焊接技術(shù)總結(jié)

焊接技術(shù)小結(jié)

一、焊接材料的選用1、選擇焊條的基本要點(diǎn)1.1同種鋼材焊接時(shí)焊條選用

1.1.1考慮焊縫金屬力學(xué)性能和化學(xué)成分1.1.2考慮焊接構(gòu)件使用性能和工作條件1.1.3考慮焊接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及受力條件1.1.4考慮焊接施工條件和經(jīng)濟(jì)效益1.2異種鋼焊接時(shí)焊條選用

1.2.1強(qiáng)度級別不同的碳鋼+低合金鋼（或低合金鋼+低合金高強(qiáng)鋼）

可按兩者之中強(qiáng)度級別較低的鋼材選用焊條。但是，為了防止焊接裂紋，應(yīng)按強(qiáng)度級別較高、焊接性較差的鋼種確定焊接工藝，包括焊接規(guī)范、預(yù)熱溫度及焊后熱處理等。1.2.2低合金鋼+奧氏體不銹鋼

應(yīng)按照熔敷金屬化學(xué)成分限定的數(shù)值來選用焊條，一般選用鉻和鎳含量較高的、塑性和抗裂性較好的0Cr25Ni13型奧氏體鋼焊條，以避免因產(chǎn)生淬硬組織而導(dǎo)致裂紋，但應(yīng)按焊接性較差的不銹鋼確定焊接工藝。

1.2.3不銹鋼復(fù)合板

應(yīng)考慮對基層、覆層、過渡層的焊接要求選用三種不同性能的焊條。對基層（碳鋼或低合金鋼）的焊接，選用相應(yīng)強(qiáng)度等級的結(jié)構(gòu)鋼焊條；覆層直接與腐蝕介質(zhì)接觸，應(yīng)選用相應(yīng)成分的奧氏體不銹鋼焊條；關(guān)鍵是過渡層（即覆層與基層交界面）的焊接，必須考慮基體材料的稀釋作用，應(yīng)選用鉻和鎳含量較高、塑性和抗裂性好的0Cr25Ni13型奧氏體鋼焊條。1.3焊條選用也可以按以下簡單的經(jīng)驗(yàn)原則（1）等強(qiáng)度原則（2）同成分原則（3）抗裂紋原則（4）抗氣孔原則（5）低成本原則

（6）等韌性原則（7）焊件厚度原則

1.4各類焊條的使用注意要點(diǎn)

J421、J422、J423、J424、J422Fe焊條。按照一般使用焊條的操作方法，不會發(fā)生什么特殊問題，但必須注意以下幾點(diǎn)：要保持適當(dāng)弧長，通常為2~3mm，過長易產(chǎn)生氣孔、咬邊等惡化焊縫質(zhì)量；焊條擺動(dòng)寬度一般只能相當(dāng)于焊條直徑的3倍，最多不得超過4倍；避免使用大的焊接電流，否則容易產(chǎn)生氣孔和咬邊。這類焊條焊前一般不必烘干。二、預(yù)熱

1.焊前預(yù)熱的主要作用

1.1預(yù)熱能減緩焊后的冷卻速度，有效防止裂紋的產(chǎn)生

適當(dāng)延長800~500℃區(qū)間的冷卻速度，有利于焊縫金屬中擴(kuò)散氫的逸出，避免產(chǎn)生氫致裂紋，同時(shí)也可減少焊縫及熱影響區(qū)的淬硬程度，提高焊接接頭的抗裂性

1.2預(yù)熱可降低焊接應(yīng)力

均勻的局部預(yù)熱或整體預(yù)熱，可以減少工件各部分的溫度差（也稱為溫度梯度），這樣，一方面降低了焊接應(yīng)力，另一方面降低了焊接應(yīng)變速率，從而有利于避免產(chǎn)生焊接裂紋1.3預(yù)熱可以降低焊接結(jié)構(gòu)的約束度

預(yù)熱對降低角接接頭的約束度尤為明顯，隨著預(yù)熱溫度的提高，裂紋發(fā)生率下降

1.4預(yù)熱還可以提高焊接生產(chǎn)率

由于工件具有了比較高的初始溫度，再吸收較少的熱量即可達(dá)到熔化溫度，可以提高焊接速度。

1.5注意事項(xiàng)：

1）不同鋼號相焊時(shí)，預(yù)熱溫度按要求較高的鋼號選取

2）采取局部預(yù)熱時(shí)，應(yīng)防止局部應(yīng)力過大。預(yù)熱的范圍為焊縫兩側(cè)各不小于焊件厚度的3

倍范圍，且不小于100mm3）需要預(yù)熱的焊件在整個(gè)焊接過程中的溫度應(yīng)不低于預(yù)熱溫度

4）當(dāng)用熱加工法下料、開坡口、清根、開槽或施焊臨時(shí)焊縫時(shí)，亦須考慮預(yù)熱要求三、后熱

1.1加速擴(kuò)散氫的逸出，防止產(chǎn)生延遲裂紋

后熱特別對防止強(qiáng)度等級較高的低合金鋼和約束較大的焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生延遲裂紋十分有效，所以后熱也稱消氫處理1.2有利于降低預(yù)熱溫度

后熱的溫度及保溫時(shí)間與工件厚度有關(guān)，一般后熱的溫度取200~350℃，保溫不低于0.5h。由于在熱處理的過程中可以達(dá)到除氫的目的，所以焊后要立即進(jìn)行熱處理的焊件就不需要再進(jìn)行后熱處理。但是如果焊后不能立即進(jìn)行熱處理而焊件又必須除氫時(shí)，則需焊后立即做后熱處理，否則，有可能在熱處理之前的放置期內(nèi)產(chǎn)生延遲裂紋四、焊后熱處理

1.焊接熱處理的目的

1）降低或消除焊接殘余應(yīng)力

2）消除焊接熱影響區(qū)的淬硬組織，改善焊接接頭組織與性能

3）促使殘余氫逸出，有利于防止延遲裂紋，如500MPa級且有延遲裂紋傾向的低合金結(jié)構(gòu)鋼4）提高結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性

5）增強(qiáng)構(gòu)件抵抗應(yīng)力腐蝕的能力

五、減小焊接殘余應(yīng)力的措施

減少焊接殘余應(yīng)力和改善殘余應(yīng)力的分布可以從設(shè)計(jì)和工藝兩個(gè)方面來解決問題，如果設(shè)計(jì)時(shí)考慮的周到，往往比單純從工藝上解決問題要方便的多。如果設(shè)計(jì)不合理，單純從工藝措施方面是難以解決問題。因此，在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)要盡量合理制定減小焊接應(yīng)力和改善焊接應(yīng)力的設(shè)計(jì)方案，在制造過程中再采取一些必要的工藝措施，使焊接應(yīng)力降到最低程度。

1、設(shè)計(jì)措施

在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)考慮采取合適的辦法來減少焊接殘余應(yīng)力。用以限制焊接殘余應(yīng)力的主要設(shè)計(jì)原則有以下幾點(diǎn)。1）使焊縫長度盡可能最短2）使板厚盡可能最小3）使焊腳盡可能最小

4）斷續(xù)焊縫與連續(xù)焊縫相比，優(yōu)先選用斷續(xù)焊縫5）角焊縫與對接焊縫相比，優(yōu)先選用角焊縫

6）采用對接焊縫連接的構(gòu)件應(yīng)（在垂直焊縫方向上）具有較大的可變形長度7）復(fù)雜構(gòu)件最好采用分部件組合焊接

2、工藝措施

1）合理選擇裝配和焊接順序，調(diào)整殘余應(yīng)力分布。結(jié)構(gòu)的裝配順序?qū)�殘余�?yīng)力的影響較大2）縮小焊接區(qū)與結(jié)構(gòu)整體之間的溫差

3）降低接頭局部的約束度4）錘擊焊縫

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焊接裂紋處理技術(shù)在紅葉二級電站二號岔管裂紋處理中的實(shí)踐

李光明

中國水利水電第十工程局機(jī)電安裝分局四川都江堰

摘要：紅葉二級電站鋼管和岔管是現(xiàn)場制作。二號岔管的裂紋是現(xiàn)場組裝焊接后產(chǎn)生的，經(jīng)有效的處理保證了質(zhì)量并通過水壓試驗(yàn)檢驗(yàn)。經(jīng)三年多的發(fā)電運(yùn)行證明，該岔管裂紋處理技術(shù)是成功的。關(guān)鍵詞：焊接裂紋岔管處理技術(shù)參數(shù)實(shí)踐一、工程概況

紅葉二級電站位于四川省阿壩藏族自治州理縣雜古腦河下游。電站主要由攔河大壩、壓力引水系統(tǒng)和發(fā)電廠房組成。發(fā)電廠房為地面式廠房，裝機(jī)容量3×48KW。電站引水壓力鋼管水頭260米，主管直徑3.6米。三臺機(jī)組設(shè)置兩個(gè)岔管，岔管為月牙式，月牙肋板厚90mm，材質(zhì)16Mn，A、B錐管板厚40mm，材質(zhì)16Mn。二、岔管裂紋原因

紅葉水電站二號岔管制造在焊接完退火熱處理后，復(fù)查時(shí)發(fā)現(xiàn)的裂紋，裂紋位置在二號岔管的岔頂部，見圖二所示。裂紋長320mm，深（離焊縫表面）18mm，沿月牙梁與B錐支管相連焊縫熔合線上，對裂紋性質(zhì)分析，屬于延遲裂紋。裂紋是焊縫危害性最大的一種缺陷。焊接裂紋除了降低焊接接頭的強(qiáng)度外，還因裂紋的末端有一個(gè)尖銳的缺口，將引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中促使裂紋的發(fā)展和破壞。該部應(yīng)力集中，焊接位操作困難，是焊接缺陷中最難處理的缺陷。

A錐裂紋B錐管壁與月牙肋板連接焊縫C錐肋板月牙B錐側(cè)B錐月牙肋板2#岔管結(jié)構(gòu)示意圖(圖一)2#岔管B錐側(cè)裂紋示意圖(圖二)

產(chǎn)生裂紋的主要原因：

1〉焊接接頭存在較大的淬硬傾向；2〉焊縫金屬中有較高的氫含量；3〉焊縫存在較大的焊接拘束應(yīng)力；4〉焊接位置差，熔合質(zhì)量不佳。三、焊接裂紋處理技術(shù)：

針對焊接裂紋的性質(zhì)和特點(diǎn)，制定有效的返修工藝措施及焊接工藝參數(shù)。

1〉設(shè)置止裂孔，在裂紋兩端15mm處鉆Ф8mm直徑小孔，深20mm（超過缺陷根部），用以阻止裂紋在處理過程中擴(kuò)展。

2〉焊前準(zhǔn)備：制定處理措施，焊工挑選及考核，施焊環(huán)境控制。3〉焊接工藝：

a、缺陷清除方式及處理坡口的設(shè)計(jì)〈碳弧氣刨后需對表面氧化層進(jìn)行清除〉；

b、根據(jù)母材選擇抗裂性能較好的電焊條，并經(jīng)嚴(yán)格的烘焙工藝；

c、焊接工藝參數(shù)及焊接層次安排見下表及圖三：

參名數(shù)稱層數(shù)道數(shù)一道二道三道四道五道焊條直徑（mm）44444焊接電流（A）170165165160160電弧電壓焊接速度線能量極性（V）（cm/min）（Kj）21~2222~2322~2322~2322~23一層二層三層四層五層反接反接反接反接反接10886617.9222.8322.8329.4429.44d、環(huán)境溫度保證在＞10℃；e、預(yù)熱，預(yù)熱溫度控制在100120℃；f、層間溫度：控制在6090℃；h、后熱：后熱溫度控制在250350℃保溫時(shí)間為1小時(shí)；

615101413958123247111B錐管壁月牙肋板g、應(yīng)力消除：采用錘擊法。4〉焊接檢驗(yàn)與試驗(yàn)：

采用無損探傷，超聲波100%檢查，焊后24小時(shí)一次，48小時(shí)一次；

采用水壓試驗(yàn)，工作壓力的1.25倍。四、紅葉二號岔管裂紋處理程序

焊接層次及道數(shù)排列示意圖(圖三)成立紅葉二級電站二號岔管裂紋處理領(lǐng)導(dǎo)小組，由焊接工程師、項(xiàng)目總工程師、經(jīng)驗(yàn)豐富的焊接高級合格焊工、探傷和焊接質(zhì)檢人員組成。水電十局安裝分局對紅葉二級電站二號岔管焊接裂紋處理工作十分重視，要求一次性處理成功。處理程序如下：

發(fā)生岔管裂紋事故事故原因分析事故情況調(diào)查分析預(yù)防措施制定確定處理方案方案實(shí)施過程控制檢查、試驗(yàn)裂紋事故處理結(jié)論資料保存

五、紅葉二號岔管裂紋處理結(jié)果：

1〉嚴(yán)格按紅葉二號岔管裂紋處理措施方案實(shí)施，挑選有經(jīng)驗(yàn)的合格焊工現(xiàn)場培訓(xùn)考試，并加強(qiáng)過程控制。施焊后探傷100%合格，48小時(shí)復(fù)查100%合格。

2〉二號岔管整體水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.25倍即3.19Mpa（2.55MPa×1.25=3.19MPa）一次成功。

3〉紅葉二級電站已于201*年12月發(fā)電至今已三年多，岔管未出現(xiàn)異�，F(xiàn)象，證明裂紋處理方案和方法是成功的。

二00五年十月十日

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