选择合适的施工工艺确保焊接质量

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：埋弧焊多用于大型构件的长焊缝平位焊接，尤其适用于焊缝填充量较大的厚板焊接。钨极氩弧焊熔深浅，熔敷速度小，焊接生产率较低，其焊接时需采用防风措施；由于惰性气体较贵，故生产成本较高。熔化极气体保护焊与焊条电弧焊相比受环境制约较大，在室外操作需采用防风措施。此外，还要综合考虑焊件的材料与结构特点及其焊接质量的要求。

1.焊接方法的选择

目前常用的焊接方法有焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊（TIG焊）、熔化极气体保护焊、等离子弧焊和螺柱焊等。

（1）焊条电弧焊焊条电弧焊设备简单，操作方便灵活，适应性强，可达性好，不受场地和焊接位置的限制，在焊条能达到的地方一般都能施焊。焊条电弧焊可焊金属材料广，除难熔金属或极易氧化的金属外，大部分工业用的金属材料均能施焊。但是焊条电弧焊劳动条件差，熔敷速度慢，生产率低。

一般说来，在焊接结构上有很多短的或不规则的、具有各种空间位置及其他不易实现机械化或自动化焊接的焊缝，最适合采用焊条电弧焊，对于单件或小批量的焊接产品也都采用焊条电弧焊，在安装或修理部门因焊接位置不定，焊接工作量相对较小的，也往往采用焊条电弧焊。

（2）埋弧焊埋弧焊是在自动或半自动下完成焊接的，与焊条电弧焊或其他焊接方法相比，具有生产率高，焊接质量高、节省焊接材料和能源、劳动条件好等优点。

但是埋弧焊主要用于平焊位置的焊接，其他位置埋弧焊因装置过于复杂未被应用。其灵活性和灵敏性不如焊条电弧焊等，特别是短焊缝埋弧焊的效率低，且小电流焊接电弧不稳定。由于焊接时用的辅助装置较多。如焊剂的输送和回收装置，焊接衬垫、引弧板和引出板；焊丝的去污、锈和缠绕装置等，有时还需与焊接工装配合才能使用。

埋弧焊多用于大型构件的长焊缝平位焊接，尤其适用于焊缝填充量较大的厚板焊接。

（3）钨极氩弧焊钨极氩弧焊焊接工艺性好，电弧燃烧稳定，无飞溅，焊后不需去渣，焊缝成形美观，能进行全位置焊接，是实现单面焊双面成形的理想焊接方法。钨极氩弧焊能进行脉冲焊接，减少焊接热输入，很适于薄板或对热敏感材料的焊接。

钨极氩弧焊熔深浅，熔敷速度小，焊接生产率较低，其焊接时需采用防风措施；由于惰性气体较贵，故生产成本较高。

从生产效率考虑，钨极氩弧焊适于焊接薄板，如发动机叶片、散热片，管接头和壳体等。另外，为了保证焊接质量，重要厚壁构件（如压力容器、管道等）对接焊缝的根部熔透焊道或其他结构窄间隙焊缝的打底焊道有时也采用钨极氩弧焊。

（4）熔化极气体保护焊熔化极气体保护焊的焊接效率高，熔深比焊条电弧焊大。焊接厚板时可以采用较低的焊接电流和较快的焊接速度，其焊接变形小。

熔化极气体保护焊与焊条电弧焊相比受环境制约较大，在室外操作需采用防风措施。其半自动焊枪比焊条电弧焊的焊钳重，不轻便，操作灵活性不如焊条电弧焊。设备较复杂，对使用和维护要求高。

熔化极气体保护焊应用范围很广，采用不同的保护气体可以焊接各种金属。焊接适应性较好，可以进行全位置焊接，焊接效率比焊条电弧焊高。

2.焊接电源的选择

选择焊接电源一般应遵循以下原则：

（1）必须满足焊接工艺与技术提出的要求每一种弧焊方法都有其工艺特点，对电源的空载电压、输出电流的类型、外特性形状、动特性和焊接参数的调节范围等有着不同的要求，只有满足这些要求才能确保焊接过程的顺利进行并取得好的焊接质量。

（2）应能获得好的经济效果在满足工艺要求的前提下应选择高效节能、结构轻巧灵便、维修容易、造价低廉的弧焊电源。

（3）应符合现场的使用条件新选用的弧焊电源必须能适应现场的工作环境、水与电供应条件、机械化与自动化水平、操作人员的技术素质等情况。

焊接电源的选择是在焊接方法确定之后进行的，选择者事前应充分掌握各种弧焊方法对电源的基本要求，以及各类弧焊电源的基本特点，务必使供求协调一致。此外，还要综合考虑焊件的材料与结构特点及其焊接质量的要求。

3.焊前预热与层间温度的选择

焊前的预热温度主要根据钢材的焊接性试验结果来确定。但随着焊件的形状和尺寸以及焊接条件的改变，还应该综合考虑以下因素：所焊焊件的实际含碳量和碳当量；焊件的大小、厚度及拘束度；焊接方法与实际焊接参数；现场工作环境，工作条件；环境温度、焊件的冷却条件等。

焊前预热温度的选择比较复杂，对于高拘束度焊件，较恶劣的冷却条件应适当提高预热温度。当使用扩散氢含量很低的焊接材料时，可适当降低预热温度，当工作条件较差时，可选择较低的预热温度，而在焊后应立即作低温后热处理以补偿焊前预热温度的不足。

4.焊后热处理的选择

焊后热处理是将焊件整体或局部加热到一定的温度，并保温一段时间然后炉冷或空冷的一种热处理工艺。通过焊后热处理可以有效地降低焊接残余应力，软化淬硬部位，促使氢的逸出，改善焊缝和热影响区的组织和性能，提高接头的塑性和韧性，稳定结构的尺寸等。常用的焊后热处理方法有消除应力退火、正火、正火加回火、淬火加回火（调质处理）等。

采用焊后热处理工艺时应注意以下问题：

1）对含有一定数量的V、Ti或Nb合金元素的低合金钢，应避免在600℃左右长时间保温，否则会出现材料强度升高，而塑性、韧性明显下降的回火脆性现象。

2）焊后消除应力退火，一般应比母材的回火温度的低30～60℃。

3）对含有一定数量的Cr、Mo、V、Ti、Nb等合金元素的一些低合金钢焊接结构，消除应力退火时应防止产生再热裂纹。

4）焊后热处理过程中要注意防止结构变形。

5）焊后热处理一般安排在焊缝无损检测合格后进行。

6）焊件是否进行焊后热处理应根据焊件的材料、厚度、结构的刚度、焊接方法、焊件的性能和使用场合等确定。一般在下列情况下要考虑进行焊后热处理：

①母材强度级别较高，产生延迟裂纹倾向较大的低合金钢。

②处在低温下工作的压力容器及其他焊接结构，特别是在脆性转变温度以下使用的压力容器。

③承受交变载荷，要求具有抗疲劳强度的构件。

④大型压力容器和锅炉。

⑤有应力腐蚀和焊后要求尺寸稳定的结构。

5.焊后消除应力的方法

（1）机械拉伸法机械拉伸法是对有残余内应力的焊接结构进行加载，使焊接压缩塑性变形区得到拉伸，从而减少由焊接引起的局部压缩塑性变形量，使内应力降低。在确定加载压力时，必须充分估计工作时可能出现的各种附加应力，务必使加载时的应力高于实际工作时的应力。

（2）温差拉伸法温差拉伸法是在焊缝两侧各用一个适当宽度的氧乙炔火焰加热，在焰炬后一定距离处进行喷水冷却。焰炬和喷水管以相同速度向前移动，这样可形成一个两侧高，焊缝区低的温度场。两侧的金属因受热膨胀就对温度较低的焊缝区进行拉伸，使之达到产生拉伸塑性变形，从而消除内应力。如果参数选用适当，则可取得较好的效果。温差拉伸法对于焊缝比较规则、厚度又不大（＜40mm）的板、壳结构具有一定的实用价值。

（3）机械振动法用机械振动法消除焊接残余应力，就是通过在焊件上安装振荡器带动焊件振动，使焊接残余应力释放，从而降低焊接残余应力或使应力重新分布。机械振动法消除焊接残余应力时，振荡器的安装位置及焊件的支撑位置十分关键，一般振荡器要安装在焊件振动的波峰处，这样可以最大程度地释放能量，波峰和波节的位置可以采用撒沙子或凭手感的方法确定。不要将振荡器安装在焊件的薄板部位，以防振动过程中开裂，大型构件一般要根据具体情况更换几个安装位置进行振动。

选择合适的施工工艺确保焊接质量

相关推荐