焊接技术范文

导语：如何才能写好一篇焊接技术，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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摘 要：激光是20世纪以来，继计算机、原子能、半导体之后，人类的又一重大发明。由于其用于焊接技术中具有被焊件变形极小、热影响区小、焊接深度/宽度比高、不局限于导电材料、不受磁场的影响、焊接过程中不产生X射线并且不需要真空的工作条件等特点，目前在很多的制造领域得到广泛应用。以美国、日本和欧盟为首的发达国家非常重视激光焊接技术的应用和发展，并将其列入国家的发展计划。该文对激光焊接技术的工作原理、工艺参数、特性特点和在现代工业中的应用等方面进行了综述，研究表明它既是高质量、低成本生产不可或缺的技术手段，又是新产品研发的技术保证。

关键词：激光焊接 工作原理 工艺参数 特性特点 技术应用

中图分类号：TG45 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（a）-0059-02

焊接技术是实现材料永久性连接的方法，被广泛应用在机械制造、动力工程、建筑工程、车辆工程、石油化工和航空航天等领域，已成为制造业不可或缺的加工技术。目前常用的焊接方法有电弧焊接、电子束焊接、电阻焊接和钎焊等。但这些焊接方法在空间限制和对精细件的操作等方面都存在各自的缺点。激光束作为一种高能量密度的热源，因其具有高精度、高能量密度和适应性强的特点，近些年在焊接领域得到了迅速的发展和运用，已逐渐成为传统焊接技术的补充和发展，并正朝着高质量、低成本的方向发展，具有很大的发展前景和发展潜力。在未来，其在材料连接领域必将起到至关重要的作用。

1 激光焊接的原理

激光焊接本质上是非透明物质和激光相互作用的过程。整个过程是极其复杂的反应过程，宏观上表现为熔化、吸收、汽化和反射，微观上是一个量子过程。根据焊接的机理分为热传导焊接和激光深熔焊。热传导焊接是当激光辐射到焊接材料上时，一部分激光被焊接材料吸收并将光能转化为热能，表面热量通过以热传递的形式向材料深处传递使焊接工件熔化，最终将焊件熔接到一起。激光深熔焊是将功率密度较大的激光束辐射到焊接材料时，材料将吸收的光能转化为热能，并被加热到汽化产生金属蒸汽，在金属蒸汽离开工件表面时产生的反作用力的作用下，熔化的金属液体流向四周并形成凹坑，随着热量的不断产生，凹坑逐渐加深，当停止激光的照射后，凹坑周边溶液回流、冷却后将工件焊接在一起。

2 激光焊接的工艺参数

现在激光焊接在各领域中得到了广泛的运用，因为焊接质量出现问题造成的危害是十分严重的，故正确控制和设定影响焊接质量的工艺参数，使其在激光焊接过程中控制在良好的范围内，对保证焊接质量有着重要的意义。现实生产中激光焊接的工艺参数如下。

（1）焊接速度：焊接速度低会使焊接材料过度熔化，从而导致工件焊穿，而焊接速度过快又会使焊接的熔深过浅。所以在现实生产中对特定材料的厚度和激光功率有一个合理的焊接速度范围。

（2）离焦量：离焦量是激光焊接的重要参数，因为离焦量改变了能量密度和光斑直径。当离焦量较小时，激光光斑直径小、功率密度大，熔池有较快的扩展速度，而初始匙孔直径减小；如果离焦量较大时，初始匙孔直径增大，而熔池扩展速度减慢，焊点尺寸有可能减小。

（3）激光脉冲宽度：激光脉宽由热影响区和熔深确定，它区别于材料熔化和材料去除，决定加工设备的体积和造价。实践证明每种材料都有一个可使熔深达到最大的最佳脉冲宽度。

（4）激光脉冲波形：当焊接材料表面被高强度激光束辐射时，将会有60%～98%的能量反射而损失掉，且材料的反射率会随时间而变化。当材料温度在熔点时，反射率会下降，当材料在熔化状态时，反射率稳定在一定数值上。

（5）功率密度：单位面积内激光功率称为功率密度，它直接影响材料的升温时间，激光功率越大，材料表面温度升得就越快。高功率密度在切割、打孔等材料去除加工中得到广泛的应用。低功率密度易形成良好的熔融焊接，在传导型激光焊接中，其数值控制在104～105 W/cm2。

3 激光焊接的特点

（1）激光的能量释放极其迅速，整个焊接过程在几秒内完成。这提高了焊接生产效率，并有效减少了焊接材料的氧化量。激光焊接的能量密度高并且热量比较集中，因此焊接热影响区极小，非常适合热敏感材料的焊接。

（2）用偏转棱镜或反射镜可以将激光束在任何方向聚焦和反射，并可用光导纤维传到难以接近的位置，所以可以应用到无法安置或难以接近的焊接地点。

（3）激光束聚焦后可获得很小的光斑，并能精确定位，因此可以用于微小型工件的大批量自动化生产。

（4）激光束易实现光束的空间和时间分光，能进行多光束同时加工和多工位加工，因而为精密焊接提供了有力基础。

（5）激光焊接在具有以上优点的同时，也存在要求焊件装配精度高、要求光束位置不能显著偏移、最大可焊厚度受到限制、能量转换效率太低和设备投资较高的缺点。

4 激光焊接技术的应用

随着对焊接技术的研究和工业激光器的研发，激光焊接技术在量产焊接行业得到广泛的运用。国外发达国家激光焊接技术在航空工业、核能设备、汽车制造、塑料焊接、船舶制造和特种材料焊接等领域已达到与传统相融合，成为一项成熟的焊接技术。例如德国的奔驰、奥迪、大众，瑞典的沃尔沃等汽车制造商从20世纪80年代就在车身、车顶和侧框等部位采用激光焊接技术。近期世界各大汽车制造商都把镁合金在零部件利用的多少作为衡量其产品技术领先程度的标志，而镁合金在焊接时容易形成热脆性大、组织疏松的氧化膜，其焊接工艺更为复杂，所以近期激光焊接镁合金成为研究的热点。国内对激光焊接技术的研究主要在激光焊接特性分析、控制、检测，深熔激光焊接模拟，水下激光焊接、激光堆焊、填丝激光焊、铝合金激光焊和宽板激光拼焊等质量控制方面。随着我国工业制造的发展，高效的加工技术将是未来工业发展的趋势，而激光焊接技术与这一发展趋势十分匹配。但是我国在激光焊接的应用缺少更多的数据支撑，有待进一步深入研究。

5 结语

激光焊接技术是集激光技术、焊接技术、材料技术、自动化技术、产品设计技术和机械制造技术为一体的综合技术。作为一种新型的焊接技术由于具有很强的加工能力、很高的适应性以及更加先进的质量检测手段，激光焊接技术在许多行业已经逐步取代了一些传统的焊接技术。伴随世界工艺和技术的不断发展，激光作为非接触柔性制造工具的特点必将体现得更加鲜明。激光焊接必然会成为绿色环保、便捷高效、节能降耗的先进制造技术，促进我国产品技术改造和工业领域的技术进步，满足我国制造业的发展需要。

参考文献

[1] 王刚.激光焊接技术的现状及应用领域[J].科技展望，2016，26（18）：149.

[2] 王志.激光焊接技术的研究现状及发展趋势[J].新技术新工艺，2016（3）：42-44.

[3] 屈红英.激光焊接技术在汽车制造中的应用价值分析[J].中国设备工程[J].中国设备工程，2016（9）.

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关键词：散装锅炉；焊接技术；管理

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.003

0 引言

随着我国工业化的发展，制造和安装工业产品都依靠焊接技术的应用，散装锅炉作为典型的一种设备安装工程，更是离不开焊接技术的使用。散装锅炉的焊接技术主要包括锅炉内部钢架和管道的焊接。焊接技术可以说是锅炉生产的核心关键命脉，不仅要求经济合理、技术先进，更紧要的是要防止钢架变形，安装的质量要保证优良。只有质量可靠的焊接技术，才能保证锅炉在长期的运行过程中可以安全稳定，从而保证国家财产和人民生命的安全性。

1 焊接前的准备工作

在锅炉的焊接过程中，锅炉的受热面管规格复杂、材质紧凑，存在着各种困难，因此锅炉生产前的焊接准备工作应该得到相应的重视，主要有以下几个方面：

1.1 焊接的管理

首先，相关单位应在锅炉生产开始前，明确相关的焊接操作图纸及技术标准，并针对焊接技术要求制定规划系统的施工方案，细化到焊接相关的每个部位。其次，建立健全焊接施工的质量体系，明确焊接施工相关人员在焊接过程的职责，例如焊工、焊接工艺员、裁量管理员等，最大程度的确保焊接质量体系的实施。另外，对于焊接工具和焊接部件，要做全面的检查和保养，确保相关设备的质量和性能，加强焊接管理人员的管理培训，加强人员的管理和技术水平。

1.2 人员的管理

焊接技术人员是焊接过程中的直接工作者，其技能的水平直接影响到焊接的质量，可以说十分重要。必须是通过焊接考试合格的人员，才可以从事具体的焊接技术工作，并且只能操作其通过考试考核的项目内容。合格的焊接技术人员在进入焊接现场之前，应该熟悉焊接的全部工艺流程，必须操作过相关的模拟训练。

在焊接操作现场时，操作人员如果遇到与操作规范标准不同的工艺，应坚持拒绝焊接工作。在焊接完成之后，操作人员应严格遵守防火、安全等相关规定，在焊接处做自己相应的代号，具有优秀的职责意识。

1.3 材料的管理

锅炉的焊接施工所需要的相关材料必须要有材质证明书或者是合格证，要有明确的生产厂家信息和地址，以方便查询并具有信息追溯性，同时要经过建设和监理单位一同验收通过才能使用。施工现场的锅炉部件，如耐热合金件及合金钢管，必须要逐个逐件的进行光谱的检查。焊接钢管的氩弧焊丝要经过光谱抽查并确定符合工艺后，操作人员才可施工焊接。

2 散装锅炉的管道焊接

2.1 点固焊技术

点固焊又称为定位焊缝，在整条焊缝焊接之前，要先将被焊接件的接缝和间隙固定下来，定位焊缝的长度、间距和厚度，都需要保证焊缝在正式的焊接操作过程中不会开裂（表1）。

在采用根部点固焊时，要对焊缝进行认真检查，如果发现缺陷要及时处理。

2.2 氩弧焊技术

氩弧焊在根层的焊缝检查之后，需要及时的进行次层焊缝的填充，避免产生裂纹。在焊接前的管口要采用组对卡具，焊缝要一次连续性焊接完成不能中途停下，不能在焊件的表面试验电流或者引燃电弧。

采用氩弧焊技术时还应注意焊接起弧和收弧处的质量，收弧的时候应该把出现的弧坑填满，在多层焊接时，第一层焊缝的根部要均匀焊透，不能烧穿，层间的接头处要错开。每层焊完之后要及时清除飞溅物、熔渣等杂物，同时进行外观检查，如果发现缺陷要及时清除重新焊接。

2.3 双人对称焊接技术

在成排管道和直径大于219管道的对接焊口，一般都采取双人对称焊接方法，此方法可以减少接头缺陷和焊接变形，保证焊接质量并增加美观。双人对称焊接是指两名焊工在相反方向同时进行焊接工作，这要求两名焊工所用的电流强度、运条方法、所用的焊条、焊接速度等基本相似，这种方法可避免冷接头，提高焊接质量。

3 散装锅炉的钢架焊接

一般散装锅炉都为膜式水冷壁结构，工作压力大，蒸汽温度高，内部结构复杂，牵涉的钢材种类较多，焊接的难度较大。锅炉的钢架属于承重结构，焊接质量直接影响着锅炉运行的使用寿命和运行的安全可靠，钢架焊接的质量不可忽视，不仅要求技术先进合理，更重要的是避免钢架变形，确保焊接质量，具体可有以下几点：

（1）焊接准备工作。钢结构的施工焊接之前必须要进行技术交底，在交底完成之后才可以进行焊接工作；焊接的场所要采取各种防雪、防雨、防风等措施；钢结构的部件应经相关专业人员精细检查合格之后才能进行焊接工作；每个零部件在组装之前要进行详细检查，如果发现变形或有瑕疵要及时校正和调整才能组装点固。（2）焊接技术工作。钢对接的焊接工作应该以减少应力、防止变形为原则，焊缝比较长时要采用分段焊法；梁、柱等焊件的组对顺序首先要焊接对接的焊缝，之后经过详细检查合格后再组对，焊接加固板，完成大型焊件的组装后，也要经检查合格后再焊接各接口点和卡头；大型钢的对接焊缝，要采用双人或多人对称位置焊接，单条的焊缝长度超过300毫米时要采用分段退焊法或者是间挑分段法。

4 结语

随着科技和工业产业的发展，散装锅炉的焊接技术已成为一门成熟的新技术，该技术为我国的锅炉安装行业带来了新的机遇。在产业发展的未来，国家经济日益发展，科技不断的进步，散装锅炉焊接技术会更加完善，更加科学，在技术人员的研究努力下，锅炉焊接将经济合理的运用到工程建设中，确保锅炉的运行稳定和安全。

参考文件：

[1]丁希文，齐水艳.散装锅炉焊接技术措施[J].科技传播，2010（17）：151-155.

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关键词：焊接；金属；技术 焊接检测

1 焊接技术概论

1.1焊接过程的物理本质

焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程.促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压，或同时加热又加压。

1.2焊接的分类

金属的焊接，按其工艺过程的特点分有熔焊，压焊和钎焊三大类。

1.2.1熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率；又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。

1.2.2压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。

1.2.3钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。

1.2.4焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。另外，焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力，矫正焊接变形。

1.2.5现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头，接头处的强度除受焊缝质量影响外，还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接（正交接）和角接等。对接接头焊缝的横截面形状，决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时，为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口，以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时，除保证焊透外还应考虑施焊方便，填充金属量少，焊接变形小和坡口加工费用低等因素。厚度不同的两块钢板对接时，为避免截面急剧变化引起严重的应力集中，常把较厚的板边逐渐削薄，达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接，常优先采用对接接头的焊接。

搭接接头的焊前准备工作简单，装配方便，焊接变形和残余应力较小，因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说，搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝，这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中；焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。角接头承载能力低，一般不单独使用，只有在焊透时，或在内外均有角焊缝时才有所改善，多用于封闭形结构的拐角处。焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。焊接的密封性好，适于制造各类容器。发展联合加工工艺，使焊接与锻造、铸造相结合，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长，达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少，而且日益重要的加工工艺方法。

1.2.6未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源；运用电子技术和控制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制、数字控制；研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机；在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件。

2 焊接检测

焊接缺陷：焊接检测目的是发现焊接缺陷。焊接缺陷是指焊接接头中的不连续性、不均匀性以及其它各种不完整性，有时也叫焊接欠缺。我们介绍焊接缺陷几种常见的形式、形成原因和应对方法：

焊接变形和焊接应力。焊接接头局部位置加热与冷却是不均匀的，局部位置的各部分金属处于从液态塑性状态弹性状态的不同状态，并随着热源和温度的变化而发生变化，因而在焊接过程中产生了焊接变形和焊接应力。焊件降温到室温时留存在焊件中的变形和应力一般称为焊接残余变形和焊接残余应力。焊接变形会降低组装件装配质量、造成焊接错边、降低接头性能和结构承载能力，易产生附加应力，增加制造成本。其应对措施为合理设计、减少焊缝数量及尺寸、预留收缩量、反向变形、刚性固定等。焊接应力会降低结构强度、稳定性、疲劳强度，增加构件脆性断裂概率，减少焊接应力一般的方法有合理设计、减少焊缝尺寸和长度、避免焊缝过分集中、采用刚性较小的接头形式、缩小焊接区与结构整体的温差、采用合理的焊接顺序和方向等等。

气孔。在焊接区中分别来自焊接材料、空气、焊丝和母材表面杂质和高温蒸发形成的各种CO、CO2、H2、O2、N2气体未完全逸出，在金属凝固前残存于焊缝中形成了气孔。它会降低塑性和强度、减少焊缝有效截面积，引起泄漏，可以采取封闭焊接场所防止穿堂风、烘干焊条、清洁波口两侧、控制氩气流量、选择设备性能稳定且标定合格的焊接设备等措施来进行防治。

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【关键词】化工设备；焊接；质量控制

一、焊接材料和方法分析

（1）材料的焊接性分析。所谓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。具体来说是指材料在现有的焊接方法和焊接工艺条件下进行焊接时，能够获得高质量的焊接接头，而且接头不会出现裂纹、断裂等导致材料的性能指标明显下降。拥有良好焊接性的材料采用一般的焊接工艺就能够达到焊接要求，而焊接性不良的材料往往采用特殊焊接工艺也难以达到焊接要求。影响材料焊接性的因素有很多，具体包括塑性、膨胀系数、导热系数、热容量、熔点和沸点等。（2）不同的材料选择不同的焊接方法。首先是碳钢焊接方法。碳钢根据含碳量不同，可以把钢材分为低碳钢和中碳钢。低碳钢常用的焊接方法是手工电弧焊，焊接效果良好。其次是合金钢的焊接。目前应用较多的合金钢是含铝钢，这类钢的一个特点就是淬火变脆，因此在进行含铝钢焊接时，要注意焊缝的合金化。在焊接过程中药快热快冷，缩短高温停留时间，防止碳迁移。

二、焊接前的准备工作

（1）焊接工件准备。现代工业生产中应用到的设备都比较大，特别是一些塔器和球罐等，难以运输，很多组队工作都需要在施工现场完成。但是在进行设备组件焊接前必须清楚设备组队的详细内容。对于那些相对较为简单的设备组队，要给于充分的焊接技术指导，进行技术交底。对于那些复杂设备的组队焊接工作，要编制相应的施工方案，经各方批准后方可实施焊接。而且在进行具体的焊接工作以前，要检查焊接接头的坡口形式、工件的尺寸等，发现运输途中出现损伤的要先进行修复工作，再进行焊接工作。（2）焊接设备准备。焊接设备的准备主要是指焊接电源和焊接辅助设备的准备，这样在进行焊接工作过程中就会提高焊接工作效率、提高焊接质量。常见的焊接辅助设备是氩弧焊机、手工电弧焊机等。电源有直流电和交流电之分，由于不同设备对焊接的要求不同，对电源的选择也不同。国际上最先进的焊接电源是陡降性硅整流弧焊电源，在特殊条件下必须使用该电源。（3）焊接材料准备。常见的焊接材料有焊条、焊剂、焊丝、保护气体等。在所有的焊接材料中，焊条是尤为重要的，在进行焊接前，要先对焊条进行烘干，根据焊接要求的不同选择不同的焊接材料。在进行焊接前对焊接材料的准备工作不仅能够提高工作效率，而且能够在很大程度上提高焊接质量。（4）焊接工艺准备。焊接工艺的准备主要包括焊接工艺指导书和焊接工艺指令卡的编制。如果材料的焊接性试验针对的是本单位首次施工的材料，应该确认该材料和已经试验过材料的焊接性相同或相同，此时试验可以免做，否则一定要做可焊性能试验。然后，根据试验得出的数据，对焊接电流、焊材、保护气流量、线能量等进行评定，根据母材的特性，编制特定的预热或焊后热处理工艺。否则不能进行焊接施工。

三、焊接技术的质量控制

（1）焊接前的质量控制。焊接前的质量控制是指编制详细的焊接施工作业指导书，其主要包括四个方面，首先是材料、方法、人员管理。使用什么样的焊接材料、应用那种焊接工艺、焊接材料的管理、焊接人员的选择和培训、焊接质量如何控制、防护措施、安全措施等一定要做到位。其次是做好加工工作。坡口加工要领、引弧板的安装等一定正确到位。第三，组装，具体包括预热、定位、清根、焊缝加工、后热、焊缝返修等。第四，焊后检查，具体指焊后外观检查、检查方法和要领，需要达到什么样的标准等。（2）焊接中的质量控制。所谓焊接中质量的控制是指要加强对焊接人员的管理，确保焊接人员按照焊接工艺指导书和焊接计划书的要求进行焊接操作。比如，焊接顺序要正确，焊接电源、焊接速度、运条方法、焊条和焊丝的选择、后热保温等一定要和焊接计划书相一致，并根据要求，对焊缝的外观尺寸等进行确认。（3）焊接后的质量控制。所谓做好焊接后的质量控制是指要做好焊接施工的记录工作，并确保施工记录的真实和有效，并且具有可溯性，一方面给焊接施工人员以思想上的压力，确保其认真对待焊接工作，保证整个焊接施工过程的严肃性，保证焊接质量。另一方面，为以后的焊接工作积累经验，成功的经验可以进行总结和推广，发现问题并及时解决，防止再次出现同类问题，推动焊接技术和焊接工艺的发展。

参 考 文 献

[1]卢金海，化工设备的焊接技术和质量[J].技术论坛.2010（2）：104

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关键词 ：镜面焊接技术液压管道探讨

中图分类号：TG4文献标识码： A

0前言

随着焊接技术的发展，镜面焊接技术已经在锅炉受热面的焊接中得到了广泛的应用，由于锅炉部分组件的管排数量很大、管排的间距很小，需要在狭小的空间施焊，焊口布置的局部位置肉眼无法观察到，用以往的焊接方法在该位置肉眼无法观察发到，镜面焊接技术可以解决这个施工难题，我们可以想到，在施工中不仅仅只有锅炉受热面管排存在空间狭小，焊接位置困难，无法直接看到焊缝的焊接部位用普通焊接方法难以施焊的情况，镜面焊接技术在其他施工领域中存在很大的应用价值，在这里主要讨论镜面焊接技术在液压管道焊接中应用的可行性。

1技术原理及组成

镜面焊主要原理是在肉眼无法观察到的焊口位置附近放置一面镜子，焊工利用镜子的反射成像原理，通过观察镜子内的熔池来进行焊接，而常规的焊接方法是焊工直接目视焊口和熔池进行焊接操作，这是镜面焊接与普通焊接最大的区别。镜面焊原理图如下图所示。

镜面焊原理图

镜子是由一个不锈钢的镜面板通过球形关节与蛇形软管连接，蛇形软管再与一个强力铁磁的磁性块相连，球形关节和蛇形软管可以任意弯折变换角度，铁磁的强力磁铁可以牢固的吸附在管子和任意的导磁类金属体上，镜面的材质要求较高，一般为不锈钢材料，施焊时可调整镜面至合适位置。镜面距离焊缝的相对位置视管排的间距而定。

2焊接前准备及注意要点

（1）镜面的放置技巧十分重要，镜面尽量靠近实物且与实物平行，防止因位置过远或与实物不平行，导致焊接的准确性下降。

（2）镜片及实物距操作者不要太远，避免因距离过远加大操作难度而影响焊接质量。

（3）严格控制对口间隙，点固焊焊缝的位置应该在镜子的正面。（4）施焊时焊枪的角度对焊接出优质焊缝十分关键，要求焊工按要求组对好焊缝的间隙且盖面前模拟好焊枪运行的轨迹以调整焊接距离及角度，是镜子处于最佳的观测位置。

（5）检查氩气流量，钨极伸出长度并预制焊丝用量的弧弯度。

3技术难点及技术要点

镜面焊的最大难点在于填充层和该面层的焊接，因为填充层和该面层的焊接，因管排间距小，此时局部焊缝无法观察到，只能借助镜面来观察，最重要的一步是焊接操作人员的手法，因为反射的映像是反方向的，焊接位置比较困难，焊工操作时无法直接观察，要借助镜子的反射进行焊接的方法，因镜子中焊缝与实物的位置相反，操作时容易出现咬边、坡口的边缘未融合，内部层间未融合和气孔或由于操作不熟练碰撞钨极导致钨极破损等。进行镜面焊接施焊的焊工如果不经过专门培训，没有扎实的焊基本功是不可能完成的，也不可能焊接处优质的焊接接头。因此，必须经过训练才可以熟练操作。

镜面焊操作的要点：焊接时焊丝紧贴焊缝，连续送丝，焊枪做小幅度摆动，焊枪选用可做360度旋转的氩弧焊枪，镜面钢的制作很重要，焊接飞溅在镜面上不会停留和留下痕迹。氩弧焊打底采用内加丝法焊接，填充层焊接以两侧破口线为基准，控制焊缝熔池的大小。为了便于控制焊缝高度和层间温度，焊接电流适当降低，选用的焊机具备高频引弧和电流衰减功能的装置，以便于获得高质量的焊缝。

4液压管道的布置特点

液压管道安装是液压设备安装的一项主要工程。管道安装质量的好坏是关系到液压系统工作性能是否正常的关键之一，一般液压管道的排布密集、粗细不均，管外壁与相邻管之间的距离很小，管道的敷设排列和走向要求整齐一致，层次分明。尽量采用水平或垂直布管，水平管道的不平行度应≤2/1000；垂直管道的不垂直度应≤2/400。液压管道焊对清洁度的要求较高，应采用氩弧焊焊接，焊接前应将坡口及其附近宽10～20mm处表面脏物、油迹、水份和锈斑等清除干净。

以往的我施工常常是在一条管路施工完再进行其他管道的焊接，效率比较低，而要求给后续的冲洗、试压留出足够的时间，要提高焊接效率就要大量管道同时施焊，而管道的间距往往很小，难以用普通的焊接方法同步进行，这个技术难题可以通过镜面焊接技术解决。

5液压管道焊接与锅炉受热面焊接相同点

（1）管子排布密集、管子间间距小，相邻管道同时施焊普通焊接方法难以实现。

（2）焊接质量要求高，都为氩弧焊焊接。

由此可见在锅炉受热面管排中采用的镜面焊技术在液压管道的施焊中同样适用。

6结语

随着焊接技术的快速发展，镜面焊接技术在实际施工中将会得到普遍应用，并得到广泛的推广。为现场施工解决了组件困难位置焊口的焊接问题，同时提高了焊接效率、省时省力！

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【关键词】焊接技术;铝合金;社会发展;施工

信息、能源和材料是21世纪最为重要的三个因素，也是决定一个社会进步与否最为重要的因素。铝合金材料就是一种相对较为先进的材料，由于其较好的导电性和较强的耐腐蚀性而得到了快速的推广。随着铝合金应用范围的逐步拓展，铝合金焊接技术也得到了快速的发展，其发展方向具体而言可以分为三个主要的方面：第一，新的焊接技术在不断出现，例如交流MIG焊、穿孔型等离子弧立焊等都是近几年出现的先进焊接技术;第二，高密度焊机技术得到了快速的发展，这类焊接技术主要有电子束焊和YAG激光焊等;第三，随着焊接技术的不断发展摩擦搅拌焊作为一种全新的焊接技术出现并得到了广泛的应用。

一、铝合金焊接的特点

铝合金是一种新型材料，铝合金具有密度低、耐腐蚀性强、机械轻度高等优点，正是这些优点决定了铝合金广泛的用途。随着铝合金材料在生活与生产之中的广泛应用，铝合金焊接技术也得到了快速的发展与进步，与传统材料焊接相比铝合金焊接技术存在以下几个特点：

第一，铝合金焊接技术在进行焊接的过程之中容易出现接头软化情况，而且这种软化情况相对于传统金属焊接软化情况更为严重，这是由于焊接接头的强度系数较低造成的，这一特点是阻碍铝合金焊接技术发展的最大障碍;第二，铝合金与铁有着很大的不同，铁的表面附着的氧化铁，其熔点和铁的熔点和接近，但是铝合金的表面附着的是氧化铝，这种物质的熔点高达2060度，这会给焊接带来巨大的困难，必须采用较大功率的电焊机;第三，铝合金材质的原因，在焊接的过程之中极易产生气泡，给焊接过程造成阻碍。正是由于铝合金具有这些特点，在进行焊接的过程之中会遇到很多问题，正是这些问题推进了铝合金焊接技术的持续发展。

二、现代铝合金焊接技术

1.铝合金的激光焊

随着激光技术的不断发展与进步，现代铝合金激光焊接技术也得到了快速的发展，与此同时，大功率的激光焊接设备也获得了巨大的进步与发展，这已经成为现代铝合金焊接技术发展的主要方向之一。激光焊接技术与传统的焊接技术相比较存在很多方面的优势，其中较为主要的优势有以下几个方面：

首先，激光焊接技术的能量较高，产生的热能相对较少，这就决定了焊接过程之中产生的形变较小，有利于铝合金材料的外形保持;其次，激光焊接技术的冷却速度较快，这就让焊接的接头更加良好，稳定性能较高。激光焊接已经在铝合金焊接方面获得了广泛的应用，积累了大量的经验，为我国经济社会的发展带来了巨大的贡献，也正是由于这个原因决定了激光焊接技术在未来必将会获得更好的发展。

2.低频调制型脉冲MIG焊

低频调制型脉冲MIG焊也是一种较为先进的铝合金焊接技术，其技术原理是利用较为低频率的脉冲信号进行焊接，一般情况下我们使用的为0.5-50HZ的脉冲信号，使单位脉冲信号的实现持续不断的变换，得到周期性变化的脉冲群，之后引起相应的电弧力和热也发生周期性的变化，典型焊接电流、电弧电压波形如图1所示：

图1 低频调制典型焊接电流、电压波形

3.铝合金的激光-电弧复合焊

随着铝合金应用范围的逐步扩大，单一的焊接技术已经不能满足生产的需要，正是在这种情况之下铝合金的激光-电弧复合焊应运而生，这种焊接技术的出现满足了生产的需求，促进了经济的持续发展。

铝合金的激光-电弧复合焊主要应用的范围为分为激光与TIG电弧、MIG电弧及等离子体复合，这些工艺在国内的发展还处于初级阶段，主要是在国外的发展较好，一般都是应用在汽车和轮船等方面。针对这一焊接工艺的研究国内仍处于起步阶段，只能是研究和发展的方向，并没有投入实际的生产与应用过程之中。

4.铝合金穿孔型等离子弧立焊

早期铝合金穿孔型等离子焊是以平焊形式出现的，但后来实践发现，立焊方式不仅可以使可焊厚度增加，更重要的是，焊缝成型稳定性有显著提高。等离子焊时，熔池中液态金属受重力，等离子射流的正向压力和切向力，液体金属表面张力等，当等离子弧相对焊件向上移动时，在这些力的综合作用下，液态金属沿小孔边缘向下流动，并在穿孔下方重新愈合形成焊缝，使穿孔熔池得以动态保持，实现焊接。铝合金穿孔型等离子弧立焊示意图如图2所示。

图2 铝合金穿孔型等离子弧立焊示意图

5.铝合金的摩擦搅拌焊（FSW）

英国焊接研究所（TWI）在1991年提出了摩擦搅拌焊这一工艺。该工艺在发达国家已经得到广泛应用，尤其是在造船、航天航空和汽车业的铝合金连接上，如挪威的Ma-rineAluminum公司、波音公司、日本日立公司等，而国内有关该工艺的研究尚处于起步阶段。铝合金FSW的优点：

首先，铝合金的摩擦搅拌焊可以很好地促进焊接接头质量的提高，这是铝合金的摩擦搅拌焊工艺最为重要的优点。铝合金的摩擦搅拌焊工艺属于固相焊接的范畴，实际的和娜姐过程之中不会出现裂纹和气孔等问题，采用该工艺进行焊接可以在低于铝合金熔点的温度之下完成焊接过程，这样也就保证了焊接原件的物理形态，让焊接效果更为完美。

其次，铝合金的摩擦搅拌焊工艺的焊接成本较低，在实际的焊接过程之中对外界环境的要求相对较低，不需要保护气体，对焊接装配的精度要求相对也较低，在焊接之前也不需要进行繁琐的准备工作，节约了大量的人力与物力。

最后，铝合金的摩擦搅拌焊工艺具有操作简便、焊接过程稳定的特点，在实际的焊接过程之中不会产生难闻的气体，这一特点决定了铝合金的摩擦搅拌焊工艺的环保意义。与此同时，铝合金的摩擦搅拌焊焊接过程之中不会产生紫外、红外等有害光线，是对人体的一种间接保护。

三、结束语

铝合金材料的应用范围在逐步的推广，其焊接技术也在不断的进步，并推动着现代社会的发展与进步。在未来社会的发展之中，新型的铝合金焊接技术必然会不断出现，激光焊、激光-电弧复合焊、双束激光焊及摩擦搅拌焊是近年发展起来的焊接铝合金的新工艺近几年来逐步发展起来的焊接技术，已经为我国铝合金焊接技术的发展带来了很多益处，在不久的将来肯定会进一步的促进焊接技术的进步与发展。

参考文献

[1]乔培新，于新泉，潘建军，龙伟民. 现代焊接技术在汽车制造中的应用与发展[J].金属加工（热加工），2009，22：13-16+19.

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摘要：近年来，我国国民经济发展水平不断提高，金属压力容器行业也得到了快速发展，新的经济发展形势对压力容器的质量提出了更高的要求。焊接技术在压力容器制造的过程中发挥着重要的作用，能够有效的提高压力容器的质量，满足经济发展的要求。为了改善我国压力容器制造技术落后的情况，相关制造单位在不断的引进先进技术，提高压力容器制造的效率和质量。本文主要对压力容器制造过程中焊接技术的应用进行了分析，研究提高压力容器制造水平的新技术。

关键词：压力容器；焊接技术；应用

1压力容器焊接技术概述

焊接技术就是在高温高压的外部环境作用下，通过焊接材料的运用将母料结合在一起的工作手法，在工业发展中有着非常广泛的应用。焊接技术能够有效的保证压力容器的密闭性和承压能力，实现大型化的压力容器制造。在压力容器的制造过程中，焊接工作占据着很重要的地位，焊接的工作量占据总工作量的41%左右，在大型压力容器中焊接工作量高达51%。目前，我国的焊接技术多种多样，对于不同的压力容器，需选择与之相应的焊接技术，以保证焊接质量能够满足生产作业的要求。

焊接技术在工业发展占据着重要地位，在压力容器的制造过程中应严格注意对焊接质量的控制，若焊接质量过低，可能会导致压力容器无法承载相应的压力，发生液体的泄露或者气体爆炸，将带来十分恶劣的影响，严重的危害人民群众的生命财产安全，焊接技术对压力容器的质量有决定性的影响。

2压力容器焊接技术的应用研究

2.1窄间隙埋弧焊技术

窄间隙埋弧焊技术主要应用于厚板焊接的领域，对于厚度超过100mm的母材焊接具有独特的优势，在压力容器的制造得到了越来越广泛的应用。窄间隙埋弧焊技术焊接材料的利用效率更高，能够有效的减少材料的使用量，在较短的时间内实现有效焊接。这种技术在焊接的过程中承受的应力小，出现变形的机率相对较低，与普通的宽坡口埋弧焊技术相比，具有低成本、高效率、高质量的优势。窄间隙埋弧焊技术在我国焊接领域已经发展的相对成熟，经过大量的实践表明，该项技术能够有效的提高压力容器的焊接质量，保证其在生产使用过程中的安全性能。

2.2接管自动焊接技术

（1）接管与筒体自动焊接。 随着科学技术水平的不断提高，工业生产不断的朝着机械化、数字化方向发展，自动焊接技术应用不能能够提高焊接工作的效率，也能够充分保障压力容器的焊接质量。接管与筒体的自动焊接，主要是通过马鞍形埋弧自动焊机实现。它能够根据接管内径与四连杆夹紧装置，输入相应的机械参数之后，机械设备按照一定的数学模型进行运作，实现自动化、机械化的焊接。马鞍形埋弧自动焊机还能够根据不同的焊接位置，进行多层连续焊接，实现内、外马鞍的自动焊接。同时该设备还具有断点记忆的功能，在焊接作业的过程中能够实现机械设备的自动复位。

（2）接管与封头自动焊接。在进行接管与封头自动焊接之前，要对自动焊机设备进行自动定心，通过设备自身的数据输入和运作，确定中心线的位置。自动定心相比于人工定心来说，不仅能够提高定心工作的效率，还能够有效的保证定心的准确程度。该项设备在焊接的过程，实现了对焊接工作的自动跟踪，通过输入相关的参数，对焊接部位进行有规划的自动焊接，有效的提高了压力容器的焊接质量。

（3）弯管内壁堆焊技术。由于工作环境的需要，某些压力容器的内壁要进行防腐蚀层的焊接，对于压力容器的直管部位，焊接相对比较容易，而弯管内壁由于具有特殊性，在内壁部位存在相应的角度，增加了焊接工作的难度。对于不同角度的弯管，根据其内壁的实际情况，需采用不同的焊接技术，目前我国对于弯管内壁的堆焊技术研究已经逐渐成熟。

1）30°弯管内壁堆焊。30°弯管的堆焊是通过借助焊机自身的五轴协调运作，根据预设的数学模型，焊机三轴运动进行自动焊接。在焊接的过程中，工件运作与焊机的摇摆幅度相协调，保持运行速度的稳定不变。每当焊接完成一圈之后，需要对摆角位置进行变动，在移动焊机之后重新进行自动定位。在内壁堆焊的过程中，需注意对焊机摇摆幅度的控制，一般情况下，摇摆幅度由小到大进行调整，焊机工作进入收尾部分是，再次将幅度调小，保证内壁焊接的结构和层次。在弯管内壁堆焊时，需应用数学模型对所需的参数进行计算。尽量选用具有自动追踪和断点记忆功能的焊机，其机械设备能够自动复位，保证焊接过程的顺利进行。

2）90°弯管内壁堆焊。90°弯管内壁堆焊的施工技术难度较大，在过去技术水平相对落后的情况下，是仿照30°弯管的施工操作流程进行焊接。因此，在进行90°弯管堆焊之前，需将弯管切割成三部分，依次进行防腐层焊接之后，再将弯管连接在一起，这样的堆焊方式不仅操作复杂，过程繁琐，焊接的效率也十分低下，在焊接过程中也容易存在安全隐患。如今，已经研制出专门用于90°弯管内壁堆焊的焊接设备，主要是运用弯管母线的纵向结构，通过二维变位机对焊接点进行旋转焊接。这种焊接方式大大提高到了压力容器内壁焊接的效率与焊接质量。

（4）激光复合焊接。激光复合焊接是近几年发展起来的新型焊接技术，这种焊接技术逐渐取代了对钨极填丝氩弧焊技术。钨极填丝氩弧焊技术的焊接质量较为稳定，在焊接的过程中无焊接材料飞溅的现象，接头性能良好，一度得到广泛应用，但是这种焊接技术的工作效率低下，在特定的施工环境中焊接质量不能得到有效的控制，制约了压力容器质量的提高。激光复合焊技术通过激光器的使用，具有焊接效率高、承受的热应力较小，不易发生焊接形变等优点，能够保证压力容器焊接外部的美观，提高焊接质量。同时，激光复合焊接技术操作简便，焊接的返工率很低，保证了压力容器的安全性能。

3结束语

综上所述，压力容器在现代工业建设的过程中发挥着重要的作用，提高压力容器的质量能够有效的促进工业生产的安全。近年来，随着科学技术水平的不断发展和新技术的引进，我国的焊接技术的水准不断提高，焊接技术不断向数字化、机械化、自动化的方向发展，为大型压力容器的制造提供了技术支持。通过新型焊接技术的应用，有效的提高了压力容器的质量，对我国工业制造的发展有着积极的促进作用。

参考文献：

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关键词：船舶 高效焊接 发展趋势

1 引言

高效焊接方法是现代船舶建造的主要生产工艺之一，其焊接效率高低直接影响着船舶建造周期，也是体现一个造船企业焊接技术水平和生产能力的重要标志。近年来，随着我国船舶制造业的蓬勃发展，船舶焊接逐步向设备大型化、技术自动化迈进[1]。本文结合生产实际情况，重点解决产品焊接关键技术和工艺，不断加强高效焊接方法的技术研究，同时扩大生产应用范围，为全面完成公司生产任务、提高产品质量发挥了巨大作用。

2 高效焊在船厂中应用探讨

高效焊在船厂的发展轨迹，可以明显发现有以下几大特点[2]：

2.1高效焊机械化率逐年提升，发展速度比较缓慢

加快分段建造速度、减少单船船台周期，是缩短造船周期、提高船舶生产总量的主要手段。不断扩大高效焊技术生产应用，从而提高自动化、机械化焊接生产比率是实现快速造船的重要保障基础。

通过三种高效焊方法比较，我们发现C02气体保护焊占有率从2000年到2005年提高近15％，且呈稳定上升趋势，埋弧焊应用率波动稍大，但占有率仅占总量10％左右，铁粉焊条占有率有下降趋势，但幅度不大。另外，从机械化率、高效化率及焊工人均焊材日耗量等技术指标可以看出，公司在船舶生产中焊接机械化率有所提高，但发展较慢，具体表现在焊工人均焊材耗量5年来仅提高了约3kg。

2.2自动化程度不高，焊接新工艺推广应用不多

自动化焊接技术在船舶建造中有着举足轻重的地位，FCB单面焊、薄板压力架单面焊、垂直气电焊等自动焊接工艺是我公司目前生产效率较高的几种焊接方法。

公司的TTS平面分段拼板焊接压力架采用FCB法三丝埋弧单面焊方法，焊丝直径4-6．4mm，主要用于平面组装阶段的船底外板、舷侧外板、双层底板、顶板、甲板和隔板等的拼板对接焊及相应结构的拼板对接焊，可焊接厚度5～35mm钢板的拼板焊缝，拼板尺寸大小为（1．5×6）mm～（3×12）mm，其中5-25mm厚度钢板可以采用单丝或多丝单道焊接完成，大大提高了拼板焊缝的焊接生产效率。

薄板压力架焊接设备对改善薄板焊接变形，提高焊接质量有重要作用。该设备具有双丝埋弧焊和单丝气保护焊的兼容性，埋弧焊丝适用直径2．4-5．0mm，气保护焊丝适用直径1．0mm-2．4mm，对3-20mm厚度钢板的拼焊可采用单面焊工艺，一次拼焊长度达到12m。通过采用适当焊接工艺，可以控制船舶上层建筑结构拼板焊接变形。另外，该设备投入生产使用后缓解了中、厚板拼板焊接的生产压力。

除拼板单面焊、垂直气电焊等典型自动化焊接方法外，公司船舶制造焊接工艺方法中大量采用的是C02半自动气体保护焊。而其他许多新工艺受设备、技术、生产设计、组织管理等因素影响，目前还未能在公司承接的船舶建造中应用。

2.3焊接设备技术更靳不快，焊条电弧焊机仍拥有一定数量

通过5年的设备更新和技术改造，焊条电弧焊机总量下降，且比例由原来的70％降低至50％左右，但仍拥有一定数量，这也是导致生产中手工焊条消耗总量居高不下的主要原因。这也是高效机械化率没有大幅提高、焊工人均焊材耗量增加不快、焊接生产效率依旧保持较低水平的原因之一。

3 船厂高效焊发展趋势

中国正朝着世界第一造船大国的目标迈进，船舶建造能力不断扩大。要实现目标，除了扩大船坞规模，提升造船管理水平外，加快高效焊接方法应用，提高焊接生产效率也势在必行。因此，今后几年的高效焊发展趋势有以下几大特点。

3.1焊接工艺、方法的多样化

为了适应船舶制造不同区域生产流程节奏，确保各生产节点有序按时完工。部件工场、血面分段区域采用的双丝埋弧自动焊拼板焊接装置将进一步提高焊接效率，此外，船坞大合拢焊接将根据船板厚度需要适时开发双丝垂直气电焊等新工艺。

3.2CO2气保护焊将完全替代焊条电弧焊方法

目前，手工焊条焊接仍是江南造船不可或缺的主要生产工艺。自动角焊、半自动角焊、垂直自动角焊等各类C02气保护焊将替代焊条电弧焊，甚至在船坞、平台区域和曲面分段制造车间也将不再采用焊条电弧焊方法，或许只在少量焊缝修补中可能会使用。

3.3焊接设备向大型化、系统化、集成化、自动化转变

造船基地由于造船模式、生产管理、工艺流程变化，对焊接生产提出了全新要求，焊接必将以机械化、自动化生产为主，这决定了选用的焊接设备具有大型化、集成化特点，以平面分段生产线为例，另外，曲面分段、船坞、平台等生产区域需配备C02气保护自动焊、双丝埋弧焊、垂直气电焊等各类自动化焊接设备。

3.4焊接材料的工艺、性能要求高

由于焊接方法的多样化和自动化程度提高，对焊材工艺要求进一步提高，自动化焊接势必提高焊接热输入量，为保证焊接接头综合力学性能，特别是焊缝强度、韧性等指标，船舶焊接生产中需要大量高性能焊材应用。对某些特殊船型，由于船板及部件的特殊性，焊接材料的性能同样需要具有特殊的技术特点。

4 结语

从目前情况来看，船厂新厂承接的船型与老厂有很大区别，板厚、等级强度都有所提高，产品种类更为丰富。我们应该珍惜江南搬迁的良好契机，充分利用现代化造船用焊接设备，通过对造船焊接工艺不断研究、改进，开发出适宜于新造船的焊接生产工艺，从而加快向现代化造船模式转化、把船舶焊接技术水平提高到一个新的高度。

参考文献：

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关键词：钛管焊接；产生缺陷的原因；保护措施；焊接工艺；焊接质量

中图分类号：F253.3文献标识码： A 文章编号：

一、概述

该工程位于四川省乐山市五通桥区乐山福华通达农药科技有限公司厂区内，钛管主要分布在湿式氧化车间，该管道属压力管道GC类，输送介质为草甘膦废水，设计温度250℃，设计压力7.7Mpa，一旦由于管道存在施工质量缺陷，结构强度或致密性存在问题而发生泄漏，则会引起中毒、火灾、爆炸以及其他人体伤害事故，严重危害生命及财产安全。

二、钛TA10的性能分析

钛TA10是银白色金属，钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米（20℃），熔点1668±4℃，熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子，沸点3260±20℃，汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子，临界温度4350℃，临界压力1130大气压。钛导电性能较差，略低于不锈钢，钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为 0.38-0.4K。在25℃时，钛的热容为0.126卡/克原子·度，金属钛是顺磁性物质，导磁率为1.00004。

钛是非常活泼的金属，高温下与许多气体有亲和力，钛加热至300℃时开始吸收氢，400℃时开始明显氧化，500℃时开始明显氮化，600℃时氧化、氮化均很剧烈，1000℃时碳可与钛反应，由于氢、氧、碳均是间隙元素，溶于钛形成间隙固溶体，使晶格产生较大的扭曲和畸变，变形抗力增加。上述元素因温度降低而溶解度下降，会析出氢化钛、氧化钛、氮化钛及碳化钛等脆性化合物，使钛焊缝的强度和硬度增加，塑性、韧性严重下降，引起焊缝脆化。因此钛的焊接必须在惰性气体保护下进行，不但熔池处要保护，而且在焊后刚开始冷却时焊缝和热影响区都应保护，即300℃以上区域均应处于惰性气体保护下。

钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50-60%，断面收缩率可达70-80%，。钛中杂质的存在，对其机械性能影响极大，特别是间隙杂质（氧、氮、碳）可大大提高钛的强度，显著降低其塑性。钛作为结构材料所具有的良好机械性能，就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。

三、钛及钛合金焊接时容易产生的问题与原因及防护措施：

1、焊TA10焊接接头脆化问题

焊接接头脆化原因：这是因为钛TA10是一种活性金属，不仅液态熔滴和熔池具有强烈吸收氧、氮、氢的能力，而且在固态下也能吸收氧、氮、氢等间隙元素。其中氢在金属温度达到300℃以上时被快速吸收；氧在金属达到600℃以上时被快速吸收；氮在金属达到700℃以上时被快速吸收。因此当焊接接头焊接时得不到有效保护时，不仅焊缝受到氧、氮、氢的污染，而且热影响区也会受到其污染。

焊接接头脆化防止措施有：

（1）严格控制母材中氧、氮、氢等的含量，其中，氧的质量分数应小于0.15％；氮的质量分数最高允许为0.05％；氢的质量分数应小于0.015％。

（2）选择对焊接区保护良好的焊接方法；氩弧焊、真空电子束焊、等离子弧焊。

（3）对焊件，焊丝表面的水分，油脂等进行严格清理。

（4）焊枪加拖罩，通氩气，对焊缝及其附近300℃以上的高温区进行保护。

（5）对质量要求高的焊件，焊前将焊件和焊丝放入800～900℃的真空退火炉中进行消氢处理。

2、焊接接头裂纹问题

焊接接头裂纹产生的原因：当母材中氧、氮、杂质含量较高或焊接时保护不良，焊缝或热影响区从空气中吸收了比较多的氧、氮时，焊缝或热影响区会产生脆化，在较大的焊接应力作用下就会产生低塑性脆化裂纹。 焊接热影响区产生延迟裂纹主要与氢有关，氢含量的提高使该区析出TiH2的量增加，增大该区的脆性，同时TiH2析出时体积膨胀引起较大的组织应力，以致最后形成延迟裂纹。

防止措施：

（1）减少焊接接头中氧、氮、氢的来源，例如：选用氧、氮、氢含量最低的母材和焊接材料，焊前严格清理焊件和焊丝；加强对焊接接头的保护，防止氧、氮、氢的侵入等；

（2）在可能的条件下对焊件进行真空去氢处理；

（3）焊后及时进行消除应力处理。

3、焊缝气孔问题

气产生气孔的因素很多，而且很复杂，一般认为氢气是产生气孔的主要原因。熔池中部的温度最高，氢的溶解度相应最低；从熔池中部到边缘，温度逐渐降低，氢的溶解度逐渐增加。因此氢不断由熔池中部向熔合线附近扩散聚集。如果熔池存在的时间过短以至于气泡来不及浮出，就会在熔合线附近形成气孔。

防止措施：

（1）对焊件表面，焊丝表面上的油污、氧化膜、水分等进行严格清理，酸洗后到焊接的时间不应超过2h,否则放到干燥环境中贮存。

（2）严格控制母材、焊丝、氩气中氢、氧、氮气体杂质 的含量，并对焊丝进行真空除氢处理。

（3）正确选择焊接参数，增加熔池停留时间以便于气泡逸出。

（4）用等离子弧焊代替钨极氩弧焊，由于前者的熔池温度高，气体逸出快，并能对熔池前方的焊接坡口起到比较大的热清理作用。

（5）焊枪与通氩气的管道采用尼龙软管，而不采用橡胶管，以保持低的氩气露点。

四、保护措施及焊前准备：

1、焊枪结构的改进：

为提高焊枪的保护性能，使用由喷嘴喷出的保护气流呈层流状态，并有一定的挺度，将枪体改为径向进气结构，瓷嘴大小的选用不小于18mm。这种枪体有光滑较长的气室和光滑较大的呈圆锥状的气孔。

2、保护拖罩及夹具：

由于钛TA10在焊接过程中高温区易氧化，为此必须在工件的正面、背面（有的在侧面）用拖罩保护，拖罩的结构和尺寸由焊件的几何形状和尺寸来确定。本工程TA10管径最大为φ114，最小的为φ33.7。因此充氩时利用棉布填充至管口两侧20~40cm处，将氩气皮管嵌入棉布内充入氩气，焊缝则利用纸胶带密封。拖罩一般由0.8mm厚的纯铜板制成，根据尺寸制作成下图形状的保护罩，罩内下部设有2～3层0.125x0.125mm（100目）的铜丝网，其结构如下图，在用其进行保护时，氩气由引入管通到分配管内，经上方喷出，得以均匀分布和缓冲。当气流经过铜丝网，便又得到了再次分配，使气流更加稳定地保护着焊缝，从而取得良好的保护效果。

保护罩的材料最好采用紫铜或钛材制成，根据不同的位置，可制做许多不同位置的保护罩。常用的保护罩结构形式，铜丝网的安装位置，就是在进气管的下面放一层铜丝网，与罩的边缘点固焊即可（如图一、二所示：）。

图一：常用保护罩的结构形式

图二：保护罩实际效果图

由于钛及钛合金不仅液态时能吸收氧、氮、氢等气体杂质，而且当达到一定温度的固态时也能吸收氧、氮、氢气体杂质，因此，焊接时不仅需要保护熔池和焊缝不受空气沾污，而且需要对加热温度超过350℃的热影响区和焊缝背面进行保护，氩气的保护效果可以根据表从焊缝及热影响区表面的颜色来判断。一般应保证焊接接头焊后为银白色。通常采用在焊枪上加气体保护拖罩和背面加气体保护垫板的方法来加强保护。钛及钛合金管道焊接常用的保护方法（如图三所示）:

图三：钛焊接保护措施横面及截面图

备注：1：焊枪2：保护罩3：钛管材4：挡板

四、焊前准备

钛管在焊前要仔细清理。清理母材的方法如下：

1、采用机械加工坡口，对母材采用不锈钢砂轮片进行打磨至金属光泽，再用合金钢内磨头对坡口再次进行打磨；坡口角度不宜太大，单边角度35°~40°适宜，坡口间隙2mm~3.5mm适宜（如图四所示）。

图四：焊接坡口图

2、再在坡口两侧30㎜~60mm区域内用钢丝刷刷净，直至露出金属光泽为止。

3、坡口面及其两侧40～50㎜区域内用丙酮清洗2～3遍，再用白色绸布将其擦拭干净；

4、用电热吹风机充分干燥坡口面，随后焊接方可开始。

5、焊丝的清洗可用质量分数为8﹪～15﹪的NaOH 碱液来清洗，温度为60～70℃，时间2～3min,取出用水冲，干燥，用细砂布（要求不含铁质）打磨后，再用丙酮清洗一遍即可使用。

6、保护气体采用一级纯氩（99.999﹪）.露点为-45℃，当氩气瓶中的压力降至0.981Mpa时应停止使用，以防止影响纯钛焊接接头的质量。

7、环境保护：注意观察周围环境是否有污染物质，如灰尘、烟雾、工作环境一定要干净，清洁，必要时在焊接处做一个临时移动的小房子。

8、下列任一情况禁止施焊：

a 相对湿度＞80﹪；

b 风 速：≥8m/s；

c 气体保护焊时≥1.5m/s；

d 温 度：焊件温度低于5℃；

e 天 气：无防雪，防雨措施的室外作业（在有雨、雪时），现场环境不能满足以上要求时，应采取搭设防护棚，利用烘炉加热提高环境温度，降低空气相对湿度等措施后方可进行焊接施工，在防护棚内放置温、湿度表，方便观察环境温度和湿度。

五、焊接方法及参数的选择

1、内保护及外保护

由于该车间最大管径为φ114.3x8，因此我们不采用内部拖罩保护，而采用与不锈钢焊接相同的氩气保护方法。将管壁内部清洗干净后，用棉布将管壁两头封死，并将氩气皮管插入管壁内部的底部，再将管壁外部焊缝区域用纸胶带包裹住，在纸胶带上开一到两个小孔，方便冲氩时管壁内部其他气体的排放。根据管子长度选择冲氩时间，一般冲氩时间为5~8分钟。检测冲氩是否完全，可将打火机放在纸胶带开孔处，若打火机在开孔处熄灭，则冲氩完全；若打火机在开孔处继续燃烧，则内部还有空气。

钛管的焊接，外保护至关重要，焊接后的外观是否合格，内部是否存在气孔等缺陷，与外保护密切相关，因此我们外保护采用专门根据管壁自制的拖罩进行保护。拖罩工与焊工之间要配合密切，在焊接过程中，拖罩工人要根据焊工焊接速度向焊工焊接方向慢慢推动，推动过程中要时刻注意熔池，同时也要注意拖罩推动的方向不能与焊缝发生横向偏移。

2、管口组对

管口组对时，特别要注意管口内部清洁，坡口角度一般在45°~43°之间。管材组对时，我们一般在坡口处点固三点，每点5mm左右。点固时必须确保内部冲氩完全，再将纸胶带在点固处扯掉200mm~300mm方便施焊。每个点固处必须确保内部冲氩完全，再配合拖罩保护进行点固。

六、厚壁TA19管得焊接工艺

厚壁TA10管焊接时我们经过实践，确定采用小电流，多层多道焊（如图五所示），焊接过程中焊丝加入熔池填充焊缝时要小摆动或不摆动，若摆动幅度过大，焊枪内的氩气与保护罩内的氩气未形成对流，则会影响焊缝的成型，容易造成气孔等缺陷；但不能把焊丝端头红热部分从喷嘴有效保护区内拿出，以免焊丝端头氧化，焊接打底层时，点固处两端需采用不锈钢砂轮片进行打磨，打磨后再用合金钢內磨头进行打磨，最后用不锈钢钢勾将打磨时管壁上的铁屑等杂物勾出管内，使其达到绝对清洁。

图五：多层多道焊接顺序

在每焊接完一层后，须进行冷却，我们采用大功率吹风对焊缝进行冷却，待焊缝表面温度冷却到60℃~80℃时，方可继续进行下一层的施焊。为了充分利用氩气和达到焊缝及热影响区良好保护，应当采用纸粘带贴搭接板焊缝，再施焊时应边焊边取纸带。焊接时如钨极碰到了焊缝金属应立即停焊，去除焊缝中夹钨点，并修磨钨极尖端后再焊。一条焊缝中途停焊重新焊接时，应重叠10mm～20mm。多层焊缝在进行下一道焊缝前，对前道焊缝要彻底清除表面污染、夹杂等缺陷。弧坑应填满，接弧处应熔合焊透。焊缝表面不得有咬边、弧坑、气孔、裂纹等缺陷，焊缝出现不合格严重氧化时应磨掉重焊，重焊时应彻底清理重焊区坡口及周边并采取相同的焊接工艺。

焊缝同一部位返修次数不宜超过2次；返修前需将缺陷清除干净，必要时可采用表面渗透检测确认；待焊部位应开出宽度均匀，表面平整，便于施焊的凹槽，且两端有一定坡度；返修焊缝性能和质量要求应与原焊缝相同。外观成型良好，颜色呈银白色的合格焊口（如图六所示）。

图六：合格焊口视图

七、焊缝检验：

1、外观检查:

通过外观检查可发现的缺陷有：表面气孔、夹渣、焊穿、咬边、裂纹及其类似的 表面缺陷和焊接接头的表面颜色。检查可用10倍以内的放大镜。检查以前，应在焊缝两侧的20mm宽的范围内去渣清洗，然后沿焊缝两面进行检查。

表一：钛焊缝表面颜色的判定标准

2、着色探伤:

着色探伤是检查焊缝表面缺陷的有效手段。可用来显示微小的、肉眼难以观察的表面缺陷，如微裂纹、气孔、针孔、熔合不良等。必要时用薄片尼龙砂轮在焊缝表面轻轻打磨，再进行着色探伤可大大提高检验的灵敏度。钛焊接接头的着色探伤按JB4730进行。可用于工序检查（每道焊缝施焊后的工序间检查）、最终产品检查以及维修检查。

3、射线探伤：

根据设计要求，该工程对TA10进行100%射线检测。焊缝的射线检测应符合现行行业标准《承压设备无损检测第2 部分射线检测》JB/T 4730.2的规定。

篇10

关键词：钢结构；焊接；技术；质量

1、我国钢结构焊接技术发展现状

随着现代人们对建筑外形美感的要求，钢结构工程因其空间可塑性越来越受到人们的青睐，最具代表性的当属国家体育场――鸟巢，国家游泳中心――水立方，超高、大跨度钢结构工程一次又一次出现在人们的视野中，造型新颖，独具美感。但是，结构复杂，节点繁多，对焊接技术的超高要求也随之而来，比如，“鸟巢”中空间弯扭构件多分支节点，“水立方”中非对称、不规则球状节点，2014青岛世界园艺博览会空间管桁架立体拼接节点，这些都对钢结构的焊接技术提出了新要求，难度大大提高。但也可以从这些成功建成的建筑中看到，我们钢结构焊接技术人员克服了一个又一个技术难题，发展迅速。

2、建筑钢结构焊接技术探讨

2.1、主要焊接技术

连接件接头受拉（压）时的静载强度计算：（全焊透对接接头的各种受力示意，如图1，F为接头所受的拉（压）力，Q为剪切力，M为平面内弯矩）。

图1

焊缝受拉（压）时的强度验算：

焊缝弯矩、剪力时的强度验算：

式中L――焊缝长度（mm）；M――焊缝截面的截面模量（mm3）；I――焊缝截面对其中和轴的惯性矩（mm4）；S――焊缝截面剪力处以上对中和轴的面积矩（mm3）；δ1――连接件中较薄板的厚度（mm）；σ――连接件受拉（σt）或受压（σα）时焊缝所承受的应力（N/mm2）――连接件受剪力焊缝中所承受的应力（N/mm2）〔σ′t、σ′α、σ′V〕――分别为焊缝抗拉、抗压、抗剪时的许用应力设计值（N/mm2）

因为焊接发生的高温，会致使钢材内部的晶体排列发生变化，反应在钢结构使得焊缝处的钢材塑性减弱，脆性加强，增大了钢构件发生脆断的可能。受焊接时的高温影响，在焊缝附近焊接主体中会存在一部分“热影响区”这个区的大小会随着焊接参数的不同而变化，在焊接所产生的高温影响下其内部的金相组织和性能会发生较大的变化，此区域内金属晶粒会变粗，这会导致这部分区域金属的塑性与韧性降低，硬度变大，为了有效避免这种不利情况的出现，规范规定同一焊缝处，焊接的次数不应超过两次。

2.2、电加热技术

电加热凭借其加热均匀、温度易控等优点已被广泛地应用于施工焊接中。根据焊接热处理构件的形状、尺寸、厚度定制带工装强力碳钢的优质陶瓷电加热器，如陶瓷磁铁式，固定在焊缝坡口对应两侧，有的焊件截面比较复杂可以用铁丝绑扎，然后用接长导线连接到电脑温控仪通电加热。采用电加热预热升温速度应缓慢，一般情况控制在50℃/h以内，即保证温度的均匀性。预热宽度从对口中心开始，在焊缝及其两侧100mm处进行加热。加热范围每侧不小于焊件厚度的1.5倍且≥100mm。根据不同材质、不同厚度设定加热温度，采用红外线测温仪检测加热温度。预热和后热的温度都由电脑温控仪设定并自动控温。整条焊道焊完后，应立即后热，后热温度为250～300℃，恒温1～2h，然后保温缓冷。后热温度不小于规定值，在零下温度下焊接时，适当提高后热温度100～200℃左右，保温时间按工件板厚及相关要求执行，达到保温时间后缓冷至常温。设置专门的防风防雨措施，确保焊接加热温度。

3、强化钢结构焊接质量的管理

3.1、焊接变形控制

如果要减少或杜绝在焊接过程中出现焊接变形情况，那就要在焊接过程中及时进行矫正，当形变情况刚刚出现时就进行矫正，不但工作量较小，取得效果也是最佳。而当变形情况严重时，矫正工作就较为复杂，在矫正过程中也会产生参与变形，因此对于这种情况就需要进行多次矫正，但是这种矫正也是存在一定风险的，最终钢结构很可能会由于多次矫正失败而直接导致报废。由此看出，及早发现并纠正焊接过程中出现的变形情况，对于整个工程质量来说是非常重要的，如果早期不及时进行介入，不但会之间影响钢结构整体质量，同时也会影响全部施工进度。

3.2、残余应力控制

钢结构焊接如果在施工过程中出现残余应力会对钢结构材料的刚性属性产生严重影响，从而导致钢结构材料承受能力出现严重下降，而这又有可能会造成更为严重的质量问题。因此如果要保证钢结构焊接质量，就需要加大相关实践和探究工作，在焊接过程中，加强相关技术事项管理和控制工作，使焊接过程在人员、材料、设备等方面可以及时做好规划工作，从而提升工作效率。

4、钢结构焊接技术的发展趋势

4.1、技术与工艺的创新

建筑钢结构的优势在于其空间较大、跨度较高且较为环保节能。因此建筑钢结构在近几十年间得到了迅速的发展与广泛的应用，其焊接技术与焊接工艺也在不断改革与创新。建筑钢结构焊接技术是用来连接建筑中钢结构的重要技术，它的焊接工艺与切割工艺对于整个焊接工作来说十分重要。在未来，智能切割与智能焊接设备的研究生产会为建筑钢结构焊接技术的发展带来新的能量。

4.2、向自动化焊接发展

现如今，国外发达国家的建筑钢结构焊接技术已经纷纷开始走向自动化，自动化焊接技术的应用范围越来广，其技术水平也越来越发达。利用自动化焊接技术来进行钢结构的焊接工作，可以有效提高建筑钢结构的整体质量与其建设效率，并能大大缩短建设工期，可谓省时、省力、省钱。而在我国，自动化焊接技术也正在越来越多地受到业内工作者的关注和使用。应用自动化焊接技术，可以在一定程度上弥补我国专业焊接技术人才不足的缺点，因为自动化焊接技术对焊接人员的素质要求比较低，因此在未来一段时间内，自动化焊接技术将会是我国建筑钢结构焊接行业内的重点发展方向。

总言之，目前焊接技术的发展迅速，焊接工艺已经广泛应用于钢结构的连接当中。焊接方式比较灵活，能满足连接部位的刚度、强度以及延性，焊接质量易于保证，所以焊接是当前钢结构的主要连接方式。而新型焊接技术的开发与运用也将加快钢结构在越来越多建筑工程中的运用。在以后的实际工作中，钢结构焊接技术和质量管理应进一步得到我们的重视和发展。

参考文献

[1]钢结构焊接规范（GB 50611-2011） 中国建筑工业出版社

[2]魏孝贤.钢结构焊接技术与质量管理[J].中国建筑金属结构，2013，08：26.

[3]范洁群.钢结构主承建项目质量控制研究[D].重庆大学，2005.