焊接工艺论文范文
时间：2023-03-26 19:19:45
导语：如何才能写好一篇焊接工艺论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
1．1焊接接头的型式及特征柔板尺寸为（11000×1200×22）mm，最大变形挠度为800mm。由于柔板主体既要有较高的强度又要有足够的韧性，故材料选用抗拉强度大于800MPa的T－1钢；由于铸钢件力学性能的各向异性并不显著，且此部位需要流线型造型，因此与柔板连接的底座选择铸钢件，为满足强度要求选用14mm厚的ZG310－570；采用T型接头、单V型坡口、金属焊接位置为平角焊的接头形式。
1．2基材的焊接性分析T－1钢是一种低合金高强钢，其抗拉强度大于800MPa，并含有一定量的合金元素及微合金化元素。其焊接性不同于碳钢，主要体现在热影响区组织与性能的变化对焊接热输入比较敏感和淬硬倾向大，易产生冷裂纹。ZG310－570是一种中碳钢，淬硬倾向较大，在热影响区容易产生低塑性的马氏体组织，当焊件刚性较大或焊接材料、工艺参数选择不当时，容易产生冷裂纹。根据国际焊接学会推荐的碳当量CE（IIW）计算公式和日本JIS标准（适用规定：低碳调质低合金高强钢）T－1钢的碳当量计算公式，计算得出ZG310－570铸钢的碳当量为0．81，T－1钢的碳当量为0．53。这说明这两种钢材焊接时易于淬硬，若焊接工艺选用不当，热影响区易形成硬而脆的马氏体组织，使接头的塑韧性下降，耐应力腐蚀性能恶化，产生冷裂纹的倾向增加。因此需预热，且需采用较小的热输入。
1．3焊丝和焊接方法的选择T－1和ZG310－570组织分类都属于珠光体钢，它们的热物理性能没有很大差别，仅是合金化程度不同。为获得优质的焊接接头，一般按照异种钢合金化程度较高的钢来选择金属焊接方法和制定焊接工艺。碳（或碳当量）是决定珠光体钢在焊接时淬火倾向的主要因素，一般应按异种钢中碳（或碳当量）最少的钢来选择金属焊接材料。其焊前预热或焊后热处理的工艺参数按异种钢合金化程度较高者选用。由于低碳调质钢焊后一般不进行热处理，故选择焊接材料时要求焊缝金属在焊态下具有接近母材的力学性能。但在特殊情况下，如结构刚度或拘束度很大、冷裂纹难以避免时，必须选择熔敷金属强度比母材稍低的金属焊接材料作填充金属。综上所述，焊丝选用ER50－6，因T－1钢为调质状态，只要加热温度超过回火温度，其性能就会发生变化。因此焊接时因热作用使热影响区的局部强度和韧性下降是不可避免的。强度级别越高，这个问题越突出，所以对焊后不再进行调质处理的柔板应选择能量密度较大的焊接方法，如熔化极气体保护焊。
1．4T－1钢的抗裂试验、预热温度和层间温度的确定因T－1钢的合金化程度较高，所以抗裂试验、预热温度和层间温度的确定由T－1钢决定。又因T－1钢易出现冷裂纹，因此采用“斜Y型坡口焊接裂纹试验方法”测试T－1钢最低预热温度和最高层间温度。将T－1板加工至选用厚度，焊丝选用ER50－6，直径为Φ1．2mm，保护气体为CO2，电流为240A，电压为32V，焊接速度为28cm／min。试验选取预热温度为120℃，未出现裂纹。实际工作中采用预热温度＞130℃。为防止组织发生变化，预热温度不得大于220℃，层间温度也应控制在＜220℃。施焊过程中未发现裂纹。
1．5T－1与ZG310－570异种钢的焊接工艺焊前采用火焰预热，预热温度最小为100℃，金属焊接时层间温度控制在最大200℃，采用纯度大于99％的CO2混合气体保护焊焊接，流量为15L／min～20L／min。焊丝为ER50－6，金属焊接的打底电流为120A～150A，电压为18V～20V，焊接速度为10cm／min～15cm／min；填充盖面电流为240A～270A，电压为25V～27V，焊接速度为30cm／min～50cm／min。采用多层多道焊。
2T－1与ZG310－570异种金属焊接接头的性能分析
T－1与ZG310－570异种金属焊接接头熔敷金属的化学成分，与焊丝的化学成分相比，熔敷金属的化学成分并未出现明显的变化，且熔敷金属中C、P和S的含量较低。表5为熔敷金属的力学性能，从表中可以看出熔敷金属的各项力学性能符合实际生产中的使用要求。
3结论
篇2
第一，门角焊缝的设计性能等级高，但是其结构形式不仅使得门角焊缝处应力集中，而且存在交叉焊缝，焊接过程中由于过大的应力集中，容易出现焊接裂纹，严重降低焊缝质量。第二，门角焊缝为HV坡口形式，55°的坡口，坡口清理工作困难，打底焊时如果清理不干净，很容易产生未焊透和未熔合缺陷。上门角与车顶边梁的焊缝为PD（仰角焊）焊接位置，焊工操作难度大，焊接质量难以保证；下门角与底架边梁内侧焊缝焊接时，焊缝在地板平面上，焊工蹲在地板上焊接，难以观察焊接熔池，这些因素都增加了焊缝缺陷的产生。第三，门角设计结构复杂，焊缝存在90°拐角，由于坡口深度较大，导致焊缝金属在拐角处难以填满，需要点焊添加焊缝金属，使得焊缝表面成形不美观，同时容易产生焊瘤、裂纹等缺陷。
2.门角焊接工艺制定
（1）门角焊接环境要求
铝合金材料焊接过程中，要求环境温度≥10℃，相对湿度≤60%，而且应在防风、防雨的室内进行焊接。门角是车体结构中的重要组成部分，它的焊接质量关系到整车的焊接性能，应尽量在满足条件的环境中焊接。在门角焊接时，应特别注意湿度的影响，每次焊接前测量环境的相对湿度，如果湿度值超出焊接要求，应进行焊前的工作试件试验，经过检测合格，确定湿度对焊缝质量的影响在可以接受的范围内时，再进行门角的焊接。
（2）门角焊缝坡口准备及清理
门角焊缝为（10+8）mm的HV坡口形式，10mm厚的板上开55°坡口，焊接间隙2~3mm，即垫板伸出长度2~3mm。装配时保证焊缝间隙，可以提高焊枪的可达性，减少焊接裂纹和根部焊缝未熔合等缺陷。焊缝装配好后，应使用丙酮清理焊缝坡口及其周边20mm范围内区域，去除铝合金表面的油污、灰尘等杂质，避免焊接缺陷的产生。铝合金表面有一层致密的氧化膜，它可以吸收水分，焊接时容易产生氢气孔，需要去除。氧化膜去除时，为避免工具被油污污染，先使用丙酮擦拭铝合金表面，然后用钢丝刷打磨，严禁使用砂轮片打磨。因为使用砂轮片打磨不仅不能去除氧化膜，反而会将氧化膜带进母材金属，增加了焊接时气孔、夹渣等缺陷产生的几率。如果使用硬砂轮片打磨，还会让其他杂质如硫元素进入焊缝，从而导致焊接热裂纹。另外，铝合金表面氧化膜形成的速度很快，焊缝坡口清理完成后，应立即进行焊接，防止打磨过的焊缝再次氧化。
（3）门角焊缝组装要求
门角在总成焊接时，已经和侧墙立柱焊在一起，与侧墙模块以整体的形式到总成台位上进行焊接。门角焊缝为HV形式的角接接头，由于采用这种接头形式，电弧不易穿透焊缝根部，常常将氧化膜留在焊缝中，造成未焊透、夹渣等焊接缺陷，所以门角焊缝对组装的要求很高，必须按照焊接工艺卡片中的要求，保证合理的焊接间隙，使根部焊道焊透。调整并测量好侧墙模块的组装尺寸和门角焊接间隙后，使用总成工装上的夹紧定位装置对部件进行固定。侧墙模块与底架边梁和车顶边梁为插接形式，由于底架和车顶都会预置一定的挠度，来保证总成时的组装要求，所以侧墙模块上还需使用下拉装置，车顶上采用拉紧带对侧墙与底架和车顶边梁组装的间隙进行调整，保证门角焊缝的间隙在2~3mm。门角的正确组装，还关系到后面门封条与门角及边梁的正确组装精度，所以要严格要求，确保准确的组装。车体各部件组装工作全部完成后，要对各焊接部位进行定位焊固定，保证焊缝位置和焊缝间隙，门角定位焊形式如图2所示。
（4）门角焊接顺序
合理的焊接顺序能够减少焊接变形，有效防止焊接裂纹。门角焊接时，先焊门角与底架边梁外侧的焊缝，再焊内侧焊缝。由于焊前门角已经与侧墙立柱焊接在一起，总成时立柱与底架边梁也需要焊接，而且接头形式与门角和底架边梁的一样，所以可以将两条焊缝作为一条进行焊接，从而减少焊接缺陷和提高作业效率。门角与底架边梁的焊缝分为四层完成焊接，先进行打底焊，从中间向两边焊接，收弧点不要停在交叉焊缝上，接着完成填充层和盖面层的焊接。需要注意的是，填充层和盖面层焊接时，应严格控制焊缝层间温度，做好层间焊缝清理，接头处应进行修理，圆滑过渡，减小焊缝应力集中和焊接缺陷。外侧焊缝完成后，进行内侧焊缝的焊接。门角与车顶边梁的焊接过程同与底架边梁焊接，只是焊接位置为PD，焊接时注意控制焊枪角度和弧长，减少焊接缺陷。
（5）门角焊接预热及层间温度控制
铝合金焊接时，当板厚达到8mm以上时，需要进行焊前预热。预热时间对铝合金强度的影响很大，生产过程中，要严格控制预热时间，一般采用快速集中的热源进行预热，如丙烷火焰预热。由于铝合金的热导率较大，所以预热温度应控制在70~90℃之间，不要超过120℃，层间温度控制在100℃以下。如果预热温度过高，除了焊工的作业环境恶劣以外，还有可能对铝合金的合金性能造成影响，出现接头软化现象，形成不好的焊缝外观。另外，层间温度过高，也会使焊缝产生热裂纹的几率增加。
（6）选择合适焊接参数
影响铝合金焊接的主要参数是焊接热输入，因为铝合金的导热系数是钢的3倍多，散热很快，在相同的焊接速度下，需要比焊接钢材更大的焊接热输入量。如果热输入量不足，会导致熔深不够、未熔合及焊接裂纹等缺陷。焊接时采用左焊法，焊枪角度控制在80°～90°之间，焊枪角度过大时，保护气体会不充分，造成气孔和裂纹缺陷；过小时，电弧推力将铝液吹到熔池前端，使得电弧不能直接作用于母材金属，有可能造成未熔合缺陷。另外，在仰焊（PD）时，由于液态铝的表面张力很小，焊接熔池容易出现“下沉”现象，造成焊缝成形不好。为了避免这一现象，仰焊时尽量采用短弧焊接，压低电弧，获得窄而小的焊缝，同时要提高焊接速度，防止烧穿现象，正常的焊缝如图4所示。合理的焊接参数如附表所示。
3.结语
篇3
根据生产车间的焊接设备及焊接人员的实际状况，对其进行了补充和改进，对焊接材料进行了化验分析（各项要求都符合标准参数指标），并查阅了相关的焊接方面的经验资料，重新确定了冷却器筒体在不同焊接方法下各种焊材、母材（冷却器筒体标准产品采用Q235B钢板）以及焊接电流之间的最佳匹配关系。
1.1当采用手弧焊时，确定的焊条直径与工件板厚、焊条直径与焊接电流的关系为：
1.1.1焊条直径与筒体板厚的关系
焊条直径一般根据工件板厚选择，开坡口的多层焊的第一层及非平焊位置焊接应采用直径较小的焊条。采用手弧焊时，焊条直径与板厚的关系，如表1所示。
1.1.2焊条直径与焊接电流的关系
在实际焊接过程中，焊接电流是手弧焊的主要工艺参数。焊接电流太大时，焊条尾部会发红，部分涂层失效或崩落，机械保护效果变差，会造成气孔、咬边、烧穿等焊接缺陷，还会使接头热影响区晶粒粗大，焊接接头的延性下降。焊接电流太小时，会造成未焊透、未熔合、气孔和夹渣等缺陷。采用手弧焊时，焊条直径与焊接电流之间的关系，如表2所示。
1.2当采用自动气体保护焊时，确定了焊丝直径与工件板厚、焊丝直径与焊接电流的关系。
1.3确定了坡口型式、尺寸以及板厚的关系
当筒体焊接接头型式为对接接头时，板厚≤4mm，用I型坡口，采用单面焊，保证焊透；板厚＞4~20mm，为了保证焊缝有效厚度或焊透，可加工成Y形坡口；板厚＞20mm时，应采用双Y形坡口。当筒体焊接接头型式为角焊缝接头时，板厚＞10mm，可加工成Y形坡口；坡口根部的直边为钝边，其作用是避免烧穿，根部间隙b的作用是保证焊透。根部间隙b与工件板厚的关系。
2新焊接工艺应用效果
根据上述确定的冷却器筒体新焊接工艺参数，对于不同型号、不同规格的冷却器，技术部门精心编制了的各种型号规格焊接作业指导书，并深入车间与工人共同探讨研究试验，试验过程中严格按照新焊接工艺参数以及焊接作业指导书进行焊接，通过一段时间的实践应用，取得了很好的效果。采用新焊接工艺前后，冷却器筒体的焊缝图片对比如下。从图1和图2的对比可以看出，采用新焊接工艺参数，按照新焊接作业指导书，焊接的冷却器筒体，其焊缝均匀、美观、饱满、牢固，焊后密封性打压试验能够一次验合格，并达到产品设计要求，在用户现场能够承受一定量的振动而焊缝不再开裂。
3结束语
篇4
关键词：压力管道，安装，质量控制
压力管道的作业一般都在室外，敷设方式有架空、沿地、埋地，甚至经常是高空作业，环境条件较差，质量控制要求较高。由于质量控制环节是环环相扣，有机结合，一个环节稍有疏忽，导致的都是质量问题。根据压力管道的施工要求，必须在人员、焊接、材料、过程检验等方面强化管理，有针对性地采取各种技术措施，才能保证压力管道的安装质量得到有效的控制。下面就有关方面进行分析阐述。
一、人员素质
对压力管道焊接而言，最主要的人员是焊接责任工程师，其次是质检员、探伤人员及焊工。
1、焊接责任工程师是管道焊接质量的重要负责人，主要负责一系列焊接技术文件的编制及审核签发。毕业论文，安装。如焊接性试验、焊接工艺评定及其报告、焊接方案以及焊接作业指导书等。因此，焊接责任工程师应具有较为丰富的专业知识和实践经验、较强的责任心和敬业精神。经常深入现场，及时掌握管道焊接的第一手资料；监督焊工遵守焊接工艺纪律的自觉性；协助工程负责人共同把好管道焊接的质量关；对质检员和探伤员的检验工作予以支持和指导，对焊条的保管、烘烤及发放等进行指导和监督。
2、质检员和探伤人员都是直接进行焊缝质量检验的人员，他们的每一项检验数据对评定焊接质量的优劣都有举足轻重的作用。因此质检员和探伤员首先必须经上级主管部门培训考核取得相应的资格证书，持证上岗，并应熟悉相关的标准、规程规范。还应具有良好的职业道德，秉公执法，严格把握检验的标准和尺度，不允许感情用事、弄虚作假。这样才能保证其检验结果的真实性、准确性与权威性，从而保证管道焊接质量的真实性与可靠性。
3、焊工是焊接工艺的执行者，也是管道焊接的操作者，因此，凡是从事压力管道焊接的焊工、必须按照现行《锅炉压力容器焊工考试规则》、《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》的规定进行考试，考试合格后，方可从事相应的焊接施工。
二、焊接
焊接是压力管道安装施工的关键过程和主要过程, 控制好焊接质量是预防产生不合格产品的重要措施。压力管道的焊接应从以下几个方面加强管理。
1、焊接工艺评定及施焊工艺：焊接技术人员应依据设计图纸，有关施工规范及现行标准，根据焊接工艺评定并结合施工现场的实际条件制定切实可行的焊接工艺指导书。施工前对焊工和管工进行技术交底，内容包括焊接材料、工艺参数、焊前预热、层间、后热、热处理的温度和时间、对焊接材料的保管、使用以及无损检测等各项要求。
2、坡口加工及清理：现场条件允许的情况下，应尽量采用等离子弧、氧乙炔等热加工方法。坡口加工完成后，必须除去坡口表明的氧化皮、油污、熔渣及影响接头质量的表面层，清除范围为坡口及其两侧母材不少于20毫米区域，并应将凹凸不平处打磨平整。毕业论文，安装。
3、定位/组对：管接头组对应在确认坡口加工、清理质量后进行。管接头的组对定位焊是保证焊接质量、促使管接头背面成形良好的关键，如果坡口形式、组对间隙、钝边大小不合适，易造成内凹、焊瘤、未焊透等缺陷。组对间隙应均匀，定位时应保证接管的内壁平齐、内壁错边量不超过管壁厚度的10%，且不应大于15毫米。如壁厚不一致，应按规定进行修磨过渡。若焊接定位板时应在焊管板角焊缝的同一方向。管件组对时应垫置牢固，并应采取措施防止焊接过程产生变形。定位焊时，应采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺，并由合格焊工施焊。
4、环境因素是制约焊接质量的重要因素之一,施焊环境应符合以下几方面条件：首先，焊接的环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和使焊工技能不受影响。当施工的环境温度低于施焊材料的最低允许温度时就应该根据焊接工艺评定提出预热要求来操作。另外,在实际焊接时的风速不应超过所选用焊接方法的相应规定值。当风速超过规定值时应备有防风设施才可安排施工。最后，如果焊件表面潮湿(例如下雨),焊工及焊件无保护措施或采取措施仍达不到要求时应停止施工作业。
三、材料管理
要提高压力管道工程的质量,首先必须从源头抓起,在材料采购、验收环节把好关。
1、工程质量创优，材料质量是基础。采购材料时，必须要求供方提品样本及出厂合格证，按规范要求进行检查验收、抽样试验，对特殊材料必须送到检测中心进行试验，合格后方可使用。凡进场的材料质量不合格者，一概拒绝验收。压力管道安装过程使用的焊料、管道材料以及其他消耗材料都必须确保符合设计图纸的要求,如材料变更或代用,必须取得原设计单位的同意并办理相关手续。
2、经检验合格的材料，现场材料员负责进行入库并对其登记上账。毕业论文，安装。有时现场某些材料规格很大，无法在库房存放，故应该选合适的露天场地存放，并做好防护工作。毕业论文，安装。毕业论文，安装。需要进库房存放的材料必须入库妥善保管，以防丢失和损坏。材料发放时，一定要核对材料的工程项目、规格、型号、材料和数量，以防有错。现场使用的焊条必须烘干，操作人员用保温桶领用，以防返潮。每一只桶内只能领用同一牌号的焊条，以防错用，且一次最多不能超过5公斤，在桶内存放时间不应超过四小时，否则必须进行重新烘干。焊丝一次领用数量不得超过最小包装，使用前应检查表面的锈蚀、油污等杂质是否清理干净。氩弧焊所用氩气纯度应不低于99.9%，且含水量不大于50ml/m3。
四、过程检验
压力管道安装时常因过程控制不力,导致施工质量不理想,因此对于压力管道施工质量的控制可以从以下几方面来进行。
(1)加强外观检验,外观检验主要包括检查管道的表面及焊缝是否有裂纹等缺陷,外观检验还包括压力管道组成件和支承件以及在压力管道施工过程中的检验。这些检验都为压力管道质量事故提出了预防的方法,使得事故及时发现并及时解决。毕业论文，安装。
(2)加强无损检测,加强无损检测主要包括加强焊缝表面和焊缝内部等方面的无损检测,无损检测主要是用于检测压力管道的表面及内部质量。另外,还需要加强硬度测定,对有热处理要求的压力管道焊缝,还应该测量焊缝及热影响区的硬度值是否符合设计要求中有关项的标准规定。
五、结束语
以上是我们在多年从事压力管道安装工程质量体系管理工作中探索和总结出来的,希望能为从事压力管道工程项目施工的管理人员提供一些参考,尽快提高压力管道工程项目的管理水平,促进压力管道管理的体系化、规范化进程。
参考文献
1、工业金属管道工程施工及验收规范（GB50235-97）；
2、张西庚.压力管道安装质量保证指南.2002.9；
3、田金柱.压力管道施工焊接质量控制[J].管道技术与设备,2008(3):46～47；
4、魏力群.压力管道安装质量管理探讨[J].科技信息,2007(19):112。
篇5
关键词：管线钢 返修根焊
中图分类号：TG441文献标识码： A 文章编号：
现代焊接技术的快速进步（珠海高栏终端段塞流捕集器项目采用了埋弧自动焊），在一定程度上为国内外专业输送管道的建设提供了保证，虽然焊接的技术不断提高，但一次合格率还无法达到100%。焊缝出现的缺陷超标情况，对管道的使用寿命产生了严重的影响，还导致管道中的输送介质出现泄露、爆炸或燃烧等事故，使人民和国家生命财产遭受极大的损失。所以，焊接返修必须引起高度重视。本文重点探讨了返修要求、焊材与焊材性能、坡口设计、焊道的返修要点、潮湿环境下的焊接工艺、建议等，以供参考。
1、返修要求
按照非裂纹性缺陷在填充焊道及焊道中产生的状况，实施的返修焊接规程必须符合相关规定且经过评定合格并取得业主同意后才能够采用。可直接返修产生在盖面焊焊道中的非裂纹缺陷，一旦返修工艺与原始的焊接工艺存在差异，或者进行返修的位置是在原来返修过的地方，使用的返修焊接规程应能够保证韧性要求和焊缝力学性能，并通过力学性能试验确定、评定是合格的，这样才能保证施工质量满足相关要求。
2、焊材与焊材性能
用于返修焊口的焊材有一定的要求，必须严格按照业主和监理批准的返修焊接工艺技术文件实施，不可以随意变动。通常选用的焊材必须相匹配于管口焊接时的焊材，且需具有较好的抗裂性能。
因段塞流捕集器制作采用较大壁厚（THK=28.6mm）和较大管径（φ=1422mm）的管线，所以焊接量也比较大，从常用的管道焊接工艺进行充分考虑，为了提高焊接效率，整个管口焊接施工采用如下的焊接工艺：①地面预制焊接采用以E5016（焊材厂商牌号LB-52U）焊条手工打底，然后用H08MnMoA（焊材厂商牌号CHW-S9）埋弧焊丝通过半自动焊进行填充、盖面。②现场安装焊接采用以E5016焊条手工打底，然后用E5515-G（焊材厂商牌号CHE557GX）焊条进行手把填充、盖面。
3、清除缺陷及制备坡口
根据缺陷的性质和部位，彻底清除缺陷时可以通过砂轮机、气刨等工具进行，清理过程中一定要把坡口两边50mm区域内以及坡口面的油锈等杂质彻底处理干净。对清理完的地方,还需要通过表面磁粉探伤进行确认,达到要求并确认合格才能够进行焊接。清除处理完缺陷后, 对返修部位用角向磨光机进行打磨，打磨后的两端及表面过渡要平缓,宽度要均匀,有利于施焊的缓坡凹槽。如现场照片所示：
4、焊道的返修要点
4.1焊接前将返修位置坡口两边100毫米区域用烤枪预热,为80-100℃预热温度, 要均匀预热坡口两边的温度。进行焊接的时候宜为不小于100℃的控制层间温度。
4.2返修实施其它焊层PCAW向下，SMAW根焊向上的返修工艺, 采用直流正接电源极性。
4.3返修的焊接要求必须对焊接工艺严格执行, 要一次性完成返修焊缝。返修工作要选择技术水平较高的、经验丰富的持证焊工实施,确保一次返修合格。同一位置焊缝返修次数要求不得超过三次, 要根据相关规定审批焊缝返修工艺技术文件。
4.4焊缝应在焊完后立即去除渣皮，飞溅物，清理干净焊缝表面，然后进行焊缝外观检查。焊缝外观应成形良好，宽度每边坡口边缘2mm为宜，角焊缝高度应符合设计规定，外形应平滑过渡。
4.5焊层之间时间间隔限制在10分钟以内。
4.6焊接环境出现大于8m/s风速，或者焊接电弧周围1m范围内的相对湿度大于90%及焊件表面遭雨淋，出现潮湿等情况，焊接必须实施有效防护手段，不然禁止开展返修作业。
5、潮湿环境下的焊接工艺
5.1在预热温度达到80-100℃的前提下，控制X65钢层间温度在120-150℃以上，在为90%RH-95%RH的环境湿度下，焊接工艺中的焊条电弧焊的焊接接头效果不好，质量不符合标准，在焊缝中产生的气孔大于标准要求的范围，对其原因进行分析主要是：在潮湿环境下，水蒸气会导致其它合金元素与铁氧化，还会导致焊缝增氢。当含有碳较多的情况下，氧和碳发生反应溶解在熔池中，产生的CO不溶于金属，在熔池凝固的过程中来不及逸出的CO气泡就会形成气孔。生成了不溶于金属的氢分子，在液态金属中产生气泡。当气泡外逸速度相比凝固速度慢的情况下，就会形成气孔在焊缝中。
5.2在预热温度为80-100℃的情况下，控制X65钢层间温度在120-150℃以上，在90%RH-95%RH的环境湿度下，焊接工艺参数和层间温度要严格控制，焊接工艺中具有较好质量的焊接接头当属药芯焊丝半自动焊。
5.3焊接管线钢的过程中，通常规定在90%RH以上的环境湿度下是不允许进行焊接施工的。通过项目组全面考虑，不断试验，在严格管理和科学试验的前提下，应用药芯焊丝半自动焊可以减少对环境湿度的要求。
6、体会及建议：
6.1虽然对焊口一次合格率的要求比较高，但返修工作是不可缺少的一个关键步骤，具有极为重要的意义。
6.1.1对于焊工来讲，焊口返修工作是一项细致而艰苦的工作。在施工过程中，有时环境特别不好，尤其是段塞流捕集器施工现场处于南方的水网区域，为了使一道焊口的返修顺利完成，焊工有时需在泥水里躺着或坐着来工作。尤其是在盛夏酷暑难当，焊工还需钻进通风条件不好的狭窄闷热的管口内实施返修作业。
6.1.2焊缝的返修工作是一项尤其复杂的系统工程，对于每一项管道工程来讲都相当重要。焊缝返修质量决定该工程的使用寿命，高超、精湛的焊口技术无疑会提高施工企业的经济和社会效益。
6.2选择进行返修工作的焊工应当具有良好的身体素质，较高的敬业精神，要不断强化培训焊工，使其返修焊口的技术水平不断提高。
6.2.1对焊工的培训与管理要加强。普遍提高焊工的技术水平，使焊口的一次合格率得以提高，降低不必要的经济损失，为单位创造更大的经济效益。
6.2.2对焊工的管理要不断加强，实施静态与动态管理相结合的措施，管理要科学，用人要合理，对有经验的老焊工要多加重视，积极选用，使其参与返修，发挥效能；对年轻焊工也要给予重任，大胆启用，使其在焊口返修工作中有所参与，从而提高技术水平。
6.2.3积极为焊口返修工作创造有利的条件，施工时质量责任人、辅助人员及设备到位必须及时，确保焊口返修工作顺利开展。
7、结束语：
通过段塞流捕集器项目对以上返修技术的实施，返修后的焊缝射线探伤和管口外观检查合格，各项性能指标都能满足相关要求，一次性合格率达到100%，这充分证明该工艺具有较高的可行性。
参考文献：
[1]《承压设备无损检测》JB/T4730-2005；
[2]《承压设备焊接工艺评定》NB/T47014-2011；
[3] 张玉芝、陶勇寅、李建军、孟庆丽：X65管线钢返修焊接工艺 [A]；石油工程焊接技术交流研讨会论文集[C]；2005年
篇6
关键词：焊接冶金学；教学内容；教学方法
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）28-0203-02
焊接是现代工业生产中不可缺少的先进制造技术，焊接工艺广泛应用于汽车、船舶、航空、航天、化工等制造行业，它是一种精确、可靠、成本低的连接金属材料工艺方法。焊接冶金学是焊接专业的主干课，主要学习金属材料在熔焊条件下，有关化学和物理冶金方面的普遍规律。在此基础上，分析各种具体条件下金属材料的焊接性，为制定合理的焊接工艺、探索提高焊接质量的新途径以提高理论依据。随着社会竞争的加剧，学生的就业压力逐渐增大，如何使学生在激烈的竞争中具有自身优势，在工作岗位上具有较高的工程素养，专业课程体系与教学方法的改革显得尤为重要。因此，对一些基本原理的掌握应更加牢固，同时，对焊接连接领域的新方法、新工艺及新材料更应快速、透彻的学习与掌握。焊接冶金学课程在培养焊接工程技术人员的过程中起着重要的作用，在整个专业教学中起着承上启下的作用，完成了本课程的学习之后，学生才开始具备对焊接知识体系的全面认识，为后续专业课程的学习奠定良好的基础，因而本课程在专业知识体系结构中占有重要的地位。因此，需要大力加强教学方法与教学手段改革，从而在教学改革中不断地提高教学效果。
焊接冶金学是焊接技术与工程专业的最重要课程之一，是其他专业课程的基础。学生在学习过程中，普遍反映学习内容较多且抽象，一些内容难于理解，不容易抓住重点等，因此学习起来比较吃力。本人在早期深入课堂，认真听取了我校及其他重点院校有经验老师的讲课，虚心向他们请教。同时，利用书店、互联网以及实际手头资料研结了大量关于教学方法、教学心理及实际教学的内容，经过几年从事该门课程的教学工作，针对上述现象与问题，在教学中进行了较深入细致的思考与探讨，进行了一系列教学改革，取得了较好的教学效果。
一、精挑细选教学内容，优化课程设置
焊接冶金学课程是焊接技术与工程专业的专业主干课程，根据我校所处的地区优势，本课程学生从事行业主要为船舶、汽车、航空等行业，为满足学校应用型工科专业工程师及卓越工程师培养目标的基本要求，在加强理论基础的同时，拓宽学生知识面，精选课程内容。
1.突出重点内容。在基础理论部分，掌握焊接的概念、分类、作用及其在工业生产中的地位与发展趋势，焊接过程中气相、熔渣与金属的作用，熔滴过渡的形式、特点及其对焊接的影响行为，焊缝形成过程及其与焊接质量的关系，焊接材料的性能特点及成分及其对焊接质量的影响规律、控制与改进的措施；常用焊接冶金原理部分讲解焊条冶金反应及分析选用，针对焊丝的应用越来越广，可能采用焊丝代替焊条，因此，此部分增加焊丝的冶金反应及分析选用。其次讲解熔池形成规律及其控制，讲解手工电弧焊、TIG焊、MIG焊、埋弧焊、CO2气体保护焊等焊接方法的特点及应用。焊接缺陷部分主要讲解各种焊接缺陷的种类、形成机理、危害及其防止措施。
2.焊接连接领域的新方法、新工艺及新材料等新知识的讲解。在注重相关基础理论知识讲解的同时，不断紧跟学科前沿，在教学内容上适当引进相关新方法、新工艺及新材料等方面的前沿知识，扩充学生的知识面。如我校成立了“高强激光智能加工装备关键技术产学研开发中心”，该中心拥有国内少有的5kw光纤激光设备及其他普通激光设备，且正在引进10kw光纤激光设备。同时，还拥有Pro-beam公司生产的加速电压为150KV，功率30KW，真空室16m3的先进电子束焊接设备。两台设备属于当今世界高端设备。另外，还拥有CMT冷金属过渡焊接设备及高速摄影仪等，通过对一些先进焊接方法及工艺的讲解，使学生对一些前沿焊接有所掌握。加强对基本的焊接理论知识的掌握。
二、改进教学方法与手段，吸引学生注意力，培养学生兴趣
1.制作多媒体课件。教学手段上采用板书和多媒体课件相结合的教学方式，特别是多媒体课件能够将一些抽象的、难于理解的知识以动画的形式展示给学生，以化静为动，化虚为实，化抽象为直观，提高教学效果。随着素质教育的深入开展，多媒体技术在教学中越来越受到欢迎。如在讲解到熔滴过渡对形式时，采用高速摄影方式拍摄整个熔滴过渡过程，以及各种工艺参数对熔滴过渡的影响。通过一些动态的多媒体课件，让学生很快掌握什么是短路过渡、大颗粒过渡、细颗粒过渡以及射流过渡等，改变工艺参数对熔滴过渡如何影响，通过高速摄影后制作的动画就能很直观的表现出来。
2.研究式教学。在学习焊接冶金学的概念和原理的同时，以大量的应用实例和工厂中的实际质量事故为线索，启发学生分析问题。积极鼓励学生参与教学，增加学生与学生、学生与老师的直接对话，增加学生的“发问”与老师“提问”。让学生自己通过阅读、观察、实验、思考、讨论及听讲等途径去独立探究，自行发现并掌握相应的原理和结论的一种方法。它的指导思想是在教师的指导下，以学生为主体，让学生自觉地、主动地探索，掌握认识和解决问题的方法和步骤，研究客观事物的属性，发现事物发展的起因和事物内部的联系，从中找出规律，形成自己的概念。如在“焊接工艺对焊接接头组织及力学性能的影响”的讲授过程中，通过一个实例：LNG储罐焊接技术研究，要求学生分析LNG储罐的服役条件和焊接要求的基础上，合理选择焊接方法、材料，拟定焊接性试验方法及相关焊接工艺，老师点评。然后学生在老师点评的基础上，作为一个大作业，由学生课后组成几个科研小组，撰写出焊接工艺的科研小论文。通过这种自主式的学习方法，大大激发了学生的学习热情和对焊接专业的兴趣，培养了学生分析问题和解决问题的科研工作能力以及科学研究的基本技巧。
3.网络教学。在不断完善原来多媒体课件的基础上，逐步融入网路教学的内容，建立课程网站，不断丰富课程网上的教学资源。教师在网上对一些重点难点进行答疑，同时网上布置作业，学生解答，老师再在网上点评。另外，老师定期在网上开展一些专题讨论活动，让学生参与到活动中，发挥他们的主观能动性。通过这样，了解学生对知识点的掌握情况，同时让学生对未听懂的部分加深理解和强化。
4.改变传统的考核模式。采用“平时+期末”的考核模式，平时成绩除完成课堂上思考题、出勤情况外，还包括研讨课对应的大论文、综合设计性试验对应的学生分析能力、动手能力及实验报告，网上互动教学对应的平时学习和作业情况等。因此，加大了对学生综合能力考核的比例，将末端控制改变为对学生学习过程的控制。
5.实践教学的充实及部分实验设计为开放性实验和创新性实验。本课程除了课堂理论教学外，还设计了大量的实践教学环节。一部分实验保留了原有的实验内容，如焊接接头的金相分析。然而，在分析过程中，课程负责人及实验室准备了大量接头的金相照片，在课程教学中集中加以对比、鉴别，使学生在短时间内通过对比不同焊接组织的形貌特点，使学生对焊接结构的组织有深入的认识及掌握。同时，部分实验设计成为开放性实验。如氩弧焊工艺参数及对焊缝成形的影响。实验室配置相关的焊接设备、材料及实验指导书，学生可以在实验室设定的时间段内随时到实验室进行实验。还有一部分试验设计成创新性试验。让学生自己设计试验，提出自己的创新思想并付诸于实验过程中，发扬学生的创新精神，训练学生的操作技能，使工艺和焊接操作技能相互促进，提高学生的焊接工艺能力。最后把实验总结学成实验论文。如，在焊条配置实验中，结合长三角焊条生产厂商产品研发需求，根据企业产品研发目标，拟定焊条配方，学生自主测试焊条的工艺性能及各类焊接缺陷，分析焊条成分与焊条工艺性能之间的关系，改进焊条成分，最后配置出企业需求的焊条成分。
在《焊接冶金学》课程教学过程中，通过整合梳理教学内容，利用先进的教学方法和教学手段，大大节约了教学时间，增加了教学信息量，扩大了学生的知识面。促进了学生思考，激发了学生潜能，学生学习积极性高；同时也改进了学生的学习方法，培养了学生的动手能力、创造能力、发现问题、运用理论知识分析问题和解决问题的能力，提高了学生的基本实验技能，受到了学生的一致好评，也为以后的专业课程实验、毕业设计及今后的工作奠定了良好基础。
参考文献：
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篇7
关键词:质量通病,PDCA循环,“米”字焊缝,技术攻关
一、工程简介
四川广元广兴续建工程是由贵阳铝镁设计研究院设计,其200KA预焙阳极铝电解槽属国内中型号的预焙电解槽,是在综合贵阳院186KA槽及国内新开发的大型预焙槽成功经验的基础上设计的。钢槽壳采用小船型结构。200KA预焙阳极铝电解槽由摇篮式钢槽壳、行架立柱、阳极提升机构、密封罩、小盒夹具等部件组成,其中摇篮式钢槽壳是本课题研究的主要对象。
钢结构焊接材料选用依据施工图,检验执行国标GB5117-85,
钢结构焊接接头依据施工图规定和国标GB985-80、GB986-80
焊缝检验执行国标GB3323-82、Q/ZB74-78。
二、选题理由
1、 铝电解槽为全焊钢结构件,焊接应力大,其制作大部分采用CO2气体保护焊,由于我们对CO2气体保护焊的使用方法不熟练,操作不当,工人的技术水平低,焊缝外观成型差,气孔、咬边、裂纹、焊瘤等缺陷普遍存在,为实现广兴续建工程电解槽制安创优质工程目标,必须确保焊接质量。
2、 根据广兴续建工程实际情况,48台槽只有4个月的制安时间,为保质量工期,必须对关键工序、薄弱环节进行重点攻关,加强管理,完善现场施工质量保证体系。
三、目标
1、修正工艺,攻克技术难关,把焊接规范严格控制在工艺范围内,确保焊接质量,创优质工程。
2、制安质量达优质,保证实现双百率,即:合格率100%,优质率100%。
四、现状分析
1、在施工准备阶段,对以往工程施工中的焊接质量通病进行分析,主要是焊接电流过大,造成焊接区过热,结晶粗大,产生脆化,造成质量隐患,且焊缝外观成型差,咬边、气孔、加渣、裂纹、焊瘤等现象普遍存在,对以上问题,制定了施工工序质量保证系统图(和提高焊接质量系统图。深入工程施工,跟踪检查,组对合格率100%,焊缝外观检查合格率100%。
2、针对质量通病,又进行了因果图分析,通过对因果图的分析,讨论认为影响焊缝外观质量的主要因素是:
A:焊接电流过大
B:操作者技术水平低,责任心不强
C:工艺参数不当
D:气体保护效果不好
通过分析,针对主要影响因素,制定对策表(表1),如下:
序号 问 题 对 策
1 焊接电流大 根据工人技术水平,通过试验,优选最佳电流
2 操作者技技术水平低责任心不强 开展技能培训和技术交流,加强思想政治工作,提高工人质量意识
3 工艺参数不当 通过焊接试验和工艺评定,优选最佳工艺参数
4 气体保护效果不好 采取防风措施,焊前清理干净,气流15-20升
表 1
3、对策实施
(1)将CO2气保焊平角焊的焊接电流分别取150~180A,200~240A,260~280A,300~350A,350~400A五个范围,由8人依次操作,对焊缝外观进行检查比较,200~240A电流效果最佳。
(2)根据工艺试验并参照有关规范标准编制《焊接作业指导书》。
4、实施效果
对电解槽端侧板焊缝外观进行检查(均为平角焊缝),共检查150点,一次合格率82%,对焊缝缺陷进行调查统计,见表2,
序号 名 称 数 量 百 分 比 % 累计百分比 %
1 焊瘤 11 40.7 40.7
2 咬边 8 29.6 70.3
3 气孔 5 18.5 88.8
4 裂纹 1 3.7 92.5
5 焊肉不够 2 7.4 100
N
27 100
表2
通过PDCA循环,焊接质量有了明显的提高,一次检查合格率达到了82%,在焊接中还存在焊瘤、咬边等缺陷,未达到预定目标。
五、第二次循环
通过对第一次循环中遗留下的问题进行调查研究,分析原因,根据缺陷调查表画出返工缺陷排列图,用方法展开系统图分析主要因素和次要因素,并制定对策,见(表3)
1、实施:
(1)召开焊接操作讨论会,分析对策,开展思想教育,加强工人思想觉悟,进行认真全面的技术交底,分析质量隐患造成的质量事故和严重后果,树立大家的质量金牌意识。
(2)加强技术操作交流,进行操作培训。
项 目 产 生 原 因 要因 对 策
焊 瘤 焊枪倾角不对 电流大 焊速慢 切割熔渣未清理干净 组对间隙大 1、专人讲课纠正不正确焊接角度,各种位置焊接角度和运弧手法 。毕业论文,质量通病。 2、严格控制切割余量和收缩余量,编制制作工艺指导书,提高组对质量。 3、焊前仔细清理坡口及边缘,设防风棚。 4、加强质量监督,提高工人质量意识,严格按工艺施工,禁止大电流焊接。
咬 边 电压大 焊丝摆动不到位 组对间隙大 施焊位置不到
气 孔 焊前清理不彻底 环境风大 焊枪倾角不对 送气管泄露
裂 纹 组对间隙大 强行组对 弧坑未填满
注: 主要因素次要因素
表3
(3)编制《电解槽制作作业指导书》,严格控制组对间隙。
(4)加强质量跟踪检查,专人负责。
(5)重要焊缝由专人焊接,并打焊工钢印。
(6)在焊接现场悬挂焊缝外观检查对照图。
(7)奖优罚劣,完善现场施工质量保证体系。
2、效果:
(1)通过以上对策的具体实施和加强管理,对返工焊缝进行全检,均达到设计要求和施工规范标准;另对样槽制作组对进行检查。见表4。
表4 组对 检 查 调 查 表
序 号 名 称 检 查 点 合格点 合格率%
1 坡 口 40 40 100
2 钝 边 40 40 100
3 间 隙 40 40 100
4 错 边 40 40 100
N 合 计 160 160 100
通过表4看到组对一次合格率100%,达到优质。
(2)通过对制作的20台电解槽零部件的焊接质量进行全面跟踪检查,共检测数据1240个,超差数据89,一次检查合格率达92.82%。
(3)通过两次PDCA循环,达到预定目标,整体制作能力达到一个新水平,工人素质有了明显的提高,并试做成功电解槽组对一次成型工艺和一套槽壳组焊工艺,为广 兴续建工程创优质提供保证。
六、第三次循环
1、通过两次PDCA循环,焊接质量有了明显提高,但为保证工程制安施工优良,总结了前段时间的工作,对第二次循环中不合格点缺陷类型进行统计,如下表5。
序号 名 称 数 量 百 分 比 % 累计百分比 %
1 咬边 41 46.07 46.07
2 焊瘤 28 31.46 77.53
3 焊缝尺寸不够 17 19.10 96.63
4 表面裂纹 3 3.37 100
N
89 100
表5
2、通过对上表进行分析讨论,造成以上缺陷的主要原因是职工的质量意识不高,一味追求速度,个别人采用大电流快速焊,而技术又不熟练,造成咬边、焊瘤、焊缝尺寸小,裂纹主要是收弧时弧坑未填满,冷却时产生弧坑裂纹。
3、针对以上原因,制定对策如下:
(1)开展思想教育提高工人思想意识;
(2)严格控制大电流焊接,一经查出,采取严厉的经济处罚;
(3)自制角焊缝尺寸检验样板,焊工每人一把,每日的工作量完成后,先进行自检,然后通知质检员,验收合格后方可下班。
4、效果
(1)通过对策实施和加强质量控制,质量意识深入人心,经公司质检和检验评定,合格率达到了100%;
(2)工人的积极性调动起来,工作效率明显提高,由原来的6人焊(两个端侧板/工作日)减少到5人。
七、关键部位和技术攻关
1、摇篮架重要焊缝攻关
根据以往施工经验和回访调查,摇篮架“米”字焊缝处为重要受力焊缝,摇篮架开裂主要发生在这个部位.通过对摇篮架焊缝开裂进行了因果图分析。
2、对策实施
该工程电解槽钢槽壳采用小船型结构,在摇篮架角部增加了两块三角丁字板,结构刚性比老式直槽好,通过对因果图分析,工艺和管理是引起开裂的主要因素,为保证摇篮架的焊接质量,避免质量事故的发生,采取了以下措施:
(1)重新编制摇篮架焊接工艺;
(2)摇篮架重要焊缝处由专人焊接,并打焊工钢印;
(3)加大检查力度,自检与专检相结合;
(4)施工前进行全面细致的技术交底;
3、技术攻关
摇篮架的焊接,在以往施工中全部采用CO2气体保护焊,熔深浅,且易产生“虚焊”,大电流焊接造成的“致命”缺陷比较多,为此我们拟对摇篮架“米”字焊缝处采用手弧焊,焊接层间用气铲和磨光机清理干净,专人焊接。
(1)焊接工艺试验
用同一台焊机采用不同的电流值让试板在自由状态下,由多人分别施焊,试验结果如表6,
序号 电流(A) 电压(V) 外观检查 切片观察 压弯试验 备注
1 A 180 20 变形小,焊缝成型美观 完全熔合,无夹渣、气孔、裂纹 600压弯无撕裂 每块试板取3样本切片观察,3点横向压弯
B 250 27 变形较大,焊缝成型一般 完全熔合,有气孔、裂纹倾向 600压弯轻微撕裂
C 300 32 变形大,焊缝表面不光滑,咬边 熔合,局部气孔,熔合区微裂纹 600压弯严重撕裂
2 A 180 20 变形小,焊缝成型优良 完全熔合,无夹渣、气孔、裂纹 600压弯无撕裂 每块试板取3样本切片观察,3点横向压弯
B 250 27 变形较大,焊缝成型一般,焊瘤 完全熔合,有气孔、裂纹倾向 600压弯轻微撕裂
C 300 32 变形大,焊缝表面不光滑,咬边表面纵向裂纹 熔合,局部气孔,熔合区微裂纹 600压弯严重撕裂
表6
根据实验结果,并 参考电流经验公式I=Kd(《焊接工艺人员手册》P39,)及焊接电流对气孔的影响和焊接电流对焊缝金属化学成分的影响(《焊接数据资料手册》机械工业出版社),并经多人实际操作,优选最佳工艺参数,制定焊接工艺。
(2)焊接坡口设计
摇篮架“米”字焊缝结构如图—5所示,其中焊缝1、2、3、4、5为主受力焊缝,裂纹扩展如上图,件A和焊缝1接触的地方预留减应力孔,既可减小应力集中,又可防止裂纹由焊缝4或5扩展至焊缝1,绝对不允许焊上该孔。工字钢插口用氧—乙炔切割,特别注意不能伤及工字钢腹板。毕业论文,质量通病。毕业论文,质量通病。
由图—6(带坡口的角焊缝强度与坡口深度的关系图)(熔接工学,佐藤邦彦等着,理工学社,1979)可见,当P(坡口深度)>K(焊脚)且P>14mm时,角焊缝的强度明显提高,因此焊缝1采用/！/单边450“V”坡口,背面气刨清根并开出坡口,既能保证焊透,又可提高焊缝强度,使摇篮架当三角筋板因开裂而失去加固作用时仍具有一定的刚性。毕业论文,质量通病。毕业论文,质量通病。
4、实施
按以上设计经反复试验,优选最佳工艺,制定摇篮架“米”字焊缝。毕业论文,质量通病。
篇8
关键词：试验，强度，匹配，破断脆裂
一、立项原因及背景
近几年，为了加大资源开采率，厚煤层、薄煤层开采已成为煤炭开采的必然发展趋势。与之相适应，大采高及薄煤层使用液压支架及重型刮板输送机的制造数量逐年增加。而为了满足液压支架支护能力大、自重轻，刮板机功率大、自重轻的发展方向，使用材料也逐步向低板厚高强度方向发展。故700MPa以上低合金高强板焊接已成为摆在煤机制造行业的一道重要课题。
2006年以来，先后完成的ZY6400/12.5/28型掩护式液压支架结构件及SGZ830/630刮板输送机中部槽中板，选用材料均为σb=800MPa的Q690板材和σb=700MPa的Q550板材，碳当量CE＞0.6，焊接性能差，集团公司属于首次使用，在国内也属于初期使用尚未有十分成熟的焊接规范。
二、研究内容及创新点
针对以上情况，接受任务后，我们组成了700MPa以上低合金高强板焊接研究小组分别赴郑州、平阳等专业支架制造厂进行了广泛的市场调研，认真总结吸取了兄弟厂家使用同类型材料的经验教训，根据本厂实际情况，反复探讨，认真研究，并进行了多次焊接试验、工艺评定、工艺会签，制定了以下工艺方案，付诸实施，取得了满意的效果。
1、焊接材料选用
焊接材料选用有三种方式，即高匹配、等强匹配、低匹配，其中常规使用的是等强匹配。我们对等强匹配和低匹配两种方式分别进行了焊接试验，结果如下：800MPaQ690板、700MPaQ550板选用等强匹配的焊件，虽然抗拉强度满足了使用要求，分别达到800MPa和710MPa，但是压弯试验中，均产生脆断现象，弯曲角度未达到要求的120°而且拉伸试验断裂后，焊缝区没有明显塑变，缩颈现象，证明焊缝延展性、塑性差；而采用低匹配的焊件，抗拉强度分别达到了796MPa和702MPa符合焊缝强度±2%的要求，且压弯试样，弯曲角度达到100～110°时，800MPa焊件产生微裂，700MPa焊件未开裂。
综合比较，为了保证焊缝塑性、韧性及接头强度均满足要求；我们在焊接材料选用上采取了低匹配原则，即焊接材料比母材材料低一个强度等级，800MPa的Q690钢板选用700MPa的焊接材料，700MPa的Q550钢板选用600MPa的焊接材料，同时为了兼顾焊缝强度和外观质量，且在同级别焊接材料中分别选用了焊接熔透性较好的E70M（E60M）焊丝，用于打底焊和填充焊，选用了成型性优异、波纹平整的E702（E602）焊丝用于盖面焊。
另外，为了在保证产品质量的前提下，尽可能提高焊接生产效率，我们选用了直径φ1.6㎜焊丝，抛弃了多年来长期沿用的直径φ1.2㎜焊丝。
2、焊接气体的选用
根据国内外各种焊接书籍介绍，600MPa以上材料焊接，保护气体推荐使用80%氩气+20%CO2气体或100%氩气保护方式。
在研究过程中，为了既满足焊缝质量，又确保方案经济合理，我们对保护气体与焊丝匹配的三种方案即药芯焊丝加富氩气保护，实芯焊丝加富氩气保护，药芯焊丝加CO2气体保护进行了反复试验，结果超声波探伤焊缝内部质量均在Ⅱ级焊缝以内，均满足《金属焊接结构件焊接质量检验技术要求》中“二氧化碳气体保护自动和半自动焊的产品焊接件焊缝质量检验：自动焊选取Ⅱ级，半自动焊重要焊缝选取Ⅱ级，非重要焊缝选取Ⅲ级”的规定，但方案Ⅰ富氩气保护加药芯焊丝，每件产品需费用21080元；方案Ⅱ富氩气保护加实芯焊丝，每件产品费用18913元，方案ⅢCO2气体加药芯焊丝，每件产品需费用15916元。
综合比较，选用了焊缝质量与经济性能最佳匹配方案，药芯焊丝加CO2气体保护。
3、焊前预热方法选择
由于Q690、Q550钢板属于可焊性差的低合金超高强度结构钢，其淬硬倾向严重，产生焊接裂缝及延迟裂纹的可能性较大，这在北京煤机厂、郑州煤机厂使用过程中已得到了充分体现。而且ZY6400支架生产日期又正值大同地区风大，气温变化大的三、四月份，保持始焊温度及层间温度对于焊接成败有着十分重要的作用。
本着既保证产品质量，又降低成本，改善焊工工作条件的原则，我们对Q690与Q690、Q690与Q550，Q690与Q460、Q550与Q550、Q550与Q460、Q460与Q460六种组焊方式试样，分别采用了不预热、氧—乙炔火焰局部预热，加热炉整体预热三种工艺方案进行了施焊，并采取了超声波探伤和理化试验措施分别进行检测，结果如下：
Q690母材相关的九件试样，不预热的三件在熔合线附近出现程度不同的微观裂纹，其中最长的达到15～20㎜长2～3㎜深；氧—乙炔局部预热的三件试样，有一件有可疑性裂纹，加热炉整体预热的三件试样，未发现有焊接裂纹，焊缝质量Ⅱ级。
Q550母材相关的六件试样，不预热的二件有一件有可见阴影线疑似裂纹，而氧—炔局部预热和加热炉整体预热的四件试样，均未发现有任何焊接裂纹迹象，焊接质量一件Ⅰ级三件Ⅱ级。
Q460与Q460焊接试样，三件均未发现有焊接裂纹迹象，焊接质量Ⅱ级。
根据试验检测结果，我们确定了Q690钢板焊接，必须入加热炉整体进行焊前预热，预热温度150～200℃，且焊接过程中应经常进行点温计监测层间温度，低于100℃时，应重新入炉加热至150～200℃；Q550钢板开始焊接前，用氧—乙炔火焰对始焊部位焊缝两侧80～100㎜范围内预热1.5m～2m,温度150～200℃，以提高始焊温度，施焊过程中，通过焊接自身电阻热，保证层间温度介于80～100℃之间。
4、焊接过程控制
为了保证预热效果，保证焊件层间温度满足焊接要求，工艺要求焊接过程废弃过去长期使用的单人包件制，改为作业小组包件制，即3～4个人组成一个作业小组，对同一工件预热后，不间断连续焊接，中间采取换方法，直至该道焊接工序组件全部焊接完毕，进入焊后热处理为止。
焊接采用两人对称焊接方法，以控制焊接变形。规定焊接电流介于350～400A，焊接电压34～36V焊丝伸出长度23～25㎜，焊丝送丝速度11～12m/分，气体流量19～20L/分，且要求加强焊接工艺监控，严格限定焊接电流，防止电流太小产生未熔合，未焊透现象，电流太大导致焊缝热影响区增大，焊缝严重脆化，造成焊缝开裂。
5、焊后热处理方法选用
为了消除焊接残余应力，防止延迟裂纹的产生，我们对工件进行了焊后热处理方法的选用研究分别对Q690与Q550焊件进行了预热，不预热试验，结果如下：Q690未采取热处理措施试件，在磁粉探伤检查中，发现有磁粉残留现象，疑似有裂纹；采取热处理措施试件，未发现有磁粉残留现象，焊缝表面光亮。Q550试件，采取或未采取热处理措施试件，均未发现磁粉残留现象，焊缝表面光亮。
根据试验检测结果，我们制定了以下措施：(1)Q690钢板为主要母材制成的工件，严格强调每一道工序焊接完毕，都必须马上入炉进行焊后热处理，加热温度450～500℃，保温2.5小时后将工件运至避风部位空冷至常温，再进入下一道工序组点。(2)Q550钢板为主要母材制成的工件，主要零件焊接工序，重要焊缝必须立即入炉进行焊后热处理，加热温度450～500℃保温时间2.5小时后将工件运至避风部位空冷至常温，非重要焊缝及次要零件焊后可不入炉热处理，但必须避风放置冷却至常温。
二、创新点
1、焊前预热，对700MPa级母材采取了局部氧—乙炔预热工艺，对600MPa级母材不预热，降低了产品成本，改善了员工工作条件。
2、保护气体，采用了药芯焊丝加CO2气体，气—渣联合保护方法代替了富氩气保护方式，降低了生产成本。
3、焊接材料选用，采用了低匹配原则，改变了等强匹配的传统观念。免费论文参考网。免费论文参考网。
4、焊后热处理，采用了消氢处理与焊后热处理相结合空冷的方式，改变了低合金高强钢必须焊后热处理，随炉冷却方式。
三、应用情况及社会经济效益
1、应用情况
2006年4月，对成套工艺进行了焊接工艺评定，结果如下：
拉伸试验如下图
①抗拉强度 Q690与Q690、Q690与Q550采用入炉预热700MPa焊丝，380A电流，12L/分气体流量，干伸长度23㎜，焊后热处理，在拉力试验机进行，试样尺寸30×30×400㎜，破断力达到标准要求，未断未裂(因接近设备允许拉力极限未拉断)
Q550与Q550、Q550与Q460采用氧—乙炔局部预热，600MPa焊丝，380A电流，12m/分送丝速度，20L/分气体流量，干伸长度23㎜，焊后入炉热处理，在100KN试验机进行试验，试样尺寸30×30×400㎜破断力642KN、638KN未断未裂；
②弯曲试验(见下图)
试验数据
1、试验方法 圆头弯曲(三点弯曲)试验
2、圆头直径 D=90㎜(标准要求3δ)
3、支点宽度 150㎜(标准要求≤3δ＋D)
Q690相关试样 1/3试件焊缝处发生开裂现象，2/3试件未断未裂
Q550相关试样 焊缝处大多数未断未裂
超过标准提出的≤120°要求合格
③2006年3～7月我们分别对按照该工艺焊接Q690和Q550、Q690和Q690，在不同的气候条件下，我们做了4～5次探伤试验，除发现局部焊接缺陷外，未发现任何焊接裂纹。免费论文参考网。同时在拉伸试验中抗拉强度均达到700MPa左右，其中最好的试样达到了800MPa未断未裂（由于保护设备没有继续加大拉力）；
④2006年5月，送北京煤科总院支架试验中心，对ZY6400/12.5/28掩护式支架样机进行支架型式试验，全部指标符合MT312－200《液压支架通用技术条件》要求，一次成功，进行工业性试验阶段，未发现由于工艺问题而出现的焊缝开裂现象。
实践证明，在同一产品焊接过程中，已达到同行业先进水平。在低合金高强度结构钢焊接中，围绕焊接材料选用、保护气体选用、焊接工艺参数选择、焊前预热方法选择、焊后热处理方法选用等工艺规范有较好的推广交流价值。
参考文献：
1 濮良贵，纪名刚.机械设计[M]，北京：高等教育出版社，2001.
2 杨道明，朱 勋.金属力学性能与失效分析.北京，机械工业出版社，1991.
3 俞尚知.焊接工艺人员手册.上海，上海科学技术出版社，1991.
4 王笑天.金属材料学.西安，西安交通大学出版社.1989.
篇9
关键词：焊接质量 聚乙烯燃气管道 焊接技术
Abstract: this article from the Angle of guarantee the quality of welding of PE gas pipeline welding technology in this paper, the development status quo and put forward to ensure welding quality industry development should pay attention to several problems.
Keywords: welding quality polyethylene gas pipe welding technology
中图分类号： TQ325.1+2 文献标识码：A 文章编号：
近年来，聚乙管道被越来越多的应用到燃气输配行业中，聚乙烯管道的焊接质量问题表现的越来越突出和至关重要。这促使行业相关制造商、管理机构和国家监督部门对聚乙烯燃气管道的焊接技术问题从不同角度给予了重视和规范，下面我们从以下几方面来探究聚乙烯燃气管道焊接技术的发展状况。
1 聚乙烯燃气管道元件
随着高分子材料科学技术的飞速发展，上世纪在管道领域发生了一场革命性的进步，特别是在燃气输配行业中，聚乙烯燃气管材、管件、阀门、钢塑转换等（通称聚乙烯管道元件）的应用得到了很大发展，且具有超过传统的金属管道的势头。
燃气用管道元件对材料的要求比较严格，经过多次性能改良目前PE管生产主要用专用的混配料，分为PE80和PE100两个级别，目前燃气公司多用的为PE100级别的聚乙烯管道元件。
我国从上世纪80年代初期开始PE燃气管的研究工作，从1982年我国首先在上海使用PE燃气管试验输送人工煤气开始，到今天的大面积使用，其间经历了曲折的历程。上世纪九十年代，为适应国内推广使用PE管的要求，国家于1995年了《燃气用埋地聚乙烯管材》(GB 15558.1-1995)、《燃气用埋地聚乙烯管件》(GB 15558.2-1995)和《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ63-1995)。随着行业应用技术的变化和提高， 又于2003年《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第一部分：管材》(GB 15558.1-2003代替GB 1555.1-1995)；2005年了《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第二部分：管件》(GB 15558.2—2005)，并废止(GB15558.2－1995)；2005年修订了《城镇燃气输配工程施工及验收规范》（CJJ33-2005）；2006年颁布了《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》(TSGD2002—2006)；2008年修订了《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ63—2008)，以及其后的钢塑转换和阀门标准制定。以上一系列实践、研究、标准规程和规范的制订、更新，为聚乙烯燃气管道元件的发展、生产制造和应用确定了理论依据和设计、施工标准。
2 聚乙烯燃气管道焊接机理
聚乙烯材料的焊接，由于分子量不一，在一定的区间范围内，所以聚乙烯材料的焊接可以视认为混合物的焊接，基本有以下两种焊接方法。
（一）热熔对接法：使用专门加热工具对元件两端部加热至粘流状态后，在压力下将其焊合。
（二）电熔连接法：将非金属材料制电熔管件通电加热至表面熔化，使之与相接触的另一元件焊合。
它们的焊接机理均应为：用外加热能的方法，使分子间相互运动、渗透，使分子量相对在同一区间的两种聚乙烯材料的端表面粘流、熔化，并在一定条件下使其焊合。
3 聚乙烯燃气管道连接质量的影响因素
聚乙烯燃气管道连接不论是热熔和电熔其质量影响因素都可归结为以下几方面：
⑴ 焊接操作过程的正确性：由经过培训且合格取得国家认可考试机构颁发的特种设备非金属焊接操作人员来保证；
⑵ 使用处于正常工作状态的焊接设备和专用工具：通过设备正常维护和检定保证；
⑶ 合格的管道元件：由制造厂家按照国家标准生产且制造厂家必须取得相应的许可证；
⑷ 正确的焊接工艺参数和焊接方法：按照相应规范执行并进行必要的焊接工艺评定；
⑸ 正确的焊接环境：在焊接施工过程中主要要考虑天气、正常焊接工艺参数适用范围、供电电源对焊接设备输出参数的影响等环境因素，可以通过相应的预案来应对。
4 焊接设备及机具的发展水平
目前在国际国内使用的电热熔焊机在电子电气控制技术发展的支撑下发展比较成熟。产品技术标准发展比较快，国际上有ISO12176-1（热熔）和ISO12176-2（热熔）两个标准，国内有GB20674-1（热熔）和GB20674-2（电熔）两个标准。除此而外，在多种杂志上出现高校、企业根据生产研究进程形成的大量的论文，这对电热熔焊机技术的发展和日臻完善都起到了很大作用。综合工程中的焊接设备可以用以下几句话来概括目前国内的电热熔焊机发展水平：国内市场上的电热熔焊机性能、技术、质量水平高中低档各有秋色，因成本引起的销售价位不同满足了不同层次的客户需求。从技术角度来讲，高品质的电熔焊机、热熔焊机均达到焊接聚乙烯燃气管道所需的必备电压、时间（或温度、压力、时间）程序控制功能，且精度达到国际标准要求；在此基础上，为了满足工程质量跟踪要求，该类焊机具备管理信息录入和存贮、输出功能，这些信息包括工程编号、焊工编号（最根本有效的项目）等；如此该类焊机就可在保证焊接质量的同时，在工程管理配合到位的情况下，可提供有效的焊接质量跟踪数据。所以，目前国内市场上的工地用焊接设备质量和性能发展水平与国际同等产品质量水平相当，可以满足工程需要。
5 焊接过程作业的规范性
聚乙烯燃气管道焊接接头一个最大的特点就是没有非常有效的事后非破环性检测方法，其质量保证主要诉诸于规范地、标准地、正确地焊接过程作业。此方面设计三个问题：
⑴ 作业过程的标准化：这一点在《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》(TSGD2002—2006)有明确的规定，相关规程里也有不冲突的表述，应该培训焊工严格执行；
⑵ 作业人员的培训：国家于2010年颁布了特种设备安全技术规范《特种设备焊接操作人员考核细则》（TSG Z6002－2010），对作业人员资格取得应具备的素质和考核管理方法做了详细规定，目前全国20多个考试机构在开展此项工作，这对聚乙烯燃气管道的焊接质量保证是一个非常有效的手段。值得一提的是，在作业人员培训过程中，要特别重点强调和让他们具备焊接过程完成后的非破环性检查能力和责任心。
⑶ 焊接工艺参数的选择：PE材质的熔体质量流动速率有差异，其可焊接的最佳温度就有可能不同，相应其它焊接参数也可能要做调整。这一点就需要作业人员和管道使用方要有此意识，通过焊接工艺评定来确定焊接参数的适用性。
6 焊接过程程序的发展
电熔焊接的熔接过程因管件大小不同和特殊工况要求可以增加预热阶段。
热熔焊接目前国内多采用的德国焊接技术学会的DVS2207-1标准、英国的焊接标准和TSGD2002-2006里附录的焊接参数标准，这三个标准在使用时要注意跟进相应标准的最新发展成果。除此而外，国际上在这方面还有如下发展趋势：
将热熔焊接程序按如下分类，熔接程序常见的有等压焊接冷却和降压冷却两种，按国外标准可分为三种：一级低压熔接、二级低压熔接、一级高压熔接。焊接参数一般采用的欧洲标准DVS 2207-1995，此外还有美国标准和英国标准。国家规范TSG D2002-2006里提出的参数就最接近于欧洲标准。
综上所述，为确保聚乙烯燃气管道的焊接质量，在今后的技术工作中还需作如下工作：
⑴ 焊接设备的质量监管工作：形成相应的管理程序、检验标准，对焊接设备定期进行质量确认和校验工作；
⑵ 焊接工艺评定工作：该项工作包括焊接工艺评定机构的确认和焊接工艺评定结果的应用；
⑶ 熔接程序的优化和新技术发展。
参考文献
[1]北京市燃气集团公司技术培训中心.聚乙烯燃气管道施工技术教程.北京：中国劳动社会保障出版社.2002
[2]中华人民共和国建设部.CJJ63-2008.聚乙烯燃气管道工程技术规程.北京：中国建筑工业出版社.2008
[3]马长城，李长缨.城镇燃气聚乙烯（PE）输配系统.北京：中国建筑工业出版社.2006
[4]中华人民共和国建设部.GB50028-2006.城镇燃气设计规范. 北京：中国建筑工业出版社.2006
[5]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB15558.2-2005 燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统 第1部分：管材
[6]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB15558.2-2005 燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统 第2部分：管件
[7] 中华人民共和国建设部. CJJ33-2005.城镇燃气输配工程施工及验收规范. 北京：中国建筑工业出版社.2005
篇10
关键词：管道；焊接；DSP ；机器人
中图分类号：TG409
1 前言
近年来，随着市政管道和石油天然气管道的建设越来越多，对焊接工艺和焊接效率的要求都有所增加，这就对焊接设备提出了更高的要求，不仅要焊接质量高，而且还要速度快。为此论文研制一种焊接机器人，取代人工或半自动焊接，从而可以实现焊缝的快速、高效、低缺陷的高质量焊接。论文对该焊接机器人进行讨论。
2 机械结构设计
2.1 结构分析
该机器人机械结构主要由焊枪姿态调整、焊枪位置调整、焊接小车行走驱动等几部分组成，由于焊接小车是结构对称的，可以装一把焊枪，也可以装两把焊枪，故以其中一侧为例，如图1所示。焊枪姿态调整部分主要完成干伸长调整，保证满足焊接工艺上对焊缝的要求，姿态调整机构由电机1带动滑板2来实现；焊枪位置调整部分是在焊接过程中完成焊枪的摆宽、摆频、两侧位置的停留时间等的功能动作，摆动部分由电机4带动滑板3来实现；行走驱动是实现焊枪沿管周运动的驱动力机构，在焊接时，焊接速度即为焊车的行走速度，因此要求焊车行走机构行动十分平稳，行走机构由电机5驱动。
图1 焊接小车机械结构
2.2 数学模型分析
焊接过程中，焊接小车装夹在专用轨道上，小车带着焊枪在轨道上行走，从而实现管道的全位置焊接。将焊接小车应用多体系统理论分析，其拓扑结构图如图2所示：
图2 焊接小车的拓扑结构图
故若已知圆弧焊接轨道建立坐标系点处在大地惯性坐标系中的坐标，则根据齐次坐标变换即可得到焊枪夹具处的最终坐标，进而也可得出焊丝与焊接管道接触处的坐标，这样就建立了焊接小车工作的运动学模型，通过相关控制系统即可实现焊接小车的工作。
3 控制系统设计
管道焊接机器人控制系统的硬件结构如图3所示。为了减轻主控制器的负担，系统采用双控制器结构，主控制器采用DSP数字信号处理器，通过相应的伺服系统，来实现焊接机器人的各种控制算法。辅助控制器采用ARM芯片，主要负责接口电路的控制：通过CAN总线接口与手持遥控盒相连，接受各种焊接控制命令。
在整个系统中，DSP与ARM之间是通过RS-232接口进行数据交换，从而可以保证两个处理器之间数据传递的实时性和可靠性。
图3系统的硬件框图
4 控制系统的软件设计
根据控制系统硬件结构，可以在上位机上开发相应的软件，软件的开发过程中运用模块化方式，为用户的操作提供了方便。该软件包含通讯连接模块、参数修改模块、伺服控制模块指令、在线控制模块四个重要功能模块。在这四个模块中，通讯连接模块和参数修改模块组成了上位机软件，用于实现通讯设置、焊接参数的编辑、修改和保存等功能；在线控制模块和伺服控制模块是DSP软件，用于实现伺服运动控制算法及在线监控等功能。
5 结论
论文论述了设计管道焊接机器人一种方法，其机械结构包括焊枪姿态调整、焊枪位置调整、焊接小车行走驱动等几部分组成，并进行了数学建模。控制系统使用DSP做主控制器负责连接各伺服电机，使用ARM做辅助控制器负责接口的连接，从而充分发挥了两者各自的优势。
参考文献
[1] 闫政，梁君直，陈江. 采用DSP控制的高效管道双焊矩全位置自动焊机研究[J].电焊机，2005，35（4）：38-43.
[2] 闫政，梁君直，陈江.PAW2000管道全位置自动焊机[J]. 电焊机，2005，35（6）：47-53.
