手工电弧焊工艺规程Word文档下载推荐.docx
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受动载荷、复杂、厚板、重要结构
J427
E4315
25
30
(厚板结构)
J506
E5016
J507
E5015
35
不要求等强度
150—250℃,
厚板、刚性大时250—400℃
600-650℃回火
要求等强度
45
J556
E5516
J557
E5515
低合金结构钢
16Mn
14MnNb
δ>25mm时
δ≥20mm时
600—650℃或550-590℃回火
15MnV
15MnTi
表2电焊条的选用及预热、焊后热处理规范
铸钢
ZG230-450(ZG25)
所有结构
ZG270-500(ZG35)
150—250℃
600-650℃
回火
ZG310-570(ZG45)
ZG20CrMo
热317
-B2-V
250—350℃
δ>10mm时
670-700℃
热307
-B2
表3电焊条的选用及预热、焊后热处理规范
不
锈
奥
氏
体
OCr18Ni9
Icr18Ni9Ti
A102
E308-16
/
A107
E308-15
A132
E347-16
A137
E347-15
Cr18Ni12
Mo2Ti
A207
E316-15
/
A212
E318-16
A232
E318V-16
A237
E318V-15
铁
Cr17
Cr17Ti
铬302
E430-16
250-350℃
650-700℃
铬307
E430-15
室温
(≥10℃)
Cr28
A402
E310-16
A407
E310-15
A412
E310Mo-16
马
1Cr13
2Cr13
铬202
E410-16
730℃
铬207
E410-15
A202
E316-16
耐热钢
12CrMo
热207
E5015-B1
150-300℃
650-750℃回火
12CrMoV
E5515-B2-V
δ>6mm时
720-750℃回火
20CrMo
670-700℃回火
E5515-B2
注:
a、回火加热速度不大于200℃/小时,保温时间一般为0.04时/毫米,最低不少于2小时,以2.5-3℃/分钟的速度缓冷至300℃后空冷。
b、焊件的预热及预热温度的选择,决定于母材的碳当量、焊件厚度、构件的形状和拘束度,焊接工艺、焊材的种类、焊材的扩散氢含量、焊件和周围环境的冷却条件、施焊条件等因素综合考虑。
2)同种钢材之间的焊接,电焊条的选用,一般应符合下列要求
a等强度、低匹配
对碳钢、低合金钢焊接焊条的选用应考虑焊接头的机械性能与母材相当。
其中焊缝金属的强度极限不低于母材标准规定的强度极限下限值。
对于中碳钢、低合金高强钢,由于材料脆性增加、裂纹倾向性大,所选用的焊条需考虑低匹配。
在焊接接头不要求等强度时,往往可选用比母材强度低一级的焊条。
宁可降低强度,而提高焊缝塑性,防止裂纹产生,保证焊接接头的综合性能。
b化学成份接近
对于耐腐蚀钢、耐热钢等特种钢,为保证焊接接头的特殊性能,则要求焊缝金属的主要合金成份与母材接近。
c提高抗裂性
焊件承受动载荷或冲击载荷;
母材的碳当量较高时;
或者工件刚度大、形状复杂、大厚度时;
为提高焊接接头的抗裂性,在同一强度等级的焊条中,应选用低氢型碱性焊条。
d抗锈性
当焊接部位难以清理铁锈、氧化皮和油垢时,可选用酸性焊条。
e焊条工艺性良好
当酸性焊条和碱性焊条都能满足性能要求时,尽量选用酸性焊条,改善焊接工艺性。
f与设备性能相适应
当直流电焊机数量不足时,应选用交直流二用焊条或交流焊条。
g为提高生产效率,可选用高效铁粉焊条。
3)异种钢之间的焊接,焊条的选用,应符合下列要求
①碳钢与低合金钢或不同强度等级的碳钢、低合金钢之间的异种钢焊接接头,一般选用与强度等级较低的钢材相应的电焊条。
但焊接工艺措施,例预热、缓冷、锤击、后热等,应按强度等级较高的钢种考虑。
②碳钢与不锈钢,或低合金钢与不锈钢之间的异种钢焊接接头,则一律采用高铬镍焊条。
焊接奥氏体不锈钢与碳钢间的异种钢常用Cr25-Ni13型,如A302(E309-16)、A307(E309-15)焊条;
或Cr25-Ni13Mo型,如A312(E309Mo-16)焊条。
焊接铁素体或马氏体不锈钢间与碳钢间的异种钢,用Cr25-Ni20型,如A402(E310-16)、A407(E310-15)焊条。
4.2电焊条的使用
电焊条应按说明书规定进行烘干。
焊条烘焙规范参见表4。
烘干的焊条应在100~150℃低温烘箱内保温,随用随取。
切不可突然将冷焊条放入高温烘干箱内或突然冷却,以免药皮开裂。
取出的焊条须放入焊条保温筒中使用。
烘干的焊条置于空气中超过四小时应重新烘干。
重复烘干次数不超过三次。
焊工应按工艺文件、图样和《焊接材料管理规定》作业指导书要求领用焊条,不得错用。
表4电焊条烘焙参考规范
焊条品种
药皮类型
烘焙温度
保温时间
结构钢焊条
酸性焊条
受潮时120~150℃
1~2小时
碱性焊条
350~400℃
2小时
不锈钢焊条
150℃
250℃
耐热钢焊条
5工件焊前处理
1)工件厚度大于6mm对接焊时,为确保焊透强度,在板材的对接边沿开切V形或X形坡口,坡口角度α为60°
,钝边p=0~1mm,装配间隙b=0~1mm,如图1。
当板厚差≥4mm时,应对较厚板材的对接边缘进行削斜处理,如图2。
图2
图1
I、II类焊缝坡口的加工应采用机械加工,III类焊缝则可采用热加工方法加工坡口。
坡口加工完成后应进行检查,对超过规定的表面不平、局部凹凸、裂纹、夹层等缺陷应予以清除和修整。
2)当施工环境温度低于0℃,或钢材的碳当量大于0.41%及结构刚性过大,构件较厚时应采用焊前预热措施,预热温度为80℃~100℃,预热范围为板厚的5倍,但不小于100mm。
3).焊前接头清洁要求,在坡口或焊接处两侧30mm范围内影响焊缝质量的毛刺、油污、水、铁锈等脏物及氧化皮,必须清除干净。
4)在板缝两端如余量小于50mm时,焊前两端应加引弧、熄弧板,其规格不小于50×
50mm。
6工艺参数选择
6.1焊条直径
焊条直径可根据焊件厚度、接头型式、焊缝位置、焊道层次等因素进行选择。
焊件厚度越大,可选用的焊条直径越大;
T形接头比对接接头的焊条直径大,而立焊、仰焊及横焊比平焊时所选用焊条直径应小些,一般立焊焊条最大直径不超过5mm,横焊、仰焊不超过4mm;
多层焊的第一层焊缝选用细焊条。
焊条直径与厚度的关系见表5
表5焊条直径与焊件厚度的关系
焊件厚度/mm
2
3
4~5
6~12
≥13
焊条直径/mm
3.2
3.2~4
4~6
6.2焊接电流
焊接电流是焊条电弧焊中最重要的一个工艺参数,它的大小直接影响焊接质量及焊缝成形。
当焊接电流过大时,焊缝厚度和余高增加,焊缝宽度减少,且有可能造成咬边、烧穿等缺陷;
当焊接电流过小时,焊缝窄而高,熔池浅,熔合不良,会产生未焊透、夹渣等缺陷。
选择焊接电流大小时,要考虑焊条类型、焊条直径、焊件厚度以及接头型式、焊缝位置、焊道层次等因素。
其中最主要焊条直径、焊接位置和焊道层次三大因素。
焊条直径与焊接电流关系见表6
表6焊条直径与焊接电流的关系
1.6
2.0
2.5
4.0
5.0
6.0
焊接电流/A
25~40
40~65
50~80
100~130
160~210
260~270
260~300
1)焊接位置较厚板或T形接头和搭接接头以及施焊环境温度低时,焊接电流应大些;
平焊位置焊接时,可选择偏大些的焊接电流;
横焊和立焊时,焊接电流应比平焊位置电流小10%~15%,仰焊时,焊接电流应比平焊位置电流小10%~20%;
角焊缝电流比平位置电流稍大些。
2)焊道层次 在多层焊或多层多道焊的打底焊道时,为了保证背面焊道质量和便于操作,应使用较小电流;
焊填充焊道时,为了提高效率,可使用较大的焊接电流;
盖面焊时,为了防止出现焊接缺陷,应选用稍小电流。
另外,当使用碱性焊条时,比酸性焊条的焊接电流减少10%左右。
6.3电弧电压
电弧电压主要影响焊缝宽度,电弧电压越高,焊缝就越宽,焊缝厚度和余高减少,飞溅增加,焊缝成形不易控制。
电弧电压的大小主要取决于电弧长度,电弧长,电弧电压就高;
电弧短,电弧电压就低。
焊接电弧有长弧与短弧之分,当电弧长度是焊条直径的0.5~1.0倍时,称为短弧;
当电弧长度大于焊条直径时,称为长弧。
一般在焊接过程中,希望电弧长度始终保持一致且尽量使用短弧焊接。
6.4焊接速度
焊接速度主要取决于焊条的熔化速度和所要求的焊缝尺寸、装配间隙和焊接位置等。
当焊接速度太慢时,焊缝高而宽,外形不整齐,易产生焊瘤等缺陷;
当焊接速度太快时,焊缝窄而低,易产生未焊透等缺陷。
在实际操作中,焊工应要把具体情况灵活掌握,以确保焊缝质量和外观尺寸满足要求。
6.5焊接层数
当焊件较厚时,要进行多层焊或多层多道焊。
多层焊时,后一层焊缝对前一层焊缝有热处理作用,能细化晶粒,提高焊缝接头的塑性。
因些对于一些重要结构,焊接层数多些好,每层厚度最好不大于4~5mm。
实践经验表明,当每层厚度为焊条直径的0.8~1.2倍时,焊接质量最好,生产效率最高,并且容易操作。
6.6焊条烘焙
酸性药皮类型焊条焊前烘焙温度150℃保温2小时;
碱性药皮类焊条焊前必须在300~350℃温度下烘焙,并保温2小时才能使用。
7装配定位焊
进行定位焊时应主要考虑以下几方面因素:
7.1定位焊焊条
定位焊缝一般作为正式焊缝留在焊接结构中,因而定位焊所用焊条应与正式焊接所用焊条型号相同,不能用受潮、脱皮、不知型号的焊条或者焊条头代替。
7.2定位焊部位
双面焊反面清根的焊缝,尽量将定位焊缝布置在反面;
形状对称的构件上,定位焊缝应对称排列;
避免在焊件的端部、角度等容易引起应力集中的地方进行定位焊,不能在焊缝交叉处或焊缝方向发生急剧变化的地方进行定位焊,通常至少应离开这些地方50mm。
7.3定位焊缝尺寸
一般根据焊件的厚度来确定定位焊缝的长度、高度和间距。
如表7所示。
表7定位焊缝参考尺寸 单位:
mm
焊件厚度
定位焊缝高度
定位焊缝长度
定位焊缝间距
<4
5~10
50~100
4~12
3~6
10~20
100~200
>12
>6
15~30
200~300
7.4定位焊工艺要求
1)定位焊缝短,冷却速度快,因而焊接电流应比正式焊缝电流大10%~15%。
2)定位焊起弧和结尾处应圆滑过渡,焊道不能太高,必须保证熔合良好,以防产生未焊透、夹渣等缺陷。
3)如定位焊缝开裂,必须将裂纹处的焊缝铲除后重新定位焊。
在定位焊后,如出现接口不齐平,应进行校正,然后才能正式焊接。
4)尽量避免强制装配,以防在焊接过程中,焊件的定位焊缝或正式焊缝开裂,必要时可增加定位焊缝的长度,并减小定位焊缝的间距,或者采用热处理措施。
5)在装配低合金高强度镍铬钢、铬钼钒钢焊件时,应尽量避免在坡口内定位焊,并尽量采用机械夹具装配固定。
在焊接装配用拉紧板时,允许用较低强度的低氢焊条,但必要时应进行预热。
拉紧板拆除后,应将遗留的装配焊缝铲平磨光,必要时应作磁粉探伤或着色探伤检查。
6)焊件装配时,尽量避免强力对正。
7)装配完毕的焊件应尽快施焊,避免吸潮生锈。
生锈或严重受潮的焊件应拆掉并清理后重新装配或加热进行烘烤处理,也可由厂技术人员确定有效的处理意见。
7焊接
7.1焊接基本操作技术
手工电弧焊的基本操作技术主要包括引弧、运条、接头和收弧。
焊接操作过程中,运用好这四种操作技术,才能保证焊缝的施焊质量。
1)引弧
焊条电弧焊采用接触引弧方法引弧,主要有划擦法和直击法两种。
a划擦法 先将焊条对准引弧处,手腕扭转一下,像划火柴一样使焊条在引弧处轻微划擦约20mm长度,然后提起2~4mm的高度引燃电弧。
其特点是:
容易损伤焊件表面,比较容易掌握,一般适用于碱性焊条。
b直击法 先将焊条对准引弧处,手腕下弯,使焊条垂直地轻轻敲击工件,然后提起2~4mm的高度引燃电弧。
引弧点即为焊缝起点,避免损伤焊件表面,但不易掌握,一般适用于酸性焊条或在狭窄地方的焊接。
引弧时,如果焊条粘住焊件,只要将焊条左右摆动几下,就可以脱离焊件,如不能脱离焊件,则应立即使焊钳脱离焊件,待焊条冷却后,用手将其扳掉;
如果焊条端部有药皮套筒时,可用戴好手套的手将套筒去掉再引弧。
焊缝的起焊方法:
a正确选择引弧点 应选在离焊缝起点10mm左右的待焊部位上,电弧引燃后移至焊缝起点处,再沿焊接方向进行正常焊接;
焊缝连接时,引弧点应选在前段焊缝的弧坑前方10mm处,电弧引燃后移至弧坑处,待填满弧坑后再继续焊接。
b采用引弧板 即在焊前装配一块与焊件相同材料和厚度的金属板,从这块板上开始引弧,焊后再割掉。
这种方法适用于重要焊接结构的焊接。
2)运条
运条的基本动作运条可分解为三个基本动作,即:
沿焊条轴线的送进、沿焊缝轴线方向纵向移动和横向摆动。
每种动作的作用及操作要求见表8。
表8运条的基本动作
运条动作
运条方向
作 用
操作要求
送进
焊条沿轴线向熔池方向送进
控制弧长,使熔池有良好的保护,保证焊接连续不断地进行,促进焊缝成形
要求焊条送进的速度与焊条熔化的速度相等,以保持电弧的长度不变
移动
焊条沿焊接方向的纵向移动
保证焊缝直线施焊,并控制每道焊缝的横截面积
移动速度必须适当才能使焊缝均匀
摆动
焊条的横向摆动
控制焊缝所需的熔深、熔宽,获得一定宽度的焊缝,并保证坡口两侧及焊道之间良好熔合
其摆动幅度应根据焊缝宽度与焊条直径决定。
横向摆动力求均匀一致,才能获得宽度整齐的焊缝。
焊缝宽度一般不超过焊条直径的2~5倍。
运条方法 运条方法较多,选用时应根据接头形式、装配间隙、焊接位置、焊条直径及性能、焊接电流大小及焊工操作水平而定。
常用运条方法及适用范围参见表9
表9常用的运条方法及适用范围
运条方法
特点
适用范围
直线形
焊条以直线形移动,不作摆动。
熔深大,焊道窄
a.3~5mm厚度I形坡口对接平焊
b.多层焊的第一层焊道
c.多层多道焊
直线往返形
焊条末端沿着焊接方向作来回往返的直线形摆动。
焊接速度快,焊缝窄,散热快
a.薄板焊
b.对接平焊(间隙较大)
锯齿形
焊条末端沿着焊接方向作锯齿形连续摆动,控制熔化金属的流动性,使焊缝增宽
a.对接接头(平焊、立焊、仰焊)
b.角接接头(立焊)
月牙形
焊条末端沿着焊接方向作月牙形的左右摆动,使焊缝宽度及余高增加
三角形
斜三角形
焊条末端沿着焊接方向作三角形摆动
a.角接接头(仰焊)
b.对接接头(开V形坡口横焊)
正三角形
a.角接接头(立焊)
b.对接接头
圆圈形
斜圆圈形
焊条末端沿着焊接方向作圆圈形运动,同时不断地向前移动
a.角接接头(平焊、仰焊)
b.对接接头(横焊)
正圆圈形
对接接头(厚焊件平焊)
8字形
焊条末端沿着焊接方向作8字形运动,使焊缝增宽,波纹美观
3)焊缝的接头
中间接头 即后焊焊缝的起头与先焊焊缝的尾部相连。
接头的方法是:
在先焊焊缝的弧坑前约10mm附近引弧,电弧长度比正常焊接时略长些(碱性焊条不可拉长,否则易产生气孔),然后将电弧后移到原弧坑的2/3处,压低电弧,稍作摆动,填满弧坑后即向前进行正常焊接。
这种接头方法使用最多,适用于单层焊及多层焊的表层接头。
相背接头 即后焊焊缝的起头与先焊焊缝的起头相接。
接头方法是:
要求先焊的焊缝起头处略低些,接头时在先焊焊缝起头处略前一点引弧,并稍微拉长电弧,将电弧移向先焊焊缝接头处,并覆盖其端头,待起头处焊平后,再向先焊焊缝反方向进行焊接。
相向接头 即后焊焊缝的结尾与先焊焊缝的结尾相连。
当后焊的焊缝焊到先焊的焊缝收弧处时,焊接速度应稍慢些,填满先焊焊缝的弧坑后,以较快的速度再略向前焊一段,然后熄弧。
焊接接头处的熄弧方法。
分段退焊接头 即后焊焊缝的结尾与先焊焊缝的起头相连。
要求后焊焊缝焊至靠近前焊焊缝始端时,改变焊条角度,使焊条指向前焊缝的始端,拉长电弧,待形成熔池后,再压低电弧,往回移动,最后返回原来熔池处收弧。
4)焊缝的收尾
划圈收尾法:
焊条移至焊缝终点时,在弧坑处作圆圈运动,起到填满弧坑后再拉断电弧。
这种方法适用于厚板焊接,对于薄板则易烧穿。
反复断弧收尾法:
焊条移至焊缝终点时,在弧坑处反复熄弧、引弧数次,起到填满弧坑为止。
这种方法适用于薄板和大电流焊接,但碱性焊条不宜采用,否则易产生气孔。
回焊收尾法:
焊条移至焊缝收尾时立即停止,并且改变焊条角度回焊一小段后熄弧。
此法适用于碱性焊条。
7.2焊接要求
1)大型薄板结构件应在装配位置进行焊接,并采用偶数焊工由中必向外围对称分段焊接。
焊工同时施焊时,其焊接参数(焊条直径、焊接电流、层次、速度、线能量等)及焊接方向的对称性应基本一致。
2)长度超过1000毫米以上的焊缝应采用分段焊、分段退焊或跳焊等。
3)多层多道焊时,层间接头应错开30毫米以上。
4)为降低焊接应力,用跟踪锤击法,锤头半径为5毫米,锤击不应在表层和第一道进行,且应避免在300~500℃兰脆区进行。
5)厚板大刚度结构件焊接,每条焊缝应连续焊成,不宜中断。
必要时可采取预热、控制道间温度、缓冷和后热消氢处理等措施。
后热消氢处理目的是防止延迟裂纹,其措施如下:
焊后立即加热,加热温度一般为250~300℃,加热范围为沿焊缝二侧200毫米以内,保温时间1~2小时。
6)对I、II类焊缝及重要结构件的焊接,采用低氢型碱性焊条时,应按下列原则施焊。
a焊条在焊前须按说明书规定的温度烘焙及保温1~2小时。
烘干后的焊条放入低温烘箱150℃左右保存,随用随取。
b施焊前,在施焊表面、坡口及其边缘二侧各不小于10mm范围内,应将油污、铁锈、水分和其它影响焊接质量的杂物清理干净,直至露出金属光泽。
c必须短弧操作,弧长一般控制在焊条直径的0.5~0.8倍之间,窄焊道。
直流电弧焊时,焊件的极性为反接。
d运条角度应垂直于坡口平面,加大在坡口二侧停留的时间,以保证良好的熔合。
e在引弧时不得拉长电弧,烘烤焊缝;
熄弧时应填满弧坑,防止弧坑裂纹;
引弧和熄弧必须熔化在焊道内。
f焊条在焊接方向与钢板间的夹角为60°
~80°
之间。
焊接过程不得随意挑弧,以免破坏电弧的保护气氛。
7)低合金钢允许不预热焊接的最低环境温度,对参考表10。
表10低合金钢允许不预热焊接的最低环境温度
碳当量
Ceg%
强度级别
N/mm2
(kgf/mm2)
钢板厚度
最低环境温度℃
0.39
34
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