毕业设计锅炉环缝焊二氧化碳单面焊双面成型文档格式.docx

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四制定135MW锅炉环焊缝单面焊双面成型的焊接工艺.....08

（1）进行锅炉环焊缝单面焊双面成型的注意事项................08

（二）焊前准备...................................................08

（三）确定焊接工艺.............................................09

（四）单面焊双面成型的焊接操作................................11

1、打底焊...................................................11

2、填充焊...................................................11

3、盖面焊...................................................11

4、焊接速度的选择..........................................11

5、焊条伸出长度的选择....................................12

6、气体流量的选择.........................................12

（五）焊接操作工艺............................................13

五操作技巧.....................................................15

六影响单面焊双面成型的原因及常见缺陷....................17

1焊接电源自身因素引起的焊接质量差........................17

2工艺参数对单面焊双面成形焊接质量的影响................17

结论..............................................................20

致谢..............................................................21

绪论

这些年来，随着锅炉技术的突飞猛进，国内各锅炉厂家均在积极进行技术改造，引进新设备，推进先进的焊接新工艺，以适应锅炉容量、参数和炉型变化，满足复杂锅炉部件和锅炉新材料的焊接结构。

而在锅炉制造过程中，广泛使用的焊接方法有焊条电弧焊、二氧化碳保护焊、TIG焊、埋弧焊等，为了保证焊接质量的同时，提高生产效率，本文主要介绍手弧焊打底，埋弧焊填充的单面焊双面成型焊接方法，手弧焊操作灵活、待焊接头装配要求低、可焊金属材料范围广；

而埋弧焊又是一种先进高效节能的焊接方法，通过对各种焊接方法的分析对比可以体现出其具有的独特优越性，最后对单面焊双面成型的成形和缺陷的产生及防止缺陷的产生的措施进行了说明。

一、焊接的概念

（一）、焊接及其本质

焊接是指通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到结合的一种方法。

被结合的两个物体可以是各种同类或不同类的金属、非金属，也可以是一种金属与一种非金属。

但是，目前工业中应用最广泛的还是金属之间的结合。

（二）、焊接的分类

可分为手弧焊、埋弧焊、CO2保护焊、氧气-乙炔焊、激光焊接、电子束焊接、电渣压力焊等等。

（三）、单面焊双面成型焊接的概念

单面焊双面成形操作技术是采用普通焊条，以特殊的操作方法，在坡口的正面进行焊接后保证坡口正、反两面都能得到双面成形焊缝（该焊缝的正、背两面均应具有良好的内在与外观质量）的一种操作方法。

2、针对135MW大型锅炉封头环缝焊，各种焊接工艺对比

（一）、几种常见电弧焊焊接工艺特点分析

（1）焊条电弧焊具有操作灵活、焊接接头装配要求低、可焊金属材料范围广，但焊接生产率低，焊接质量依赖性强很大程度上依赖焊工的操作技能及现场发挥；

（2）埋弧焊酷友生产率高、焊接质量好、焊接成本低、劳动强度好的优点，但难以在空间位置施焊（无法适应对135MW锅炉封头筒体的环缝焊接），同时对工件装配质量要求很高；

（3）MIG焊具有焊接质量好、焊接生产率高、适用范围广，但MIG焊无脱氧去氢作用，因此对母材及焊条上油、锈很敏感易形成缺陷且抗风能力差，焊接设备比较复杂。

（4）TIG焊具有可焊金属多、适应能力强，但生产效率低，生产成本高。

（二）、CO2保护焊单面焊双面成型具有的独特优点

（1）适用范围广焊条直径小，可使用小焊接参数焊接，可以全位置焊接，而且更适应在某些重要焊接结构制造过程既要求焊透又无法在背部进行清根和重新焊接中使用。

（2）采用明弧焊接明弧焊接熔池可见度好，便于观察，操作方便。

（3）焊后变形小成型均匀由于电弧热量集中，熔池体积小，热影响区窄，焊缝塑性好，焊件焊后变形小焊缝外观成型光滑均匀，能得到符合质量要求的焊缝。

（4）焊接成本低二氧化碳气体来源广、价格低，而且节约焊接电能和焊材，工人劳动强度降低。

（5）生产效率高二氧化碳气体保护焊的焊接电流密度大，使熔深增大，减少了焊接层数。

因其焊后没有焊渣，无须再进行背面除渣、清根大大减少了焊材和人工的使用，多层焊时可不必中间清渣。

单面焊双面成形可以窄间隙连续焊接，因此提高了焊接生产率。

（6）抗锈能力强二氧化碳气体保护焊对铁锈的敏感性不大，因此焊缝中不易产生气孔。

而且焊缝含氢量低，抗裂性能好。

（三）、对135MW锅炉生产中环焊缝采用的焊接工艺

为保证135MW锅炉制造过程中最后封头与筒体环焊缝焊接质量，同时受到焊接位置的制约，我们决定采用单面焊双面成型焊接工艺。

3、锅炉封头环缝焊采用单面焊双面成型存在的缺点及防止

（一）、135MW锅炉封头环缝焊接单面焊双面成型存在的缺点

（1）单面焊双面成型对焊工技术水平要求较高

（2）对装备质量有较高的要求

（3）在使用大电流焊接时，焊缝表面成形较差，飞溅较多

（4）很难用交流电源焊接及在有风的地方施焊等

（5）咬边、焊瘤、未焊透、熔合不良、脱节、气孔、裂纹

（二）、锅炉封头环焊缝焊接采用单面焊双面成型时缺陷的防止措施

（1）焊前准备焊前应对焊机进行试焊,确认焊机的引弧性能和稳定性能好,工艺参数的调节方便、灵活、方可使用，工件应开Y形的坡口,钝边的尺寸一般选在0.5～1.0mm之间,坡口边缘20mm以内处用磨光机打磨,并将表面的铁锈、油污等清除干净,露出金属光泽，打底层焊接应选择直径1.2mm的焊条,中间层和盖面层可选用2.0mm的焊条。

（2）选择合适的工艺参数焊接电流应根据板件厚度、焊接位置、焊条直径和焊接经验进行选择,保证所选择的电流不易造成焊缝咬边、烧穿、未焊透等缺陷，焊接过程中应选择短弧焊,以避免咬肉、未焊透、气孔等缺陷的产生，焊速应合适,不宜过慢,以每层厚度不大于6mm为宜,以避免高温停留增长,影响焊缝的机械性能,但焊速也不宜过快,以免造成未溶合、未焊透等缺陷，对重要构件要采取焊前先预热、焊后缓冷等措施,以避免冷裂纹的产生，

（3）焊工技术水平焊接生产中,焊工对单面焊双面成形操作技术掌握的水平,往往决定了焊缝的质量，因此,加强焊工单面焊双面成形操作技能的训练是保证焊缝质量的关键，

（4）焊接方法选用连弧焊法是在焊接过程中电弧连续燃烧，不熄灭，采取较小的坡口钝边间隙，选用较小的焊接电流，始终保持短弧连续施焊的一种单面焊双面成形技术。

连弧焊法的施焊过程中，由于采用了较小的根部间隙与焊接工艺参数，并在短弧条件下进行有规则的焊条摆动，因而可造成熔滴向熔池均匀过渡的良好条件，使焊道始终处于缓慢加热和缓慢冷却的状态，所以不但能获得温度均匀分布的焊缝和热影响区，而且还能得到成形整齐、表面细密的背面焊道，因此连弧焊法是一种能保证焊缝具有良好力学性能和内在质量的单面焊双面成形操作技术。

四制定135MW锅炉封头环焊缝单面焊双面成型的焊接工艺

（一）、进行锅炉环焊缝单面焊双面成型的注意事项

焊前应对焊机进行试焊,确认焊机的引弧性能和稳定性能好,工艺参数的调节方便、灵活、方可使用，工件应开带钝边V形的坡口,钝边的尺寸一般选在2～4mm之间,坡口边缘21mm以内处用磨光机打磨,并将表面的铁锈、油污等清除干净,露出金属光泽，打底层焊接应选择直径1.2mm的焊条,中间层和盖面层可选用2.0mm的焊条，焊接操作选择合适的工艺参数。

焊接电流应根据锅炉壁厚、焊接位置、焊条直径和焊接经验进行选择,保证所选择的电流不易造成焊缝咬边、烧穿、夹渣、未焊透等缺陷，焊接过程中应选择短弧焊,以避免咬肉、未焊透、气孔等缺陷的产生，焊速应合适,不宜过慢,以每层厚度不大于7mm为宜,以避免高温停留增长,影响焊缝的机械性能,但焊速也不宜过快,以免造成未溶合、未焊透等缺陷，对重要构件要采取焊前先预热、焊后缓冷等措施,以避免冷裂纹的产生。

（二）、焊前准备

1审读图样

封头于筒体装配间隙大小，是决定焊接自由成型的主要因素之一，如根部间隙过小成型焊缝无法突出，而至根部产生未焊透现象；

根部间隙过大，增加了焊缝的张力，甚至无法成型产生严重焊瘤或焊

穿。

合理的根部间隙为2～4mm如图1。

图1坡口形式

CO2气体保护焊对坡口形式和组装的要求较为严格。

对接焊缝的坡口形式以及尺寸包括角度、钝边和装配间隙。

　　坡口角度主要影响电弧是否能深入到焊缝的根部,使根部焊透,进而获得较好的焊缝成形和焊接质量。

保证电弧能够深入到焊缝根部的前提下,应尽量减小坡口角度。

　　钝边的大小可以直接影响根部的熔透深度,钝边越大,越不容易焊透。

钝边小或无钝边时容易焊透,但装配间隙大时,容易烧穿。

　　装配间隙是背面焊缝成形的关键参数,间隙过大,容易烧穿;

间隙过小,很难焊透。

　　采用直径为1.2mm的H08Mn2Si焊条。

单面焊双面成形封底焊缝的熔滴过渡形式为短路过渡,通常可以选用较小的钝边,甚至可以不留钝边,装配间隙为2～5mm,坡口角度依据GB985—1988《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》的标准要求采用带钝边V形坡口,坡口角度在45°

±

5°

对提高坡口精度以及焊接质量,起到了很好的作用。

　　焊接中注意天气的影响,特别是防风措施一定要做到位。

（三）、确定焊接工艺

制造135MW的水室我们选用母材16MnＲ，板厚28mm,环焊缝采用二保焊单面焊双面成型多层多道焊焊接工艺，焊条选用H08Mn2Si,其合金元素含量如表一所示。

焊前需进行点固，确保装配间隙的质量。

焊时应在滚动架上施焊，实现平面焊接。

表一焊条牌号

焊条牌号

合金元素（质量分数/%）

用途

H08Mn2Si

C

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

V

S

P

焊接低碳钢和低合金钢

≤0，14

0，60-0，9

0，79-1，10

≤0，20

——

≤0，30

≤0，03

≤0，05

焊接层数的选择，单面焊双面成形焊接层数的选择对焊缝质量也有一定的影响,每层厚度过大,对焊缝金属的塑性有不利的影响,且焊接过程中熔渣易倒流,产生夹渣和未熔合等缺陷，但每层厚度也不

易过小,以免造成焊缝两侧熔合不良，具体焊道的分布，如图2所示

图2焊道分布

电源极性选用直流反极性，二保焊一般采用直流反极性。

这时电弧稳定，飞溅小，焊缝成形好。

并且焊缝熔深大，生产率高。

而正极性时，在相同电流下，焊条熔化速度大大提高，大约为反极性时的1.6倍，而熔深较浅，余高较大且飞溅很大。

只有在堆焊及铸铁补焊时才采用正极性，以提高熔敷速度。

（四）、单面焊双面成型的焊接操作

1，打底焊：

连弧焊：

焊条直径1.2mm

焊接电流95~180A

焊接电压18~25V

2，填充焊：

焊条直径2.0mm

焊接电流490~520A

焊接电压30~45V

3，盖面焊：

焊接电流150~280A

焊接电压22~30V

4、焊接速度的选择

焊接速度对焊缝的形状、尺寸、熔深及焊缝组织等都有较大影响。

随着焊接速度的增大、焊缝熔宽和熔深减小，焊接速度过快时，还会导致保护气氛的破坏，使焊缝产生气孔。

对低合金钢来说，焊接速度过快，使焊缝的冷却速度也同时加快，有可能产生淬硬倾向，导致冷裂纹的产生。

焊接速度过慢，又会使熔宽加大，熔池变大，温度升高，容易产生烧穿和焊缝组织粗大等缺陷。

将无法实现单面焊双面成形，熟练焊工的速度为25～60cm/min。

5、焊条伸出长度的选择

焊条伸出长度是指焊条从导电嘴伸到焊件的距离。

焊接过程中，随着焊条伸出长度的增加，焊条的预热状态电阻值急剧增大，焊条熔化速度加快，可提高焊接速度。

当焊条伸出长度过大时，则焊条发生过热而成段熔断，致使焊接过程不稳定，飞溅增大，焊缝成形不良，气体对熔池的保护也将被减弱。

焊条伸出长度过小时，则焊接电流增大，短路频率加快，并缩短了喷嘴与焊件之间的距离，使飞溅的金属物质堵塞喷嘴，影响气体的流通保护，产生气孔。

实践表明，焊条伸出长度为焊条直径的10倍左右时较为适合。

6、气体流量的选择

CO2气体的流量对熔池保护效果有直接影响。

CO2气体的流量必须以排除空气对熔池的侵袭为原则进行选择。

CO2气体流量大小和接头形式、焊接电流大小、焊接速度的快慢、焊条伸出长度及周围环境有关。

当使用的焊接电流较大，焊接速度较快，焊条伸出长度较大时，相应气体流量也较大。

反之则较小。

周围环境空气流动时应增大气体流量，当空气流动影响较大时，应终止焊接。

气体流量的增大和减小是相对的。

过大的CO2气体流量会冲击金属熔池，使冷却作用加强，并且使保护气氛紊乱反而失去了保护作用，使焊缝产生气孔，飞溅增加，焊缝表面粗糙。

CO2气体流量过小时，保护效果差，也易产生气孔。

由于本次焊接过程中参数有变动，所以气流量范围较大，为15～25L/min。

（五）焊接操作工艺

将工件平放在工作台上，滚动式类似于平焊作业，以间隙较小的一端作为始焊端

（1），引弧半自动CO2气体保护焊单面焊双面成形打底焊采用细焊条、小电流焊接，熔滴以短路形式过渡。

引弧时为防止因短路电压较低而引起飞溅，引弧前应先将焊条端部用尖嘴钳切成斜坡状，以减小短路接触面积，顺利引弧。

同时注意焊条伸出长度，一般在引弧时为10mm左右，伸出长度过长，易使电阻热增大，引起焊条爆断，无法实现平稳引弧。

引弧位置一般应在定位焊缝的斜坡顶端，见下图3

a）b）

图3焊枪与试件之间夹角示意图

a）焊枪与焊接方向的夹角b）焊枪与两侧试件间的夹角

（2），打底焊打底层焊接时，焊枪与焊件之间的夹角如图上a所示，焊条伸出长度为20～25mm，电弧引燃后，无需下压电弧，沿斜坡向坡口根部运行焊枪，至坡口根部后作小幅度横向摆动，并在坡口两侧稍作停顿。

焊接时注意观察熔孔尺寸，熔孔直径比坡口间隙大0，5～1mm，根据坡口间隙和熔孔直径的变化调整焊枪横向摆动幅度和焊接速度。

当坡口间隙和熔孔增大时，焊枪横向摆动幅度也要加宽，以保证获得均匀一致的背面焊缝成形。

焊接过程中，焊条端部应始终在熔池前半部燃烧，焊条不得脱离熔池。

此外，应严格控制喷嘴高度。

即不能遮挡操作视线，又要使气体保护效果良好。

焊接时，电弧在距坡口根部2～3mm处燃烧，使打底焊缝厚度保持在4mm左右。

半自动CO2气体保护焊不要接头，一般可一次连续焊接完成，若不能一次焊完，则应打磨收弧处，再次引弧，焊接方法与前述方法相同。

从以上焊接过程分析可知，对接平焊半自动CO2焊单面焊双面成形的操作要点是：

打底焊时，应注意焊枪摆动方法、焊枪角度电弧在坡口内所处位置及熔孔效应等。

焊接时应将焊枪角度控制在一定范围内，焊枪后倾角太小，不仅会使保护气氛破坏且易使液态金属超前流动，阻碍熔孔的形成，使背面焊缝无法成形；

焊枪后倾角太大，不仅影响操作视线，且易使焊条端部脱离熔池透过坡口间隙伸至试件背面，致使焊接过程发生中断。

焊枪摆动方法应得当，以有效控制熔池尺寸，防止液态金属透过坡口间隙产生下坠，平焊时应采用小幅度横向摆动法，电弧在坡口两侧稍作停顿，以控制熔池温度的上升。

焊接过程中，应注意控制熔孔尺寸，使之始终保持在大于坡口每侧间隙0.5～1mm之间，以获得均匀平整的背面焊缝成形。

（3），填充焊填充层焊接前，将打底层焊缝表面的飞溅物清理干净防止其造成污染影响质量。

填充层焊接时焊枪角度及焊枪横向摆动方法与打底焊时相同，焊条伸出长度可稍大于打底焊时1～2mm。

焊接时注意焊枪摆动均匀到位，在坡口两侧稍加停顿，以保证焊缝平整，同时有利于坡口两侧边缘充分熔化，不产生夹渣缺陷。

焊接过程中注意控制焊接速度，以保证合适的焊缝厚度和保证填充层与打底层金属熔合良好。

填充层焊完后焊缝表面距工件表面以1～1.5mm为宜，并不得破坏坡口边缘棱角。

（4）盖面焊盖面层焊接前先将填充层焊缝表面的焊渣及金属飞溅物清理干净，接头处凹凸不平的地方用角磨机打平，导电嘴、喷嘴周围的飞溅物清理干净。

盖面层焊接时焊枪角度、摆动方法与填充焊时相同，但焊枪横向摆动幅度不宜过大，否则易出现焊波粗大和咬边现象。

焊枪在坡口两侧摆动要均匀缓慢，以防止产生咬边。

焊接过程可一次连续完成，当中途中断焊接时，要做到滞后停气，以免熔池在高温状态下发生氧化现象。

五、操作技巧

1、焊接姿势和握枪要领

二氧化碳气体保护焊由于焊枪结构较为复杂，因此操作起来不如焊条电弧焊那样方便自如。

选择正确的焊接姿势和握枪要领直接关系到焊接质量的好坏，其操作要领如下：

（1）身体和焊件的位置要合适，以方便焊接。

（2）焊枪软管应舒展，以免影响送丝速度均匀。

（3）焊枪可移动范围要大，焊接过程中可以很好地观察焊枪角度、熔池情况。

（4）立焊、仰焊位置时，焊枪不宜发生摆动，且焊枪上的把线不应拖坠焊枪向前移动。

2、引弧与熄弧

在CO2气体保护焊中，引弧与熄弧比较频繁，操作不当易产生焊缝缺陷，如引弧处熔深浅，熄弧处凹陷严重，甚至产生弧坑裂纹等。

（1）短路引弧引弧前焊条端头与焊件应保持2—3mm的距离，然后开启焊枪上的手动开关，焊接电弧即在焊条与焊件之间被引燃，引弧后应尽量将电弧压低并作适当的横向摆动，以防焊缝中心金属堆积过高而使焊缝两侧产生未熔合现象。

（2）收弧当焊接电源没有衰减电流装置时，焊枪应在弧坑处停留一下，并在熔池尚未凝固前，间断短路2—3次，使熔滴填满弧坑。

当焊接电源设有衰减装置时，应使用衰减电流，将弧坑填满，然后熄弧。

3、接头

CO2气体保护焊单面焊双面成形打底焊时，由于收尾处的焊肉较厚，不宜直接接头，故重新引弧接头前应对前道焊缝收弧处的焊肉进行削薄打磨，即将收尾处用角磨机打磨成斜坡状，然后在斜坡的顶端引弧，引燃电弧后，均匀平稳地将电弧移到斜坡底部，并做均匀摆动。

4、焊接方向

CO2气体保护焊按焊接方向的不同可分为左向焊法和右向焊法两种，这次我们选用左向焊法，如图4所示。

a）左向焊法b）右向焊法

图4左向焊法和右向焊法

（1）左向焊法焊枪由右向左移动，焊枪向手把方向稍作倾斜。

该焊法可以清晰观察焊缝间隙及熔孔大小，并且熔深较浅，是单面焊双面成形技术的主要焊接方法。

（2）右向焊法焊枪由左向右移动，焊枪向焊接方向略作倾斜。

该焊法熔池清晰，熔深较大，气体保护效果好，食用于中厚板的坡口填充焊接。

缺点是用小焊接参数焊接时，不易观察焊缝，易焊偏。

六影响单面焊双面成型的原因及常见缺陷

原因：

单面焊双面成型质量差的原因分析

1焊接电源自身因素引起的焊接质量差

焊接电源是焊接工艺执行过程中最重要的因素，若焊接电源自身性能不好,必然不会产生良好的焊件，当焊机的引弧性能差,电弧燃烧不稳定,就不能保证工艺参数稳定,焊接过程就无法正常进行,焊接质量就得不到保证。

2工艺参数对单面焊双面成形焊接质量的影响

焊接电流大小选择恰当与否直接影响到焊接的最终质量，焊接电流过大,可以提高生产率,并使熔透深度增加,但易出现咬肉、焊瘤等缺陷,并增大气孔倾向，尤其在立焊操作时熔池难以控制,易出现焊瘤,弧长增加,就会产生咬边，焊接电流过小,熔透深度减小,易出现未焊透、熔合不良、夹渣、脱节等缺陷。

焊接速度是表征焊接生产效率的主要参数，合理选择焊接速度对保证焊接质量尤为重要，焊速过快,使熔池温度不够,易造成未焊透、未熔合、焊缝成型不良等缺陷，焊速过慢,使高温时间长,热影响区宽度增加,焊接接头的晶粒变粗,机械性能降低,焊件的变形量增大,同时焊速过慢还会使每层的厚度增大,导致熔渣倒流,形成夹渣等缺陷。

电弧电压焊接过程中合理的控制电弧长度是保证焊接缝质稳定的重要因素，电弧过长对熔化金属保护差,空气中的氧、氮等有害气体容易侵入,使焊缝易产生气孔,焊接金属的机械性能降低，但弧长也不易过短,若弧长过短,就会引起粘条现象,且由于电弧对溶池的表面压力过大,不利于溶池的搅拌,使溶池中气体及溶渣上浮受阻,从而引起气孔、夹渣等缺陷的产生。

焊接层数选择不当单面焊双面成形焊接层数的选择对焊缝质量也有一定的影响,每层厚度过大,对焊缝金属的塑性有不利的影响,且焊接过程中熔渣易倒流,产生夹渣和未熔合等缺陷，但每层厚度也不易过小,以免造