焊接设备范文

导语：如何才能写好一篇焊接设备，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。

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关键词：白车身焊接设备 材料

Abstract: the welding equipment market in China's development space is enormous, from the welding equipment market structure, market competition, users buy behavior and current equipment manufacturing enterprise opportunities facing the several aspects is analyzed and discussed. Summary welding equipment market development present situation, the analysis of the Chinese welding equipment downstream industry application characteristics, this paper expounds the welding equipment market demand, and the future development trend of the industry. Grasp the welding equipment industry's own future development direction, national macro economy and the development of the manufacturing industry, and then based on investigation and analysis data to predict China welding equipment market demand rapid growth, increasing the size of the market.

Keywords: white body welding equipment materials

中图分类号：F407.471文献标识码：A 文章编号：

焊接设备应选对不选贵随着国内焊接行业的发展，焊接装备技术较以前有了较大进步，国产焊接设备在汽车制造行业得到了广泛的运用。众所周知，多数焊接都是一个非线性、有多变量耦合作用和大量随机不确定因素的过程，要提高焊接质量必须要从人员技能、装备技术、操作环境等各方面综合考虑。国内焊接装备技术在近20年时间里得到了突飞猛进的发展，在某些尖端领域已走在了世界前列，国产设备在汽车行业中的运用也已相当普遍。

一、汽车车身的结构特点

汽车车身一般由外覆盖件、内覆盖件和骨架件组成， 覆盖件的钢板厚度一般为0.8-1.2mm，骨架件的钢板厚度多为1.2-2.5mm，也就是说它们大都为薄板件。对焊接夹具设计来说，有以下特点：

1.1、结构形状复杂，构图困难

汽车车身都是由薄板冲压件装焊而成的空间壳体，为了造型美观和壳体具有一定的刚性，组成本身的零件通常是经过拉延成型的空间曲面体，结构形状较为复杂。

1.2、刚性差、易变形

经过成型的薄板冲压件有一定的刚性，但和机械加工件相比，刚性要差得多，而且单个的大型冲压件容易变形，只有焊接成车身壳体后，才具有较强的刚性。

1.3、以空间三维坐标标注尺寸

汽车车身产品图以空间三维坐标来标注尺寸。为了表示覆盖件在汽车上的位置和便于标注尺寸，汽车车身一般每隔200mm或400mm划一坐标网线。三个坐标的基准是：前后方向（Y向）———以汽车前轮中心为0，往前为负值，往后为正值；上下方向（Z向）———以纵梁上平面为0，往上为正值，往下为负值；左右方向（X向）———以汽车对称中心为0，左右为正负。

二在高新技术的应用上差距焊接行业与发达国家的差距

2.1焊接材料

焊接材料的生产和发展趋势应该是：电极产量逐年下降，气体保护焊丝生产逐年增加。中国焊接材料产品结构不合理，2000年焊条产量约占77%，约占10%的气体保护焊丝。我们使用手工电弧焊的比重仍然很大。

气体保护实芯焊丝，埋弧焊丝品种较少，碳钢，低合金钢焊丝质量和数量基本能满足应用需求的国内企业，但在合金钢，高温合金钢，镍基合金和其他合金线材厂很少。

焊接新材料发展缓慢，和锅炉压力容器使用新材料不匹配的焊接材料，只有通过从国外进口。

2.2、焊接装备

⑴焊接设备结构不合理 在电弧焊机中交流弧焊机所占比例仍较大，高耗能的旋转式直流焊机仍占有一定的比例，CO2焊机所占比例还有待提高。

⑵焊接设备的自动、半自动化程度不高 以电弧焊机为例，自动、半自动焊机所占比例较小，1996～2000年统计结果，自动、半自动焊机仅占电弧焊机的10～25%。

⑶数控切割机的制造已形成一定的规模，但配套的等离子切割电源还要大量进口，专用的数控切割设备品种不多。

⑷焊接机器人制造能力、制造水平和推广应用有待进一步提高。国内投产使用的焊接机器人绝大部分从国外进口，国内一些科研院所和制造厂家具有一定的焊接机器人设计和制造能力，但是没有形成产品的商品化。与日本、美国、西欧等工业发达国家相比较，焊接机器人的数量极少，据统计2000年全国焊接机器人的数量不到1000台，焊接机器人的正常运行率不理想。

(5)焊接装备水平相对落后 我国在特种焊机、成套设备及其他焊接装备方面发展较慢，满足不了焊接生产的需要。很多国产新型焊接设备自行研制开发的少，仿制、组装的多。

(6)焊接设备、TIG、CO2焊枪和配件制造的自动化程度不高，手工作业较多，产品性能稳定性和一次合格率有待提高。

三 焊接材料的应用及发展趋势

随着车身向着轻量化方向发展，车身材料的轻量化及车身金属材料的非金属化是必然趋势。未来车身材料仍以钢板为主，但是一些复合材料将得到广泛应用。

1铝合金

与汽车钢板，铝合金具有密度小，比强度高，耐腐蚀，热稳定性好，易成型和可回收利用等优点，技术成熟。汽车业也逐渐在使用铝合金配件。但铝合金的焊接仍然是对线膨胀系数，产生的热应力较大，容易出现气孔产生的铝合金焊接接头强度减少故障。

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关键词：自移动 焊接电源 同步传动 整机效率

1.提出研制自移动专业焊接设备的原因和依据

随着公司外部施工项目的不断扩展，野外施工环境的日趋多变，采用以前的老式发电设备由于噪音大、移动不便的缺点，已经不能满足要求。特别是长距离输油气管道的施工焊接，对焊接设备要求更高；对焊接设备的灵活性、机动性和对各种施工环境的适应性都要求很高。为了公司的发展及长距离输油气管道的施工焊接实际需要，加快输油气管道施工焊接速度，降低施工成本，自移动野外专用焊接站的研究显得尤为重要，我们将专业移动和发电、焊接设备进行有机结合，有效解决了现场施工焊接设备和电源的应用难题。

2. 自移动专业焊接设备的技术领域与技术背景

2.1 技术领域

该设备是一种野外专业施工设备，特别涉及一种具备自移动式平台、野外电力电源供应和焊接电源输出设备。

2.2 技术背景

目前野外施工中，电力供应和焊接电源处分离状态，电源需要拖车拖动，焊接设备需要车辆运输，电源和焊接设备之间需要大量的线路连接，造成资源和能源的大量浪费。由于环节多，安全性较低，故障率较高，设备整体效率在70%左右，影响野外作业进度和施工效率。

3. 自移动专业焊接设备的主要组成部分及其特点

它由一台中国一拖集团有限公司生产的东方红轮式拖拉机为移动和动力平台，一台电王精密电器（北京）有限公司生产的独立式发电焊接一体机以及自行设计研发的钢结构箱体梁架、锥套式同步轮、锥套式同步带转动机构等部分组成。该设备不仅能在一般道路上行驶，更适合在松土、沙漠、戈壁滩、山地等复杂的地区和路况行驶，也可在环境温度-35C°～55C°，湿度不大于90%的恶劣环境下可靠使用。

3.1 自移动焊接设备轮式拖拉机部分

轮式拖拉机是中国一拖集团有限公司在借鉴国内外先进技术的基础，独立开发的、拥有自主知识产权的新机型。适用于各种气候及土壤条件。具有以下主要特点：变速箱档位多、速度范围宽、啮合套换挡、操纵方便、液压转向、转向灵活轻便、转向半径小、机动性强、加强型啮合套换挡动力输出。不停机就可以操纵动力输出，湿式自增力式制动、制动可靠、安全轻便；大容积燃油箱、高品质烤漆、水晶前照灯、外观靓丽，全封闭驾驶室。

3.2 自移动焊接设备发电、焊接电源输出部分

电王精密电器（北京）有限公司成立于2002年，是焊机专业制造厂，使全球高品质焊机生产厂家之一。该焊机是我公司委托特别定制的独立式发电专业管道焊接一体机。它具有双把手工焊和双把半自动焊以及手工焊、半自动焊交叉使用且互不干扰的特点。发电形式为二极、四级。双焊把独立输出，出力强劲。最大焊接电流2×400A，最大三相交流输出达30KVA。还具有故障率低、体积小、使用寿命长等特点是专业管道焊接设备之首选。

3.3 自移动焊接设备传动部分

采用锥套同步带轮传动，同步带传动是由一根内周表面有等见锯齿形的环形带既具有相应吻合的轮组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。传动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力；同步带传动具有准确的传动比、无滑差、可获得恒定的速比，传动平稳、能吸振，噪音小、传动比范围大，一般可达1：10。允许线速度可达50M/S。传动功率从几瓦到几百千瓦，传动效率高、一般可达98%，结构紧凑、适宜于多轴传动、无需、无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。

3.4自移动焊接设备防护棚部分

防护棚箱体设计合理，整体采用2mm厚优质冷轧钢板，经专业设备折弯、冲压焊接制作。箱体两侧前设计各有四排防雨式通风口，散热效果好，保证了发电焊接设备及传动系统始终工作于适宜的环境温度中。箱体两侧后设计各有箱门，便于装卸施工机具。箱体后部设计有自动起升厢门三个，方便用户操作和观察设备的运行状态。超大的空间除了放置发电焊接及辅助设备外，剩余空间还可以放置其它施工用机具等。

3.5自移动焊接设备防护厢体梁架部分

附加于轮式拖拉机原底盘上的厢体梁架，采用了优质钢结构材料精工制作成两部分。它具有拆卸方便、结构简单、坚固耐用、重量轻、抗弯曲和抗扭曲能力强、轮式拖拉机高速行驶稳定性好等特点。梁架两侧设计有吊钩，便于设备远程运输时装卸时用。梁架后部设计有牵引钩，可牵引其它辅助设备用。

4. 自移动焊接设备的优点

与传统轮式移动电站相比较，新型自移动焊接设备具有以下优点：（1）安装方便，实现了动力源、发电、焊接电源一体化；（2）传动平稳，由于采用锥套同步带轮，同步带传动与传统的皮带轮传动相比较传动更加平稳；（3）焊机功率损耗小，由于采用锥套同步带轮，同步带传动及省去了附带的两台焊机降低了传动过程中的功率损耗。因此，产品一经问世立即收到相关单位的关注，特别是最近该设备参加了廊坊国际管道设备展，收到了广泛的关注，咨询单位非常多，并收到大量订单。

5.解决的主要问题

5.1新型自移动焊接设备的研制成功，解决了困扰公司野外长输管道焊接设备落后的问题。目前，国内生产的移动式电站厂家所生产的电站采用的全部是分体式设计。发电机和电焊机以及配电系统全部需要额外配备，这样造成了连接繁琐、设备检修困难等一系列的问题。新型专业管道焊接设备的研制成功将有效解决这一问题。设备的整体集成化程度更高、性能更加稳定、维修简便，更加适合野外复杂多变的施工环境。新型自移动焊接设备除了适合野外复杂多变的施工环境，也适合室内和室外焊接及各种管径的管道、大型联合站、泵站、计量站、配水间和大型焊接工程施工工地等的使用。

5.2新型野外专业焊接设备的投产使用，提高了管道焊接的速度，因为管道焊接是管道施工工程的一个极其重要的环节，它的快慢进而影响了整个管道施工工程施工进度，采用好的先进的焊接设备可以提高工程的焊接速度。因此，它能提高在施工中焊接工作效率，从而保证了整个管道施工工程进度，为整个管道施工工程顺利完工打下坚实的基础。

5.3新型野外专业焊接设备研制成功，填补了国内专业管道焊接设备的一项空白，达到了国内专业管道焊接设备同期的先进水平，

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关键词：自动化焊接设备；工程机械制造；自动化焊接专机；焊接机器人

1自动化焊接设备的主要特点

自动化焊接设备的特点有以下四个方面：第一，其具有大型化及组合化的特点。在诸多的焊接结构生产中已研制出许多种类的自动化焊接设备，由于这一特点的存在，某些大型焊接中心能够占据整个车间；第二，其具有数字化及智能化的特点。其在焊接的过程之中必须考虑焊件的接缝装配间隙误差及形状，且不能忽略焊接期间的热变形现象，基于这一特点使其对传感技术具有较高的要求，且要将自适应控制系统作为对其的技术支持。第三，具有高精度及高质量的特点。总体来说，对于焊接机器人以及操作机的行走机构定位精度严格保持在0.1毫米以内，与其配套的焊接变位机的定位精度也要严格保持在0.05毫米以内，基于这一特点，自动化焊接设备长期以来均受到诸多机械制造企业的信赖。第四，具有管控一体化的特点。其利用诸多计算机软件，利用局域网将生产及制造的管理系统进行自动化的控制，同时在发生故障的时候，能够利用自动化管控来对其进行诊断并维修[1]。

2自动化焊接专机与焊接机器人的结构及应用分析

2.1自动化焊接专机

2.1.1自动化焊接专机的结构

自动化焊接专机是以焊接、机械及电气控制这三个系统为主要组成部分。人工或机械手将工件放在工作台上，利用焊接夹具进行工件固定及定位，然后自动启动电源的电弧进行自动化送丝和移动及退回，焊接结束后将工件取下。

2.1.2自动化焊接专机的应用

自动化焊接专机一般以双丝焊接为主，对其的使用在一定程度上提高了进行生产的效率，其与人工单丝焊接相比，其焊接的缝隙不会出现断弧且有着较深的熔深，从力学性能的角度来讲，对焊缝质量有一定的提高[2]。自动化焊接专机具有较高的自动化焊接设备，利用相应的传感器及电子检测线路能够对焊缝的轨迹进行自动跟踪及导向，还能够对参数进行设置及调试。对于智能化的焊接专机来说，其可以应用较高等级的传感器并配合计算机系统、软件及数据库，进行智能化参数的调试，无形之中简化了人工操作，但其有一定的局限性，日常生活中应用相对较少。

2.2焊接机器人

2.2.1焊接机器人的结构

焊接机器人的结构由诸多部分组成，分别为机器人本体及控制器、焊接电源及变位机、机器人外部轴行走机构及夹具、操作软件及弧焊软件包、传感系统等。焊接机器人工作站的重要结构为机器人本体和控制器，通常表现为六轴关节型，有着较为强大的负载能力及较为坚固的结构，同时具有较长的使用寿命。数字化控制这一技术作为机器人系统所采用的先进技术，其利用数字总线将系统诸多部分进行连接，从而避免其受到磁场的干扰[3]。

2.2.2焊接机器人的应用

如今，焊接机器人尚处于较为重要的地位，主要原因在于其有着较高的柔性化和数字化程度，且其焊接的质量相对较为稳定，还具有相当高的焊接精度。基于这些特点，其能够将焊接的产品质量进行改善，从而不断提高机械制造业的生产力及竞争力。在相对较为复杂的焊件中，焊接机器人可以很快适应这一焊缝。然而，其也具有一些缺陷，比如成本高及操作困难等。就其自身的特点，有些焊接机器人主要应用在诸多的大型机械制造企业当中[4]。

3自动化焊接设备的应用现状及发展趋势

基于工程机械制造企业彼此间生产水平及综合能力的差距，对于自动化焊接设备的应用也有着较为明显的差别。通过相关调查研究发现，我国对自动化装备的应用率不是很高。但近几年随着社会各方面的逐步发展，自动化焊接设备的应用呈现出上升的趋势，特别是较大型的工程机械制造业，其作为焊接机器人较为重要的使用领域，但对于相对中小型机械制造企业而言，尚且需要对自动化焊接设备的使用率进行提高[5]。最近几年，就自动化焊接设备的类型而言，展现出了较为显著的发展，相应地焊接技术也显示出长足的进步。从传统手动焊接到目前的系统化及智能化的焊接专机、焊机生产线以及机器人设备的这一发展历程，其克服了手动焊接的缺陷，逐渐形成的自动化焊接设备符合了现代社会对产品质量的较高需求。进而不断地提升了企业的形象及核心竞争力。

4结束语

综上所述，具有自动化水平的焊接专机及焊接机器人拥有着显著的优势，比如较高的质量及效率等，基于这些优点，自动化焊接设备逐渐受诸多工程机械制造企业的信赖。所以，自动化焊接设备的进一步推广并普及将成为工业社会发展的一种趋势。

参考文献：

[1]王智营，杨蒙.自动化焊接设备在工程机械制造中的运用分析[J].内燃机与配件，2017(7)：39-40.

[2]杨鸿强.探讨自动化焊接设备在工程机械制造中的运用[J].企业技术开发，2016，35(20)：67-68.

[3]曹新民.试论机电自动化在工程机械制造中的应用分析[J].中国新通信，2016，18(16)：158.

[4]宋金虎.我国焊接机器人的应用与研究现状[J].电焊机，2009，39(4)：18-20+67.

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关键词：焊接工艺及设备；教学方法；教学改革

Abstract: " Welding technology and equipment" is the material forming and control of the professional core courses, combined with three college students the actual situation as well as training goal, aiming at the problems in the course teaching, from teaching content, teaching methods, assessment methods and other aspects of the research and the practice.

Key words: welding technology and equipment; teaching method; teaching reform

中图分类号：H191文献标识码： A 文章编号：

0前言

焊接技术在工业中的应用已有近百年的历史，随着工业生产的发展，对焊接技术提出了多种多样的要求。根据使用的焊接产品的材料、性能以及结构形式的不同，发展了各种焊接方法、工艺以及相应的焊接设备来适应这些产品的生产，焊接工艺广泛应用于汽车、船舶等制造行业，它是一种精确、可靠、低成本的连接金属材料工艺方法[1]。《焊接工艺及设备》是材料成型及控制专业一门专业主干课，以物理学、电子电工学、机械设计、金属学和热处理等课程为基础，以焊接冶金学等课程为前导，具有很强的实践性。焊接加工作为一门应用型技术性工种，被广泛应用于各个领域。

在《焊接工艺及设备》课程的教学过程中，针对生产和技术的发展对专业人才能力与素质要求的变化，并结合三本院校的人才培养定位，特别是针对焊接生产第一线严重缺乏既懂理论又会操作、能够解决生产实际工艺问题的专业技术人才的形势，我们对教学内容进行了改革，注重对学生焊接工艺能力的培养。特别是以气体保护焊为代表的先进焊接方法的工艺能力培养。同时也对教学方法、考核方法等多个方面进行了改革。基于新形势的教育任务，转变教育思想和教育观念，用新的理念改革教学内容、教学手段和教学方法，对工程实用型人才培养来说，是非常必要和迫切的[2]。

1 教学内容的改革

为更好的符合“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的机械类人才培养目标，在焊接工艺及设备课程内容的设计上，适时跟踪最新焊接方法，注意与专业后续课程的合理衔接，保证既有较宽的专业口径、知识面以及新的视野，又有深厚的理论基础，在精讲精练的同时，又不断加强学生创新精神和动手实践能力的训练，培养符合时展需求的高素质人才。通过开设相关的课程进行培养，对学生参加全国和省组织的各种技能竞赛（全国大学生机械创新大赛）并获奖提供了很好的保证，提升了学生的实践动手能力和创新能力。

不断补充和更新教学内容：课程的教学内容应该是先进的、动态的，及时将最新最先进的焊接方法的有关内容引入本课程中；及时介绍焊接相关的最新动态；适当介绍新成果，增强学生学习和创新兴趣，拓宽视野。

2 教学方法的改革

2.1 在课程教学中灵活运用启发式教学

知识不是被动接受，而是认知主体积极建构的。学习是学习者个体主动的行为，是以先前建构的知识为基础的；学习过程不单纯是教师向学生传递知识的过程，而是学习者自己建构知识的过程。传统课堂教育是以课本为中心，重视教师的教，轻视学生的学，课堂气氛比较沉闷，学生缺乏兴趣和积极性，造成了学习的被动。现在课堂教学鼓励以教师为主导，以学生为主体，进行启发式教学，把学习的主动权交给学生变“问学生”为“学生问”，势必能够激发学生学习的兴趣，推动学生去主动探索未知的知识。课堂讲授应该根据学生专业知识结构的需要，在切实注意加强与拓宽基础的前提下，抓住每篇、每章教材内容的核心和难点，联系焊接实际，讲解重难点，其他内容鼓励并引导学生去自学，以培养学生适当的自学能力。总之，灵活运用启发式教学方法，引导学生自觉学习的主动性和积极性，保证教学过程良好有序地进行。

2.2 大力推广应用多媒体等现代化教学手段

随着教学改革的不断深入发展，教师的备课方式和教学方式都发生了巨大变化，以文本教案和黑板讲授为中心的传统模式逐渐被多媒体教学所替代。相对于文字，图片、视频、声音是学生更加喜欢的教学载体。采用多种形式的多媒体和网络教学相结合的方法可以收到良好的教学效果。多媒体技术具有综合处理声，文，图，像的能力，学生能够通过多种感官获取信息，可以弥补传统教学方法在时间和空间上的不足[3]比如：磁偏吹、电路板的钎焊、熔滴过渡动画等教学资源；将课堂教学与课外教学有机地结合起来，弥补课堂教学抽象枯燥的局限性。从而激发学生积极参加实践动手的兴趣，培养分析和解决实际问题的能力。

随着校园网系统的逐步完善，创建课程学习网站，积极有效地将计算机多媒体、信息网络等现代信息技术引入课堂教学、实习指导、教材建设等，以加强教学工作的直观性和实践性，提高课程教学的效果和效率，是目前各高校进行教学改革的重点所在。课程学习网站应当是一个功能齐备、可以为师生提供互动交流的平台。在网络教学环境中，教师和学生广泛参与，发挥网络技术的优势，促进教学改革。通过课程学习网站传递信息，既可使学生的疑难问题得到适时解答，又可使教师及时了解学生掌握知识的程度，便于因材施教，体现个性化教育[4]。

2.3 积极开展案例教学

在本课程的课堂理论教学中，溶入大量的生产实践案例，通过结合理论知识，对生产案例进行分析讲解，评价，使教学能理论联系实际，特别是使学生获得在实际生产具体条件的规定下，如何综合运用理论知识，解决实际生产问题的能力，教学效果良好。

3 考核方法的改革

为了更好的落实本专业“一线工程师”的人才培养目标，所以提高学生的动手能力势在必行。本课程实验课时由原来的4学时增加到8学时，在考核方式上，根据我校实际情况，在40分的平时成绩中，改变过去以点名和教师对学生的大概印象来评分的模式。即：出勤考核占10分、回答问题和作业占10分、实验占20分。实验包括操作和撰写实验报告，操作增加了学生的动手能力，撰写实验报告对培养学生主动学习能力、熟悉和深化某一专业知识点大有益处，同时对于专业知识的学习和综合素质的提高作用明显。

4 总结

总之，只有科学、合理的将教学内容、教学方法、考核方法等教学改革应用到焊接教学中，才能更好地为教学服务，才能显著提高教学质量。

参考文献：

[1]曹元军．焊接工艺理论一体化教学研究[J]．科技信息，2009(30)：100-101．

[2]雷世明．浅谈我院焊接专业教学改革的特点[J]．四川工程职业技术学院学报．2006(2)：57-59．

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从制造工艺的角度看，一个好的化工设备结构设计，只就焊接方面而言，至少要妥善考虑以下几个方面的问题：减少焊接残余变形和应力，不出现没有“可焊到性”的结构，尽可能便于焊接。如果一个焊接结构图纸中有的焊缝在现实焊接条件下根本看不到，则称没有“可焊到性，”具体些讲，手工电弧焊时焊工伸不到，看不清，手把摆动不灵活；埋弧自动焊的焊嘴伸不到，就算没有可焊到性。

内径小于600毫米的长容器或管道，内焊缝一般都没有可焊到性。

材料的焊接性在过去的文献成为可焊性，从现在的研究结果看，很难说金属材料间不存在可焊性，故用焊接性一词更恰当。

材料的焊接性是指在一定的工艺条件下，焊接接头能符合质量要求的可能性。详细地说，材料在采用现有的某种焊接方法和工艺措施进行焊接时，能获得高质量的接头，不至于出现裂纹等严重缺陷，不致使机械性能指标和特殊性能指标明显下降的可能性就是该材料的焊接性。如果某种材料采用常见的焊接方法，勿须特殊的工艺措施既能获得高质量的焊接接头，就可以认为该材料的焊接性能良好；若需要采用特殊工艺才能达到要求，则该材料的焊接性一般；若采用特殊焊接方法也不能达到要求，则说明该材料焊接性不良，不适宜进行焊接。

显然，设计化工设备过程中在选材时，除考虑材料能适应介质、温度和压力等需要外，焊接性也是一个必要考虑的问题。因为，若焊接性不好，材料焊接后焊接接头性能下降很明显，就会出现严重后果，否则难以制造出合格的产品。

对焊接性影响的是以下物性：1 膨胀系数 2 导热系数 3 热容量 4 熔点和沸点 5 密度

在某中意义上讲，金相热处理性能是当今对材料焊接性影响最大的一 种物性因素,也是最复杂的因素。

在机械性能方面对焊接性有影响主要是塑性，若材料的塑性不强会在焊接热应力的作用下造成裂纹或提高在使用中发生脆断的倾向。

焊接工艺是分析焊接性的必然结果，也是保证焊接质量的方法。当然，从理论上分析得到的结果必须经过可靠的实验方法加以评定才是准确的，无论是焊接性的优劣，还是焊接工艺的可靠与否都是如此。生产上使用的工艺必须是经过实验的工艺。

把这种理论与实验相结合的活动称之为工艺活动。在冶金部门中，也用于化工容器等焊接用金属的开发，以保证供应材料能应用于焊接场合。

不同的材料具有不同的焊接方法例如炭素结构钢的焊接。

低碳钢设备的焊接

焊条手工电焊弧这是低碳钢结构的基本焊接方法，特的适应力很强。

中碳钢的焊接性较差，含碳量越高越差。主要的焊接缺陷是热裂纹、冷裂纹、气孔和接头脆性、有时热影响区里的强度还会下降。当钢中的杂质较多，焊件钢性较大时问题就越突出。

所以，中碳钢的焊接工艺重点就是克服上述分析中的各种问题。

焊接方法 根据目前中碳钢焊件的主要任务和理想热过程中的要求，手工电焊弧是最恰当的方法，焊条采用相应强度级别的碳性低氢型焊条；大型铸件的焊接，当修补量较大时可考虑采用手工电渣焊，因为它在焊补大型铸件时都受到好效果，焊补中碳钢时困难肯定不少，填充金属壳与工件相同，焊后与工件一道处理。

再如 低合金耐腐蚀钢的焊接技术

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一、前言

在大连石化公司新建的27万吨/年硫磺回收联合装置项目中，我公司承揽其中酸性水汽提、溶剂再生和液流存储单元设备安装工程的建设任务。其中再生塔（C-2201Ⅰ/Ⅱ）、主汽提塔（C-2301Ⅰ/Ⅱ）四台设备为复合钢板材质（20R+00CR19NI10），由于设备本身体积、重量、安装高度无法实现整体运输和整体安装，需分筒节到货，现场进行设备安装、焊接。

二、焊接特性分析

复合钢板（20R+00CR19NI10）属奥氏体复合钢板，复合钢板的化学成分和力学性能比较复杂。不锈钢复合钢板的基层和复层在化学成分和力学性能等方面有较大的差异，其所使用的焊接材料也同样存在较大的差异。因此，焊接时稀释作用强烈，使得焊缝中奥氏体形成元素减少，含碳量增多，增大结晶裂纹的倾向，焊接熔合区可能出现马氏体组织，而造成硬度、脆性增加；同时由于基层与复层的含Cr量差别较大，促使碳向复层迁移扩散，而在其交界处焊缝金属区域形成增碳层和脱碳层，加剧熔合区的脆化或另一侧热影响区的软化。为有效地防止稀释和碳迁移，要在基层和复层之间加一“隔离层”即过渡层。过渡层材料的选择是否正确，工艺是否得当，直接影响着焊接工作的成败。因此可以说，复合钢板容器组对安装的关键是焊接问题，而焊接工作的关键又是过渡层的焊接。

三、焊接工艺

1.焊接方法

1.1为了保证了复合钢板（20R+00CR19NI10）原有的综合性能，应对基层、过渡层和复层分别进行焊接。

1.2由于主汽提塔C-2301Ⅰ/Ⅱ直径较小，为φ2400mm。故基层、过渡层、复层均采用焊条手工电弧焊。

2.焊缝坡口形式

坡口开在复层侧，同时预先去除部分复层材料，使基层与复层完全分开，可避免在焊基层时可能会熔掉复层材料的弊端，从结构上保证焊接质量。焊接时应注意以下几点：（1）遵循先焊基层，再焊过渡层，最后焊复层的焊接顺序。（2）过渡层焊接应采用小直径焊条，并采用小参数反极性进行直道焊，以降低基层对过渡层焊缝的稀释作用。

3.焊接材料的选择

3.1基层的焊接材料选用J427焊条；

3.2过渡层的焊接材料选用A302焊条，以保证补充基层对复层造成的稀释，同时为更好地保证焊接接头的防腐蚀的要求。

3.3复层的焊接材料选用A002焊条，材料应保证熔敷金属的主要合金元素含量不低于复层母材标准规定的下限值。

4.焊接施工

4.1焊接前准备。 a. 组对时应以复层为基准对齐，错边量为不大于1.5mm，不允许采用打磨复层金属的方法来减小错边量。定位焊一定要焊在基层金属上，不允许用不锈钢焊条在基层上定位焊。 b. 焊前应清理坡口及其两侧内外表面20mm范围内的水、油、锈及渣等污物。

4.2按焊接工艺评定确定的焊接工艺参数，选用培训合格的焊工进行焊接施工，并采取相应的技术措施。

4.3基层的焊接用焊条J427Φ3.2打底， 打底时一定要控制焊接线能量， 打底焊道不得触及和熔化复层金属；打底完成后用焊条J427Φ4.0填充、盖面。

4.4过渡层即基层距复合界面 2mm 和复层距复合界面 1mm 之间部分。过渡层焊接时，在保证熔合良好的前提下，尽量减少基材金属的熔入量，即降低熔化比。为此，应采用较小直径的焊条或焊丝及较小的焊接线能量，多焊道焊接。

4.5焊接复层前，必须将过渡层焊缝表面和坡口边缘清理干净。复层焊缝表面应尽可能与复材表面保证平整光滑。 对接焊缝的余高应不大于 1.5mm。 注意事项： a. 严格按照图纸、焊接工艺和相关标准施焊。b. 筒体组对以覆层为基准，防止覆层错边量超标。要求纵缝错边量不大于1 mm，环缝 错边量不大于1.5 mm。c. 施焊前，在坡口内及两侧各150mm范围内刷涂防飞溅防污剂，焊缝要用酸洗膏进行酸洗钝化，最后用清水擦洗干净。

5.焊接实施和注意事项

5.1焊接时，严格按评定合格的焊接工艺进行。

5.2焊接基层时不得熔化复层，复层金属熔入基层焊缝会产生焊接裂纹，且焊接基层时不得将基层金属沉积在复层上。

5.3基层钢板侧尽量选用抗裂性能较强的碱性焊条。

5.4合理选择过渡层的焊接材料，过渡层的填充金属必须能允许基层的防污剂。

5.5为减小基层对过渡层的稀释，过渡层焊接应尽量选用小直径焊条，采用小电流、快速焊。

5.6过渡层的焊接采用反极性、直线运条和多道焊。

5.7为0.5～1.5mm。

5.8为防止重复加热使焊缝的抗蚀性能降低，复层焊缝应在最后焊接。

5.9复层的焊接应采用多道焊，层间温度控制在60℃以下。

5.10壳体复层焊缝表面应磨平，余高控制在0.5mm以下。

5.11合理制定T形焊接接头处基层与过渡层焊缝焊接程序，即为避免纵缝端部的过渡层焊缝熔入环向基层焊缝中，要求纵缝两端部附近的过渡层和复层焊缝，必须在环向基层焊缝焊完后再焊接。

5.12不锈钢接管与复合钢板壳体的焊接，应先用过渡层焊A302填满坡口，最后用A002进行复层焊接。

5.13点固焊仅应在基层金属坡口内进行，复层金属上不得焊接任何临时性工卡具，点固焊的焊道长度应在30～50mm，焊道应有足够的强度，点固焊焊接宜采用回焊法，使引弧和熄弧均在焊道内。

6.检验

6.1在基层焊接完毕之后，过渡层与复层焊接之前，对基层进行射线探伤检查。发现超 标缺陷，立即进行返修。返修完毕并经射线探伤检查合格后，将复层侧的基层焊缝表面 打磨平整，再经过100%渗透探伤检查合格后，方可焊接过渡层和复层。

6.2过渡层和复层 焊接完毕后，再进行100%渗透探伤检查。

6.3设备制造完毕后，按设计要求进行壳程的水压试验。

6.4设备试压用水的氯离子浓度测试，不大于25mg/L为合格。

四、焊接难点及解决方案

1.焊接基层时，由于板厚较大，焊接接头承受有较大的拘束应力；在焊接热循环的作用下，热影响区易产生马氏体淬硬组织，使焊接接头硬度和脆性增加，韧性和塑性显著降低。这些因素都会导致焊接裂纹的产生。为了有效预防焊接裂纹的产生，可采取的措施有：选用低氢型焊条；焊条使用前按 要求进行烘干；仔细清理坡口表面水、油、锈等杂质；选择合理的焊接工艺参数，如焊前预热、焊后缓冷、采取多层多道焊、控制层间温度等；选择合理的施焊顺序，以减小焊接应力等。

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关键词：化工机械设备；焊接工艺；方式

中图分类号：TG45 文献标识码：A

化工机械设备焊接工程是一项十分复杂且重要的工作，焊接工作包括很多方面，而焊接工艺作为整个化工机械设备焊接工程中最重要的组成部分，其焊接工艺的水平和质量将直接影响着整个机械设备运行质量，关系着后期机械设备的使用周期和使用寿命。因此，探讨、分析化工机械设备焊接工艺具有重要的作用和意义，只有相关工作人员重视、研究机械设备焊接工艺方式，最终，才能提高整个化工机械设备焊接工艺方式的的水平和质量。

一、金属材料的焊接性

金属材料在一定的情况下都是可以进行焊接的，但是由于金属材料的焊接性能存在着差异性，因此其焊接工艺的难易程度也存在很大的差别。所谓的焊接性就是指在具备一定的工艺条件的基础上，进行对金属材料的焊接成优质接头并在此过程中形成的难易程度。也就是说优质接头的形成如果是使用较为复杂的工艺得到的，则是焊接性差，反之，如果通过平常的工艺就得到，那么就意味着焊接工艺高。焊接工艺主要包括：焊接方法、材料、规范以及措施等。而焊接接头的使用性能是评价优质接头的方式。化学成分中含碳量的多少是钢材焊接性的主要影响因素，其中焊接性随着含碳量的增加而降低，因此，焊接性可以通过估算进行确定。

二、焊接工艺规程

（一）焊接结构的工艺性及方法选择

焊接结构设计的优劣会对焊接的难易程度、接头质量、生产率等造成影响。焊件接缝可以分为横焊、平焊、立焊和仰焊位置，主要根据在进行熔焊时，焊件接缝所在的空间位置焊缝倾角和转角的不同。在一定的情况下，焊缝的设计应该在离加工表面较远的位置，主要是为了避免某些需要在加工后进行焊接的结构加工精度受到影响。同时，还要考虑焊接时运调角度是否能够满足需要，因此需要对焊接布置的操作空间进行考虑。焊接方法在选择上主要依据焊接的材质、焊缝位置、接头厚度以及坡口形成等方面。

（二）焊接材料的选择

我们通常所说的焊接材料就是在焊接的过程中可以提高焊接质量而附加的保护物或者是各种金属填充物，主要包括焊条、焊剂以及焊丝等。选择焊接材料可以从两方面进行考虑：1、焊接和母材等强度原则。2、接头性能中的工艺因素及各种不同的焊接方法下的冶金特点。 焊缝金属和焊接工艺在很大程度上是影响焊接接头性能的主要因素，目前还没有发现任何焊接材料可以在焊接接头的热影响区的作用下对焊接材料的性能进行更改，因此焊缝金属性能作为焊接材料的首要选择。

（三）焊接接头与坡口形式

利用焊接方法连接下的不可拆卸的接头，我们称之为焊接接头。接头形式主要有对接接头、交接接头以及T形接头、塔接接头，主要的分类方式是根据焊件的结构、形状、厚度及作用等方面。

坡口主要是指为了保证焊接质量而在焊接工件的待焊的地方进行加工或者是进行装配成几何形状的沟槽。坡口主要有V形、X形、以及U形等形式（如图1）。开坡口时需要注意以下几个方面：

1为了保证焊缝的根部可以焊透，当板厚大于六毫米时时开坡口。

2为了防止烧穿，可在开坡口时留钝边。

3选择坡口间隙时，主要从保证焊透、节省焊条、容易加工等方面进行考虑。

（四）焊接规范

影响焊接质量和生产率的各个工艺参数，诸如焊接电流、速度、电弧电压等，这些参数总称就是焊接规范，由于这些参数会对焊缝的熔深、高度和宽度有着直接的影响，因此为了保证焊接焊缝的质量，就需要我们正确合理的选择焊接规范。焊接电流的大小直接影响着焊接的质量，因为焊接电流如果过大就会造成出现咬边的情况，而太小则会造成夹渣或焊接为干透的问题。因此，只有选择合适的电流量才能提高焊接质量。影响焊缝的尺寸和形状主要因素之一就是电弧电压。电弧电压过大时，焊缝的尺寸会变得浅而宽，会出现和电流过大时一样的缺陷，而电弧电压过小时，焊缝的尺寸会变得高而窄，会使焊接材料的边缘熔合不良。同样的焊接速度也会对焊缝造成影响，主要是对外观造成影响。焊接速度过慢，会导致材料的表面出现旱瘤、溢流等问题，而焊接速度太快会造成机械设备外表出现咬边、气孔等问题。选择焊条或焊丝直径的大小主要的考虑因素是材料的厚度、接头形式等方面。

（五）焊接技术要求

选择焊接方法、焊缝的布置、焊接工艺及其特殊要求、检验方式以及水压试验等方面都属于焊接技术要求的范畴。为了保证机械设备在操作中更加安全便捷，我们还要对化工工艺要求、结构以及尺寸要求进行考虑。只有对焊接技术提出更高的要求，才能提高化工机械设备焊接工艺方式的提高并促进化工机械质量的提高。

结语

综上所述，我国化工机械设备焊接工艺技术中技术方式存在很多的影响因素，如何做好化工机械设备焊接工艺技术的提高，就成了我们面临的主要问题，本文主要分析了焊接结构的工艺性和焊接方法的选择、焊接材料选择、焊接接头和坡口形式以及焊接规范，通过这几个方面对化工机械设备的焊接工艺技术进行探讨。笔者希望更多的专业人士能投入到该课题研究中，针对文中存在的不足，提出指正建议，为提高我国化工机械设备的焊接工艺技术的发展做出重要的贡献。

参考文献

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【关键词】水电设备；焊接技术；现状；问题；体系构建

水电设备焊接是水电站投入使用前与使用中重点关注的内容，在水电站建设时，水电设备之间要通过合理的布置与组装，形成高效率的流通通道，才能实现水电正常转换生产，这时候就需要进行水电设备的焊接工作，使水电设备之间相互联系；在水电站正常运营的过程中，水电设备的连接处，由于设备老化或其他影响，导致设备焊接处出现缝隙等问题，这时候也必须及时进行水电设备焊接工作。因此，现代水电设备焊接技术的优劣，将会决定水电设备焊接工作的质量与效率，对相关技术的深入研究与实践，是我国水电站建设与发展必须加以重视的研究内容。

1、我国现代水电设备焊接技术的应用现状与主要问题

1.1我国现代水电设备焊接技术的应用现状

目前我国现代水电设备焊接技术的应用情况，主要可以归纳为以下三个方面：第一，现代水电设备焊接工作仍然是维护水电站正常运行的必要工作，但是在这方面的专业性人才却非常欠缺，很多水电设备的焊接并非是取得了专业资格证书的技术人员进行的，这使水电设备焊接的质量难以得到保障。第二，我国目前通用的水电设备焊接技术比较落后，尽管目前已经由自动化焊接的原理提出和实践操作，但是在大多数水电站的设备焊接上，还是以人工焊接为主，对自动焊接的认可和使用相对不足。第三，现代水电设备焊接技术在使用规范程度的管理上不严格，很多水电设备焊接工人在实际焊接工作中，并没有按照规范的施工标准来执行，导致一些水电设备焊接出现问题，不得不进行二次焊接，甚至是多次焊接，对水电站的安全运行带来安全隐患。

1.2我国现代水电设备焊接技术的主要问题

结合我国现代水电设备焊接中出现的实际问题，并和国外先进的焊接技术相比较，笔者认为出现的主要问题，可以概括为三点。

1.2.1水电设备焊接技术在研究和实践上明显不足

水电设备焊接技术在很大程度上决定了设备焊接的质量，然而传统的人工焊接往往会依赖于个人焊接经验，这就导致专业性的水电设备焊接技术得不到重视，所以在这方面进行的研究与实践次数明显不足，也就谈不上对该技术的完善与创新。技术的落后将直接造成水电设备焊接始终停留在较低的工作效率上，无论是对水电设备的焊接的速度来讲，还是对水电设备的焊接质量来讲，都无法起到提升的作用。

1.2.2我国现代水电焊接技术在自动化程度上落后于国外

西方发达国家进行工业化革命的历史远远长于我国，在很多工艺技术上都领先于我们，水电设备焊接技术也不例外。国外已经普遍采用了自动化焊接技术，实现了精确化焊接、流水化焊接，不仅保证了水电设备的焊接质量，同时也极大的提升了焊接效率。而在国内，由于对水电设备焊接技术的重视程度不够，自动化控制技术与相应设备的欠缺，都导致了国内在水电设备焊接技术上仍然偏向于人工操作，这对设备焊接技术的今后发展产生了一定的影响。

1.2.3焊接材料的质量问题导致水电设备焊接技术无法正常施展

在使用水电设备焊接技术的时候，如果焊接材料没有达到规定标准的话，也会在很大程度上影响焊接技术的实际效果。国内水电设备焊接量大，很多焊接工作承包方为了提升自身的经济效益，会在焊接材料上偷工减料，或是以次充好，这样的行为不仅造成水电设备焊接存在安全隐患问题，同时也无法发挥出设备焊接技术的作用，长此以往，会导致水电设备焊接技术停滞不前。

2、水电设备中间环焊接技术、转子支架焊接技术分析

2.1水电设备中间环焊接技术

水电设备中间环焊接技术，其具体流程为：一，做好技术施工前的准备工作，熟悉需要施工的水电设备和有关图纸，对焊接所用的材料进行复查检验，确保焊接材料质量达到焊接标准。二、正式施工的时候，要严格按焊接技术操作规定，通过卷板机使焊件基本成形，并注意复层不锈钢表面被压伤的问题；装配成型时，焊缝的对口处，错边量不得大于复层的二分之一，或是大于复层2毫米；定位焊接的时候，要使用与焊接基层性质一样的材料焊接在母材上，将工具卡焊接在基层侧面；基层焊接要用到保护气，严格控制焊接管道，防止复层材料被熔化；过渡层的焊接则需要减小焊接参数，从而起到减少基层的金属融入量。三、在施工结束后，要对中间环焊接结果进行复查，根据施工图纸和设计标准进行检验。

2.2水电设备转子支架焊接技术

在进行水电设备转子支架的焊接过程中，所选择的母材是Q345C与正火低合金高强钢的时候，要特别注意氢影响与应力影响。同样其焊接技术实现的流程分为三个步骤：焊接前做好材料准备与检查，对焊接图纸进行熟悉，选择合适的焊接工艺；在焊接过程中，要严格按照焊接技术要求，注重焊接裂缝和变形情况的预防；在焊接结束后，要对焊接质量进行检测，出现问题的焊接处要立即进行修补处理。

3、构建我国现代水电设备焊接技术研究与实践体系的策略

3.1规范现代水电设备焊接技术与工艺，加大研究力度

水电设备焊接技术研究与实践体系的构建，首先要对当前我国水电设备实际焊接工作中所参考的焊接技术和施工工艺进行规范，形成统一的行业标准，防治个人焊接经验操作。另外，要继续加大在设备焊接技术上的研究力度，结合水电设备焊接需要注意的各个方面，定向研究水电设备的焊接技术，从而为水电设备焊接在理论与实践上奠定基础。

3.2加大专业性技术研究人才的培养，加强国内外焊接技术交流

人才基础是保证现代水电设备焊接技术得以研究的关键因素，我国目前在该方面的专业非常欠缺，设备焊接工人的专业能力也缺少评估标准和有效管理，因此需要国家和企业重视对水电设备焊接技术研究人才和具备专业焊接能力的高级技工进行大力培养，确保人才充足。同时，国外水电设备焊接技术和焊接工艺、自动化焊接控制系统等，都是我国需要学习和借鉴的地方，所以要加强国内外在水电设备焊接技术上的交流，不断丰富自身焊接技术内容，从而提高焊接质量和焊接效率。

4、总结

焊接技术组作为影响水电设备焊接质量和焊接效率的关键因素，对其进行技术研究与经验总结是非常有必要的，针对我国现阶段在现代水电设备焊接技术上出现的问题，应该规范现代水电设备焊接技术与工艺，加大技术研究力度和专业人才培养力度，并加强国内外焊接技术交流与合作，从而全面提高我国水电设备焊接技术。

【参考文献】

[1]漆卫国.我国水电施工焊接技术现状与展望[A].水工机械技术2008年论文集[C].2007.

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关键词：AUT，全自动熔化极气体保护焊，人工焊接缺陷，DNV资质认证，海底管道，POD

中图分类号：C35文献标识码： A

一、前言

AUT认证的主要参考文件为DNV-RP-F118 2010，该标准对各种缺陷的数量和特征都有明确的要求。鉴于AUT检测工艺及系统设置的相对比较固定(一般情况下系统设置及聚焦法则设定完成后，不得轻易更改)，对缺陷的代表性（以侧壁未熔及根部未焊透为主），包括尺寸、位置及走向要求比较严格，因此人工缺陷的制作将直接影响认证的结果。根据咨询结果，目前国内关于人工缺陷的制作的方法及可借鉴的经验十分有限,目前比较流行的缺陷制作方法是通过控制焊接过程中的电流、电压等焊接参数来产生缺陷，但很难控制缺陷的大小及位置。

二、试验准备

2.1缺陷设计

按照DNV-RP-F118 2010③标准，分别包含未熔合、根部未熔透、气孔、夹渣等缺陷。缺陷制作的质量和数量对AUT认证的精度有着重大的影响,主要有以下几点:

2.1.1缺陷的类型

根据缺陷的危害程度及代表性，缺陷制作类型以未熔合及根部未焊透为主。焊接方法不同产生的缺陷类型也有差异，如在自保护的手把焊（SMAW）中可能产生药皮夹杂等缺陷，但是在以气保护全自动焊（GMAW）中则不会出现。人工制作的缺陷要有一定的代表性，能够反映自然缺陷的特征。

2.1.2缺陷的数量

必须满足相关标准要求，根据DNV标准要求，表面、填充区域、热焊、根部（J型破口）每个区域至少29个缺陷方能满足在95%的可信度的条件下达到90%的检出率要求。气孔、层间未熔、夹铜等缺陷至少两个；热焊区域29个，填充区域29个，盖面29个，夹铜缺陷2个，层间缺陷2个，气孔2个，总数，122个。

2.1.3缺陷的深度

AUT是基于分区检测法的检验手段，每个分区的标准反射体、系统设置、灵敏度要求是不一样的，例如对于J型破口，根部采用的是脉冲回波（PE）,填充区域采用的是串列法（tandem），故要求每个分区都有相应的缺陷，比如表面缺陷要求其深度在3mm（试件表面到缺陷的下端点）以内，这对于壁厚较小（15.9mm）的试验件是个难点；

2.1.4缺陷的高度

认证是以AUT系统对缺陷的高度测量精度为主要分析对象，合理的缺陷分布，是实验成功的关键，尤其是小缺陷的制作，如果1mm是不可以接受的，POD数值越小，说明AUT检出能力越强；

缺陷制作的最大的难点在于高度的控制，尤其是

经过多次试验及讨论，通过机械方式在坡口表面挖槽（主要是EDM,电火花加工）并放入不锈钢焊丝成为主要方案，事实证明该方案的实际效果超出了预期，能够比较有效地控制缺陷高度。

2.1.5缺陷的走向

根据缺陷的危害程度及代表性，缺陷制作类型以未熔合及根部未焊透为主，制作填充区域、热焊及近表面侧壁未融合时，若采用改变焊机参数方式制作缺陷很难控制缺陷在纵向及横向的位置，同样，通过在机械方式在坡口表面挖槽并放入不锈钢焊丝成的办法较好的解决了以上问题，但仍然有一定的不确定性。根部未熔合的制作方法是在缺陷设计区域停止焊接，产生的缺陷较好的符合了数据分析要求

2.2 试件准备

2.2.1试件尺寸

试件采用API 5L X65级钢，海管尺寸为OD168mm×15.9mm。试件必须取自项目中实际管材，表面状况良好，无明显锈迹，无涂层，并严格参照项目WPS加工好坡口，附加坡口保护器,运输过程中严谨磕碰。

图1AUT设备认证试件尺寸示意图

2.2.2坡口设计

试件坡口参照荔湾项目经过评定的焊接工艺，采用窄间隙J型坡口。详见下图。

图2J型坡口参数

图3 V型坡口参数

2.3焊接方法

J型坡口的焊缝将采用全自动熔化极气体保护焊（GMAW），具体参数请参见相关WPS；V型坡口采用手把焊或者自保护焊，具体请参见相关WPS。

三、焊接缺陷制作

根部未熔合缺陷（SIDE WALL LACK OF FUSION）根据未融合在不同深度出现的状况，大致可分为根部单边未熔合 填充单边未熔合 层间未熔合 盖面单边未融合。

3.1根部未熔合在缺陷高度的要求上又有1.5mm和0.8mm两种规格，在制作时，先在预先确定的位置，使用氩弧焊在一侧坡口焊接完全熔透钝边的根部焊道，在焊道与另一侧坡口狭小的窄间隙中，根据缺陷高度的要求，使用砂轮机打磨出沟槽，再使用氩弧焊在其上薄薄施焊一层，为防止烧穿，再加焊一层。这样，一个确定了缺陷高度和长度的根部未熔合就制作成功了。在焊道不同深度，使用相同的制作方法分别制作出 层间未熔合 盖面未熔合。

3.2制作侧壁未融合时，首先在坡口面上的某一深度上通过EDM（电火花加工）加工出具有一定高度和长度的槽，然后讲不锈钢焊丝或者已经加工成一定尺寸的锯条，使用钨极氩弧焊进行填埋，并将表面打磨至与原坡口面，最后使用特定的焊接方法进行整道焊缝的焊接。

图4坡口表面EDM槽

3.2根部未熔透（LACK OF PENETRATION）根部未焊透主要出现在全自动焊窄间隙J型坡口的焊接方法中，根据缺陷高度{0，8mm 1，5mm 2mm}的要求，使用砂轮机在坡口钝边上打磨出预留的未焊透深度，使用氩弧焊小电流薄薄施焊一层，再加焊一层，以防烧穿，确保缺陷高度的要求精度。

3.3密集气孔(CLUSTER) 确定气孔的位置和深度后，使用氩弧焊，关闭保护氩气，用点焊的方法制作出密集气孔 在气孔上方使用氩弧焊小电流施焊一层，防止在下一层焊接时破坏已制作好的缺陷。

3.4渗铜(Cu-inclusions)在全自动焊接中，焊道背部使用了铜靴保护，也就有了渗铜这一缺陷的出现，在确定的缺陷位置使用氩弧焊把铜丝熔合到焊缝中，然后再覆盖一层碳钢焊缝。

图5 预埋缺陷焊接后金相

3.5 自然缺陷的产生

自然缺陷的产生有时可补充人工缺陷的不足，但是同时也会干扰数据的分析，甚至导致最终的分析结果受到冲击。因此在制作人工缺陷的过程中应尽量避免其他非目标缺陷的产生。

图6 自然缺陷较多

四、结果分析

缺陷制作采用比较保守的50%的成功概率，初始设计缺陷为245个，实际制作缺陷265个（包括自然缺陷），其中133个进行了切片分析， 2个缺陷因为不具有代表性而被废弃，2个缺陷因为切片无明显显示而被废弃，此外7个自然缺陷也被用作分析，最终136个缺陷被纳入分析。

图7缺陷高度分布

经过最终的金相分析及数据统计，缺陷的合格率达到65%，高出预期，其深度、高度计走向能够较好的模拟自然缺陷。

五、小结

人工缺陷的制作对于AUT认证的意义重大，合理的缺陷设计，焊接技术熟练的焊工等因素都将直接影响缺陷的制作质量，并最终决定认证的结果。本文所论述的关于缺陷制作的一些经验已成功得到验证，但仍有不少改进之处。

5.1表面及表面缺陷的制作，可采用EDM切割，然后用手把焊进行填埋，理论上能够获得更贴近自然产生的未融合的人工缺陷，但仍需实践验证。

5.2层间缺陷制作仍然不是非常理想，与自然产生的缺陷仍然存在比较大的差距。具体的制作方法有待研究。

5.3 自然缺陷的产生，缺陷制作过程中产生了较多的非目标缺陷，对缺陷的分析产生了较大的影响，以后应严格按照WPS进行执行，控制预热及层间温度等参数，尽量避免非目标缺陷。

5.4 根部的错皮较严重，干扰了根部缺陷的制作，尤其是V型坡口的焊接，错皮现象较为明显，除了使用外对口器，及对口时的操作失误，管子的椭圆度等因素有比较严重的影响。

此次人工缺陷的制作，为管道环焊缝、平板对接焊缝及其他类型坡口的人工缺陷的制作，尤其是钨极氩弧焊的人工缺陷制作提供了宝贵的经验。

参考标准

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【关键词】风电设备；发展趋势；管塔式塔架；焊接工艺；变形控制

1.世界各国风电发展现状

地球上的风能资源十分丰富，开发潜力巨大，全球已有不少于70个国家正在利用风能，风力发电是风能的主要利用形式。近年来，风电装机容量增长迅猛。

世界风电装机容量的增长，20世纪80年代主要集中在美国。但从1986年起，美国过早地停止了对发展风电的优惠政策，而90年代初，欧洲一些国家却建立了较全面的支持可再生能源政策，所以，90年代以后，欧洲取得了更快的发展，到2008年底，全球风电累计装机总量已超过12080万kW，欧洲约占65%，中国风电累计装机总量突破1300万kW。从2003年到2008年，中国风电装机容量快速增长：累计装机容量从2003年末的56.7万kW增加到了2008年末的1324.22万kW，增加了22.3倍；年新增装机容量从2003年的9.8万kW增加到了2008年的719.02万kW，增加了72.4倍。

2.世界风电设备产业状况

在风电场造价构成中，风电机组造价通常占60-70%以上，国内甚至有占85%以上的情况。德国的产业数据显示，风电机组本身的成本占陆上风电项目的65%，其余的成本是电气系统设备、地价、基础设备、输电线路建设等。

全球风电设备市场的集中度比较高，前四名厂商份额占70%以上。印度是发展中国家发展风电的典范。2004年印度风力发电装机容量达298.5万kW，位居全球第五，而且建立了风电设备产业，能生产70%的风机零部件及1000kW以上级别的风机整机，风机及部件出口欧美。由于我国国内市场庞大、机械制造业较印度发达，预计我国也将步印度后尘。

2010年后，中国将成为世界上最大的风电市场和风能设备制造中心。中国正逢发风电的大好时机。按“十一五”规划，到2010年，我国风电装机容量将达到500万千瓦，2015年达到1000万kW，2020年达到3000万kW。中国风电市场将越来越大，成为世界最大的风电市场指日可待。

3.世界风电设备技术发展趋势

大型化：目前，世界上兆瓦级的风电机组已具备商业化价值，单机容量可达2～3兆瓦。最大的风电机组是德国repower公司生产的单机容量为5兆瓦的海上风电机组。

变速运行：与恒速运行的风力发电机组相比，变速运行的风机具有发电量大、对风速变化的适应性好、生产成本低、效率高等优点。德国enercon公司是生产变速风电机组最多的公司。

变桨距：定桨距在向变桨距方向发展，变桨距调节的优点是机组起动性能好，输出功率稳定，机组结构受力小，停机方便安全。但其缺点是增加了变桨装置与故障几率，控制程序也比较复杂。

叶片材料：由玻璃纤维增强树脂发展为强度高、质量轻的碳纤维。

控制与监控技术不断完善。包括先进控制规律的应用、快速无冲击并网技术、远程监控技术、独立桨叶控制技术、孤立风机或弱电网运行技术以及风电与光伏混合控制技术等。

直接驱动技术：齿轮传动不仅降低了风电转换效率和产生噪音，同时是造成机械故障的主要原因，而且为了减少机械磨损需要清洗等定期维护。采用无齿轮箱的直驱方式虽然提高了电机的设计成本，但却有效地提高了系统的效率以及运行可靠性。德国enercon公司在开发直驱发电机方面居于世界领先地位，已批量生产1.8兆瓦的直驱发电机组。

离岸风力发电：海上风速大且稳定，利用小时数可达到3000小时以上。同容量装机，海上比陆上成本增加60%，电量增加50%以上。风速较陆上大20%，获得风能增加72%，且塔架不必太高；气流较陆上稳定，机组疲劳载荷小，寿命较陆上长25%；远离陆地，噪音及光影问题小，可自由提高转速；取用地较陆上单纯，不易发生争端，还会引来鱼群栖息；静风期少，每年满负荷小时数较陆上长，有利于增加发电量；未来机组可更大型化，易形成规模经济，缩短回收期。

4.风机塔架焊接技术

并网风电设备主要有叶片、齿轮箱、发电机、偏航系统、控制系统、塔架等。风机叶片材料为玻璃纤维增强树酯、碳纤维，其余部件的原材料主要为钢材。并网型风机的设计寿命一般为20年，塔架高度40m以上，位于塔架顶部的机舱重达几十吨。随着单机容量的不断增大，塔架高度也越来越高，目前最高达70余米，这对塔架的制造焊接提出了更为严格的要求。

4.1塔架结构形式与材料

图1 风电塔筒结构外形

塔架类型主要有桁架式和管塔式两种。桁架式塔架造价低廉，但维护不便。管塔式塔架采用钢板卷制焊接而成，形成上部小下部大的圆锥管，内部装设扶梯直通机舱。管塔式塔架具有结构紧凑、安全可靠、维护方便、外形美观等特点，被广泛采用，其外形如图1所示。筒体板厚由最底部的40mm左右向顶端的12mm左右变化。整个塔架分3～5个大节制造、运输和安装，其中最底节为基础节，其2/3高度埋入钢筋混凝土基础中，其余2～4个大节竖立安装于基础节之上，节间采用法兰组用高强螺栓连接，法兰与筒体及大节内各短管节之间采用对接焊缝连接。

基础节底法兰为Q345D或Q345E钢板拼焊法兰，其余法兰为S355J2G3-Z25或S355NL-Z35钢锻造法兰，筒体材料为Q345D或Q345E。寒冷地区采用Q345E钢板，非寒冷地区多采用Q345D钢板，这2种钢材的焊接性良好。

4.2基础节底法兰焊接工艺

基础节底法兰材质与塔架筒体材料相同，根据直径大小，一般由4～6瓣扇形钢板拼焊而成。焊接施工多采用CO2气体保护药芯焊丝焊接工艺。坡口采用小角度、大间隙、不对称双V形，焊接时先焊接小坡口侧，然后，大坡口侧清根焊接。底法兰焊接时应控制环瓣接缝处的角变形，焊前应通过试验确定两侧坡口的填充量比例。

4.3法兰焊接工艺

制造管塔式塔架的关键问题之一就是控制法兰与筒体焊接后的角变形。法兰与筒体焊接后的角变形要求如图2所示：法兰与筒体焊接后，要求法兰角变形内倾0～1.5（2.0）mm。如何保证法兰与筒体焊接后的角变形控制在要求的范围之内，是影响塔架生产进度和质量的关键性技术问题。

图2 焊后法兰角变形范围示意图

为了保证法兰与筒体焊接后的角变形符合要求，采用单个法兰分别与筒体组装定位焊接成一体，然后把两段配对法兰筒体利用高强度螺栓连接在一起刚性固定，如图3所示，必要时采取反变形。焊接时线焊接内侧，然后外出清根焊接，并适当调整内外两侧焊接线能量的差别。

图3 法兰组焊连接示意图

4.4筒体纵、环缝焊接工艺

塔筒是由宽度2.0～2.5m的定尺钢板卷制焊接而成，纵、环缝的焊接工作量非常大，一套高约60m的塔筒纵环缝约长400m，其焊接效率直接决定合同进度。同时，由于塔架高度高，风机运行过程中，风力和风向是随时改变的，且变化幅度大，塔筒环缝所受载荷为交变载荷，所以必须保证焊接接头的冲击韧性。