱150℃以上0120E4303,E4301,E4320,E4311E4316,
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