焊接设备范文
时间:2023-03-23 00:18:24
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。
篇1
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。
篇2
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,
篇3
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.
篇4
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.
篇5
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
篇6
关键词:设备;焊接;问题;质量控制
中图分类号:O213.1 文献标识码:A 文章编号:
引言
承压设备广泛用于电力、石油、化工、机械、轻工、航天、军事等工业部门,承压设备质量的好坏至关重要。由于钢制承压设备大多采用焊接方法制成,承压设备制造过程中的焊接质量控制变得尤为关键。
1、承压设备的焊接质量受到诸多因素的影响
1)母材材质的不均匀性;
2)焊接材料的性能存在着波动性;
3)焊接工艺评定的不完善性;
4)组装定位存在的偏差;
5)焊接过程的不稳定性;
6)焊接接头区域存在着应力集中和淬硬的可能性;
7)产品质量管理与产品质量检验的不完善性。
2、承压设备焊接中的常见缺陷
承压设备的焊接方法主要有手弧焊、埋弧自动焊、氩弧焊和电渣焊等。从以上分析可知,焊接质量主要与原材料质量及焊接工艺规范有关。另外,焊接工件的焊前清理情况、作业环境、焊工的操作技能及责任心等都会影响焊接质量。常见的焊接缺陷有:焊缝尺寸不符合要求、弧坑下陷、咬边、焊瘤、严重飞溅、气孔、裂纹等。因此,质检人员和焊接工程师应根据对产品质量的外观检查、无损探伤检查及原焊接工艺施焊记录等作详细分析,找出原因,以便在焊缝返修及以后的焊接工作中避免类似缺陷产生。
2.1焊缝尺寸不符合要求
指焊缝长宽不够,焊波宽窄不齐,高低不平,焊脚两边不均。产生原因:
1)焊件坡口角度不当或装配间隙不匀;
2)焊接电流过大或过小;
3)焊接速度不当或焊条仰角不合适;
4)电弧长度控制不准,电弧长则焊缝宽;
5)对埋弧自动焊来说,主要是焊接规范选择不当。
2.2弧坑下陷
指焊缝收尾处产生的下陷现象。产生原因:
1)熄弧时焊条未在熔池处作短时间停留;
2)薄板焊接时使用的电流过大;
3)埋弧自动焊时,没分两步停止焊接,即未先停丝后断电源。
2.3咬边焊缝边缘母材上被电弧烧熔的凹槽(即焊缝边缘母材被电弧熔化后,没有得到熔化的焊丝金属的补充)。产生原因:
1)主要是焊接电流太大和运条角度不当造成的;
2)角焊时,焊条角度不当或电弧长度不当。
2.4焊瘤指焊缝边缘上未和基本金属熔合的堆积金属。常产生在焊缝的始端和末尾,在立焊和仰焊焊缝中也经常出现,并常伴生着夹渣和未焊透。产生原因:
1)主要原因事故操作不熟练、运条不当;
2)立焊时电流过大或电弧过长。
2.5严重飞溅
在电弧作用下,熔池金属飞离到熔池(或焊缝)外侧的金属颗粒。在手弧焊时有少量飞溅是正常的,但严重飞溅不仅影响操作,浪费焊条,而且影响工件美观。产生原因:
1)焊条保存不当,烘干的温度、时间不当,导致焊条因受潮而产生药皮开裂、钢芯锈蚀等;
2)碱性焊条错误地采用直流正接法。
2.6气孔
是气体在焊缝金属中形成的空穴。形成气孔的气体主要是氢气和一氧化碳,称为氢气孔和一氧化碳气孔。产生原因:主要是焊接工艺方面不完善。
1)工件、焊丝的油、水、锈、油漆、氧化皮等未清除干净;
2)焊条、焊剂的烘干温度与时间不正确;
3)焊接速度过快,焊接电流过大,电弧电压过高;
4)电弧过长,使熔池失去保护作用,空气侵入熔池;
5)焊条药皮偏芯或磁偏吹,造成电弧不稳,保护不够;
6)环境温度或母材温度过低,焊缝冷却过快。
2.7裂纹
裂纹是指在焊接过程中,或焊接以后,在焊接接头区域内出现的金属局部破裂现象。裂纹按其产生的温度不同分为热裂纹和冷裂纹(又称延迟裂纹)。产生原因:
1)焊条、焊剂烘干温度、时间不正确;
2)焊前预热、焊后缓冷等措施不当,形成淬硬组织;
3)焊接规范不合理:
①焊接接头设计不当,拘束度过大;②焊条选用不当;③焊接顺序不当。
4)焊后热处理不及时。
3、对焊接接头返修的质量控制
3.1建立完善的焊接接头返修质量管理体系
应根据有关的规程、标准及制造单位的具体情况,制订出焊接接头返修的具体工艺实施细则、管理制度等与之配套执行。
如果对同一部位(指焊补的填充金属重叠的部位)的返修次数过多,将导致焊接接头及其周围的母材金属出现淬硬性及过大的焊接残余应力,这对于承压设备产品来说是极其危险的。所以,对同一部位的返修次数不宜超过2次。为提高焊接接头的返修质量,并尽量减少返修次数,对焊接接头的第一、第二次返修应经焊接责任工程师审核批准后才能实施。对经过二次返修仍不合格,需要进行第三次返修时,必须经过制造单位技术总负责人批准,并采取相应的更为严格的工艺措施,来保证焊接接头的返修质量。
3.2分析缺陷产生的原因
焊接接头中产生的缺陷类型很多,形成的原因也是多方面的,应具体问题具体分析,详细分析缺陷产生的原因,以便正确编制返修工艺,并采取针对性措施,避免返修后再次产生类似缺陷或新的缺陷。
3.3制订焊接接头的返修方案
制订返修方案是进行焊接接头返修工作的一个重要步骤,应详细、具体、准确并切实可行。返修方案的内容主要包括:缺陷产生的原因及避免再次产生缺陷的技术措施;缺陷的清除及坡口制备;焊接方法及焊材的选用;具体的返修工艺措施;返修后的检验项目等。
(1)缺陷产生的原因及避免再次产生缺陷的技术措施(具体内容前面已有分析论述)。
(2)缺陷的清除及坡口制备清除缺陷制备坡口的常用方法是用碳弧气刨,或用手工砂轮进行。坡口的形状、尺寸大小主要取决于缺陷尺寸、性质及分布特点。一般来说,所挖坡口的角度越小越好,只要将缺陷清除便于操作即可。一般缺陷靠近哪侧就在哪侧清除,如缺陷较深,清除到板厚的60%时还未清除干净,则应先在清除处补焊,然后再在另一侧打磨清除至补焊金属后再补焊。如缺陷有多处,且相互位置较近、深浅相差不大,为了不使两坡口中间金属多次受到返修时焊接热应力与应变过程的影响,则宜将这些缺陷连接起来打磨成一个深浅均匀一致的大坡口;反之,若缺陷之间距离较远。
(3)焊接方法及焊材的选用
焊接接头的返修一般采用手弧焊进行,这是因为手弧焊具有操作方便,位置适应性强等特点。但若坡口宽窄深浅基本一致,尺寸较长,并处于平焊位置时,也可以采用埋弧自动焊进行返修。当采用手弧焊来返修时,对原手弧焊的焊接接头,一般还选用原焊缝焊接所用焊条,对自动焊一般采用与母材金属相适应的焊条。但是,若返修部位刚性大、坡口深、焊接条件恶劣时,尽管原焊缝采用的是酸性焊条,则此时仍然应选用同一级别的碱性焊条;当采用埋弧自动焊返修时,一般选用与原焊接工艺相同的焊丝与焊剂。
(4)返修工艺措施
焊接接头返修时应控制焊接能量的输入,并采用合理的焊接顺序等工艺措施来保证返修质量。采用小规格直径、小电流等小的焊接规范焊接,以降低返修部位塑性储备的消耗;采用窄焊道、短段、多层焊道、分段跳焊法等,减少焊接应力与变形。但是,每层接头处要尽量错开;每焊完一段,须将焊渣清除干净,填满弧坑,并把电弧后引再熄灭,起附加热处理作用。然后立即用带圆角的箭头小锤锤击焊缝,以松弛应力。但打底焊缝和盖面焊缝不宜锤击,以免引起根部裂纹和表面加工硬化:加焊回火焊道,但焊后须磨去多余金属,使之与母材圆滑过渡。
(5)返修后的质量检验
返修完毕,应用砂轮打磨返修部位,使之表面圆滑过渡。然后,按标准规定进行外观、无损探伤、水压试验等检验,检验标准不低于原焊缝标准。检验合格后,方可进行下道工序。否则,应重新返修,在规定允许的返修次数内,直到合格为止。
结束语
控制焊缝返修质量的关键是正确分析判断缺陷产生的原因,并据此制订出正确可行的焊缝返修方案。焊接缺陷在焊接过程中是难以避免的。但是,只要严格按照返修工艺程序制订正确的返修方案并实施,是能够在规定的有限返修次数内控制其返修质量的。这一点已经在生产实践中得到证明。
参考文献
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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:电磁感应预热设备;船舶焊接;船舶工业;集装箱;散货船;焊接工艺 文献标识码:A
中图分类号:TG445 文章编号:1009-2374(2017)06-0061-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.06.031
在船舶工业领域,由于高强钢及一些特种钢材的使用,使得各大船级社对于焊接工艺的要求更加苛刻。在大型集装箱船、散货船中,很多钢材的厚度达到50mm以上,这对焊接预热的需求更加急迫。据统计,我国造船完工量在2500万载重吨左右,大约占全球30%,对于焊接预热的服务需求相当大。现在国内由于造船自动化水平较低,大部分船厂还在采用传统的陶瓷片加热方式进行焊接预热。按照每万载重吨需要花费在焊接预热上的费用为200万元计算,焊接预热及焊后热处理的市场规模大约在50亿左右,而实际需求远远大于此。
近年来受国际金融危机的深层次影响,国际航运市场持续低迷,新增造船订单严重不足,新船成交价格不断走低,产能过剩矛盾加剧,我国船舶工业发展面临前所未有的严峻挑战。在中国船舶业加快产业升级、淘汰落后产能的政策背景下,各大船厂都在进行新技术的开发与应用。市场上出现的一款采用更先进的电磁感应加热方式,较之传统的电加热模式有了极大的改变,大大提升了工作效率。在产业升级的大背景下,电磁感应加热逐步取代传统陶瓷片的加热形式,符合当前节能增效的要求,对我国早日实现现代化造船有积极的贡献。
1 电磁感应加热原理
高速变化的高频高压电流流过线圈会产生高速变化的交变磁场,当用含铁质容器放置在上面时,容器表面即具切割交变磁力线而在容器底部金属部分产生交变的电流(即涡流),涡流使容器底部的铁原子高速无规则运动,原子互相碰撞、摩擦而产生热能,从而起到加热物品的效果。即是通过把电能转化为磁能,使被加热钢体表面产生感应涡流的一种加热方式。电磁感应加热相对于热辐射或热传递等传统的加热方式有热效率高、加热速度快、安全、节能等优势,在工业领域主要有管道焊接热处理、电磁造粒机、塑料封口机等,在民用领域中主要有电磁炉等。
2 可行性分析
20世纪80年代,陶瓷热电片作为取代火焰预热的新型加热技术被运用到船舶焊接领域。其主要特点是采用电流通过电阻丝发热原理使附着在电阻丝上的陶瓷片发热,通过热传递的方式使被加热钢板发热。与火焰加热相比,其加热区域更大,温度更加均匀。
但由于陶瓷加热片本身原理上的原因,它的缺点也较为明显:(1)陶瓷加热片采用热辐射原理进行传热,其大量热能耗散在空气中,能量利用率不高;(2)陶瓷加热片由于本身发热,在施工时其自身温度也非常高,例如要将30mm厚钢板加热到120℃,其自身温度一般会达到200℃以上,这对现场施工环境会造成比较恶劣的影响,并且对施工人员本身的安全造成了隐患;(3)陶瓷加热片主机体积和重量较大,搬运十分不便,在一些场地受限的施工位置,还是只能使用火焰加热;(4)陶瓷加热片由于采用陶瓷制造,其本身重量也相当大,一片重量大约在20公斤,在船舶建造中经常会遇到高空作业,携带如此重量的加热片进行工作时,会产生很大的安全隐患;(5)陶瓷片对场地用电要求较高,一般需要采用75平方电缆单独走线,不能充分利用场地本身的配电设施,造成成本浪费。
而电磁感应加热设备,克服陶瓷加热片的这些缺点,采用一种新的加热模式,且加热片采取了柔性设计,其具有相当明显的优势:(1)电磁加热装置拥有传统加热设备几乎所有的功能:温度设定,时间设定。进行焊前预热,焊后消氢,焊后热处理等,并能有效地控制加热、缓冷速率;(2)电磁加热装置加热速率更快,更高效,陶瓷加热是将电能转化为热能,再通过热传导给钢板,能量的损耗相当大,而电磁加热方式是直接产生电磁感应并作用于钢板,能量损耗极小,使得加热速度更快,用电消耗更小。电磁加热装置的功率是30kW,传统温控箱为240kW。相同条件下,50mm钢板预热至120℃,传统陶瓷加热需约40min,电磁加热仅需4min,而在预热更厚的板材时,传统加热的预热时间往往在4h左右,电磁预热时间在1h左右,大大减少了现场“等工”的现象,提高了“净工作时间”比例;(3)设备更小,更轻盈。传统温控箱的搬运往往需要叉车或吊机的配合,而电磁加热装置只需1~2人即可,携带方便,节省工时;(4)加热模块。传统温控箱使用的是陶瓷加热片(带),电磁加热装置为加热模块(类似电热毯)。加热模块以柔性模块为主,可根据加热部位的不同选择适合的模块进行处理,模块贴合性更好,可以适用于船厂任何位置任何工况的加热。且模块轻便易拿,不易损坏,模块本身不发热,不会发生由于操作工人疏忽导致的烫伤事故,其适用性和安全性比魍臣尤纫高出很多;(5)电磁加热对焊接并无影响(如磁偏吹),目前也并未检测到电磁加热对母材本体或焊接质量的不良
影响。
3 使用情况
电磁感应加热设备,以其极大的优势,广泛应用于船舶制造过程中厚板焊接的预热。其广泛适用于各种厚板焊接的加热:厚板埋弧对接焊、复杂结构的加热、铸钢件焊接加热、船台合拢加热、海洋平台桩腿结构加热。电磁感应加热器采用了柔性加热片的设计,适用于各种焊接位置的加热。其加热效率和加热的均匀性都是传统电加热无法比拟的。电磁感应加热设备从本身体积重量、操作难易程度、布线环境、加热效率、能源消耗等方面,相比较传统的电加热设备都有极大的改善,对工人来讲有其推广的优势,使其能顺利地在生产现场推广。
以某万箱集装箱船为例,全船需要加热的焊缝长度约为25000米,采用传统的电加热时,需要专门组织加热班组,加热过程中还存在等工、误工的情况,加热效率低、能耗大,工人操作和施工环境都比较差,还经常存在加热不均匀和不便加热的情况。而采用电磁感应加热以后,提高了加热效率,降低了能耗,改善了工人的操作和施工环境,相应地提高了船舶制造的效率。据初步统计,每船节约15000工时以上,节约电能50万元以上,极大地降低了管理成本,提高了造船效率。
4 结语
电磁感应焊接热处理器经过了不断改进,目前在几家船厂和其他海工制造企业、钢结构制造企业得到了实用验证,推广力度不断增强。而且随着未来船舶市场对钢材的要求越来越高,止裂钢等对温度要求严格的品种会日益发展,传统的电加热模式将制约行业的发展,电磁感应焊接热处理器必将占领未来市场。电磁感应加热设备对于船舶建造的焊接作业带来了极大的便利,而随着其应用范围的不断扩大和技术的飞速发展,电磁加热技术必将辐射其他行业,开拓一个厚板焊接预热的新
时代。
参考文献
[1] 王生德.MOSFET高频感应电加热电源的研究[J].郑州大学学报,2001,33(3).
[2] 斯重遥,等.焊接手册(第二卷)[M].北京:机械工业出版社,1992.
篇9
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:核电设备制造 焊接技术 高效焊接
中图分类号:TG47 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)07(c)-0042-02
中国核电项目在各种各样的争论中,渐渐成为影响广泛而深远的话题之一。2011年3月11日发生在日本福岛县的福岛第一核电站事故,1986年4月26日发生在切尔诺贝利核电厂的第四号反应堆事故,此次事故造成辐射危害超过二战中广岛原子弹的400倍。产生的灾难程度,完全已经是人类难以消散的噩梦。核电站核泄漏事故始终是人们最担心的。因此,在核电设备制造过程中应用好高效焊接技术,能够明显地降低设备出现事故的可能性,确保核电设备的运行安全性和稳定性,对提高核电工业安全因素具备重大意义。
1 核电设备制造原理
根据核电站工作原理来分析,因为利用原子的分裂来产出热能的原理来达到加热液体的目的,再通过加热水达到高温、高压的蒸汽来使涡轮进行高速旋转,再引动发电机的旋转,从而产生巨大的电能。
2 核电设备制造中的焊接技术
2.1 发展历史
焊接技术的产生,是因为金属的应用越来越广泛。在金属加工过程中出现了多种多样的加工工艺,而焊接技术就是其一。这种古老的方法延用至今,而今,在古人的基础上不断地更新技术,使得焊接技术出现了目前的高效焊接技术,主要用于焊接技术要求高的生产制造。
2.2 焊接问题
焊接是焊缝附件的高温区金属受周围金属的制约,产生不均匀的压缩塑形变形,焊接后冷却时,这部分压缩的塑形金属同样受周围冷态的金属制约,不能自由收缩,导致了拉应力和变形。变形的危害:焊后尺寸不合格、影响美观和降低承载能力。
2.3 焊接出现问题及处理方法
焊接过程中产生变形的现象,一般处理方法是勤磨钨针、降底焊接电流、提高焊接速度的同时尽量短弧施焊。总之,前面所做的一切都是为降底溶池温度服务的。只有熟练地掌握好溶池温度的核心知识,才不会容易导致变形发生。
对于焊接工艺来说,焊接精度要求高,焊接不实接触不良,容易短路,不平整。为了防止焊接变形,一般来说有两种方法:一是防止变形,就是做一些相应的工装控制其不让变形,另外一种就是预变形,焊前装配时往相反方向做些调整,焊完变形后刚好到设计的装配尺寸。
焊接的时候发现有的焊缝很亮,有的发暗,一般是金属光泽,表面平整会看起来亮一些,粗糙会暗一些,这是光线反射问题,如果差别很大,暗的自然就是有杂质了。另外,有水焊接是工艺绝对禁止的。焊接的过程中焊缝上面出现像烤蓝一样的颜色,是因为有杂质掺入,氧化造成的。不一定只是底漆,如果认为底漆的话,还要看底漆的可焊性,可以查一下底漆的说明书。焊接过程中火花飞溅熔化的金属未在熔池内冷却造成的。产生原因有很多种,不外乎力的作用。
3 现代的高效焊接技术
高效焊接技术在工艺上主要是以提高熔敷的效率和焊接速度来实现其工艺的一个过程。其中高熔敷效率焊接是指其在单位时间内熔化更多的焊接材料,高速焊接是在提高焊接速度的同时提高焊接电流,以维持焊接热输入大体上保持不变,代表工艺以多丝弧焊技术为主。此外,高效焊接技术还包括其他焊接方法,都可以大大提高焊接效率,主要有激光复合焊,A―TIG焊等承接了传统的工艺。为了使核电事业得到稳定正规的发展,国内相关焊接工艺研究者在研制最新高效焊接技术时,加进了机械化和自动化的水平,广泛采用数控设施,在增强焊接质量、安全和可靠性方面大大提高了性能。另外,在焊接时还需考虑工件的影响因素:例如:厚度,坡口角度,焊接材料,环境温度(确定是否预热)。焊接是用于材料之间的连接,焊接接头的焊缝的质量保证是最重要的,它的机械性能必须得到保证。
4 核电设施设备的制造过程中应用高效焊接技术的现状
目前,从焊接技术的角度上看,核子裂变引发巨大的热量,其加热的液体的装置,至少是应该耐高温以及耐高压的容器和循环管道。其将热量输送给水,再来形成一个高温和高压蒸汽一体化装置,也无非就是耐高温和耐高压的压力容器和循环的管道。从以上流程可知,核电站比较需要的是有操作耐高温耐高压容器管道技术经验的技工。探伤技术,只要能方便移动的探伤设备,探伤准确度比较高、比较可靠的都可以使用。当前超声波技术已经相当成熟,可以推荐。另外,磁粉探伤可以及时灵活地检查裂缝,在复杂节点受力处可定期检查,以保安全。核电设备设施必须在现场进行焊接,需掌握的基本原则是将焊接构件解剖分解后,尽可能在车间里完成元件和成套的组件,在内场工作条件较好,焊接质量比较容易保证。然后将它们分类形成配套的运到核电站工地,不能混乱。在现场焊接的尽量减少,一般是那些形成构件后运输困难的,必须在现场对接的,尺寸要现场确定的,有特殊原因的才在现场焊接。
根据跳动的溶化钢水来控制焊接的速度,每当焊接时,可以发现刚溶化的钢水在跳动,根据它的速度,来调整操作的速度,在跳动钢水紧跟在焊丝后面。操作过程中焊接速度过快,会造成焊缝变窄,凹凸不平,焊缝波形尖,容易产生咬边现象。核电设备违规补焊检查后会发整改通知甚至停工令,如果是质保检查发现,发纠正措施(CAR),要求施工单位自查整改,确认符合规范后再开工,总之焊接在核电设施设备中工作环节非常关键。对焊接工艺要有明确规定和规章制度,才能正确地运用高技能加上先进的数控手段。把核电设备制作工艺提高加强。由此成熟的核电设备制造的焊接工艺首要的条件是安全生产是前提。工作人员要防止触电 焊机要安全接地、用前要检查焊机及电线、气管等是否正常、防止灼伤,施焊过程要注意劳动防护用品的穿戴、护目墨镜、焊工手套、工作服、工作鞋准备到位。目前,随着核设备制造业的发展和核电设备制造方案的完善,国内越来越多的企业获得了核电设备制造的资质。为了提高自身企业的制造能力和优质生产能力。加强推进最新焊接技术已经成为金属加工工艺技术市场的热门。通过传统的焊接技术和现代数字化技术相结合,再加入红外线感应和激光的全路线跟踪系统的投入制造环节,必定会得到生产上的效率优化。
5 结语
所谓高效焊接技术是焊接技术中效率高于用普通的焊接技术,用以进行手工焊操作的其他各种焊接方法的总称。推广应用高效焊接的方法,对推动核电工业安全发展、提高核电工业运行质量、推动国内核发电站具有十分重要的意义。高效焊接技术工艺已经成为现代工业中一种日益重要的金属加工的工艺方法,加强高效焊接技术的力度,完善焊接应用方案,能够有效提高核电设备运行的可靠性与稳定性,用于保证核电设施设备的正常运行,增强核电工业运作系统的安全质量起到了积极的推进作用。
参考文献
[1] 孙灵飞.核电设备制造过程中的高效焊接技术应用情况[J].金属加工,2015(16):13-14.
[2] 孙占,王勇.核设备潜在供方焊接能力评价[J].电焊机,2013(10):63-66.
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