焊接設備范文

導語：如何才能寫好一篇焊接設備，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：白車身焊接設備 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

中圖分類號：F407.471文獻標識碼：A 文章編號：

焊接設備應選對不選貴隨著國內焊接行業的發展，焊接裝備技術較以前有了較大進步，國產焊接設備在汽車制造行業得到了廣泛的運用。眾所周知，多數焊接都是一個非線性、有多變量耦合作用和大量隨機不確定因素的過程，要提高焊接質量必須要從人員技能、裝備技術、操作環境等各方面綜合考慮。國內焊接裝備技術在近20年時間里得到了突飛猛進的發展，在某些尖端領域已走在了世界前列，國產設備在汽車行業中的運用也已相當普遍。

一、汽車車身的結構特點

汽車車身一般由外覆蓋件、內覆蓋件和骨架件組成， 覆蓋件的鋼板厚度一般為0.8-1.2mm，骨架件的鋼板厚度多為1.2-2.5mm，也就是說它們大都為薄板件。對焊接夾具設計來說，有以下特點：

1.1、結構形狀復雜，構圖困難

汽車車身都是由薄板沖壓件裝焊而成的空間殼體，為了造型美觀和殼體具有一定的剛性，組成本身的零件通常是經過拉延成型的空間曲面體，結構形狀較為復雜。

1.2、剛性差、易變形

經過成型的薄板沖壓件有一定的剛性，但和機械加工件相比，剛性要差得多，而且單個的大型沖壓件容易變形，只有焊接成車身殼體后，才具有較強的剛性。

1.3、以空間三維坐標標注尺寸

汽車車身產品圖以空間三維坐標來標注尺寸。為了表示覆蓋件在汽車上的位置和便于標注尺寸，汽車車身一般每隔200mm或400mm劃一坐標網線。三個坐標的基準是：前后方向（Y向）———以汽車前輪中心為0，往前為負值，往后為正值；上下方向（Z向）———以縱梁上平面為0，往上為正值，往下為負值；左右方向（X向）———以汽車對稱中心為0，左右為正負。

二在高新技術的應用上差距焊接行業與發達國家的差距

2.1焊接材料

焊接材料的生產和發展趨勢應該是：電極產量逐年下降，氣體保護焊絲生產逐年增加。中國焊接材料產品結構不合理，2000年焊條產量約占77%，約占10%的氣體保護焊絲。我們使用手工電弧焊的比重仍然很大。

氣體保護實芯焊絲，埋弧焊絲品種較少，碳鋼，低合金鋼焊絲質量和數量基本能滿足應用需求的國內企業，但在合金鋼，高溫合金鋼，鎳基合金和其他合金線材廠很少。

焊接新材料發展緩慢，和鍋爐壓力容器使用新材料不匹配的焊接材料，只有通過從國外進口。

2.2、焊接裝備

⑴焊接設備結構不合理 在電弧焊機中交流弧焊機所占比例仍較大，高耗能的旋轉式直流焊機仍占有一定的比例，CO2焊機所占比例還有待提高。

⑵焊接設備的自動、半自動化程度不高 以電弧焊機為例，自動、半自動焊機所占比例較小，1996～2000年統計結果，自動、半自動焊機僅占電弧焊機的10～25%。

⑶數控切割機的制造已形成一定的規模，但配套的等離子切割電源還要大量進口，專用的數控切割設備品種不多。

⑷焊接機器人制造能力、制造水平和推廣應用有待進一步提高。國內投產使用的焊接機器人絕大部分從國外進口，國內一些科研院所和制造廠家具有一定的焊接機器人設計和制造能力，但是沒有形成產品的商品化。與日本、美國、西歐等工業發達國家相比較，焊接機器人的數量極少，據統計2000年全國焊接機器人的數量不到1000臺，焊接機器人的正常運行率不理想。

(5)焊接裝備水平相對落后 我國在特種焊機、成套設備及其他焊接裝備方面發展較慢，滿足不了焊接生產的需要。很多國產新型焊接設備自行研制開發的少，仿制、組裝的多。

(6)焊接設備、TIG、CO2焊槍和配件制造的自動化程度不高，手工作業較多，產品性能穩定性和一次合格率有待提高。

三 焊接材料的應用及發展趨勢

隨著車身向著輕量化方向發展，車身材料的輕量化及車身金屬材料的非金屬化是必然趨勢。未來車身材料仍以鋼板為主，但是一些復合材料將得到廣泛應用。

1鋁合金

與汽車鋼板，鋁合金具有密度小，比強度高，耐腐蝕，熱穩定性好，易成型和可回收利用等優點，技術成熟。汽車業也逐漸在使用鋁合金配件。但鋁合金的焊接仍然是對線膨脹系數，產生的熱應力較大，容易出現氣孔產生的鋁合金焊接接頭強度減少故障。

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關鍵詞：自移動 焊接電源 同步傳動 整機效率

1.提出研制自移動專業焊接設備的原因和依據

隨著公司外部施工項目的不斷擴展，野外施工環境的日趨多變，采用以前的老式發電設備由于噪音大、移動不便的缺點，已經不能滿足要求。特別是長距離輸油氣管道的施工焊接，對焊接設備要求更高；對焊接設備的靈活性、機動性和對各種施工環境的適應性都要求很高。為了公司的發展及長距離輸油氣管道的施工焊接實際需要，加快輸油氣管道施工焊接速度，降低施工成本，自移動野外專用焊接站的研究顯得尤為重要，我們將專業移動和發電、焊接設備進行有機結合，有效解決了現場施工焊接設備和電源的應用難題。

2. 自移動專業焊接設備的技術領域與技術背景

2.1 技術領域

該設備是一種野外專業施工設備，特別涉及一種具備自移動式平臺、野外電力電源供應和焊接電源輸出設備。

2.2 技術背景

目前野外施工中，電力供應和焊接電源處分離狀態，電源需要拖車拖動，焊接設備需要車輛運輸，電源和焊接設備之間需要大量的線路連接，造成資源和能源的大量浪費。由于環節多，安全性較低，故障率較高，設備整體效率在70%左右，影響野外作業進度和施工效率。

3. 自移動專業焊接設備的主要組成部分及其特點

它由一臺中國一拖集團有限公司生產的東方紅輪式拖拉機為移動和動力平臺，一臺電王精密電器（北京）有限公司生產的獨立式發電焊接一體機以及自行設計研發的鋼結構箱體梁架、錐套式同步輪、錐套式同步帶轉動機構等部分組成。該設備不僅能在一般道路上行駛，更適合在松土、沙漠、戈壁灘、山地等復雜的地區和路況行駛，也可在環境溫度-35C°～55C°，濕度不大于90%的惡劣環境下可靠使用。

3.1 自移動焊接設備輪式拖拉機部分

輪式拖拉機是中國一拖集團有限公司在借鑒國內外先進技術的基礎，獨立開發的、擁有自主知識產權的新機型。適用于各種氣候及土壤條件。具有以下主要特點：變速箱檔位多、速度范圍寬、嚙合套換擋、操縱方便、液壓轉向、轉向靈活輕便、轉向半徑小、機動性強、加強型嚙合套換擋動力輸出。不停機就可以操縱動力輸出，濕式自增力式制動、制動可靠、安全輕便；大容積燃油箱、高品質烤漆、水晶前照燈、外觀靚麗，全封閉駕駛室。

3.2 自移動焊接設備發電、焊接電源輸出部分

電王精密電器（北京）有限公司成立于2002年，是焊機專業制造廠，使全球高品質焊機生產廠家之一。該焊機是我公司委托特別定制的獨立式發電專業管道焊接一體機。它具有雙把手工焊和雙把半自動焊以及手工焊、半自動焊交叉使用且互不干擾的特點。發電形式為二極、四級。雙焊把獨立輸出，出力強勁。最大焊接電流2×400A，最大三相交流輸出達30KVA。還具有故障率低、體積小、使用壽命長等特點是專業管道焊接設備之首選。

3.3 自移動焊接設備傳動部分

采用錐套同步帶輪傳動，同步帶傳動是由一根內周表面有等見鋸齒形的環形帶既具有相應吻合的輪組成。它綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優點。傳動時，通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動力；同步帶傳動具有準確的傳動比、無滑差、可獲得恒定的速比，傳動平穩、能吸振，噪音小、傳動比范圍大，一般可達1：10。允許線速度可達50M/S。傳動功率從幾瓦到幾百千瓦，傳動效率高、一般可達98%，結構緊湊、適宜于多軸傳動、無需、無污染，因此可在不允許有污染和工作環境較為惡劣的場所下正常工作。

3.4自移動焊接設備防護棚部分

防護棚箱體設計合理，整體采用2mm厚優質冷軋鋼板，經專業設備折彎、沖壓焊接制作。箱體兩側前設計各有四排防雨式通風口，散熱效果好，保證了發電焊接設備及傳動系統始終工作于適宜的環境溫度中。箱體兩側后設計各有箱門，便于裝卸施工機具。箱體后部設計有自動起升廂門三個，方便用戶操作和觀察設備的運行狀態。超大的空間除了放置發電焊接及輔助設備外，剩余空間還可以放置其它施工用機具等。

3.5自移動焊接設備防護廂體梁架部分

附加于輪式拖拉機原底盤上的廂體梁架，采用了優質鋼結構材料精工制作成兩部分。它具有拆卸方便、結構簡單、堅固耐用、重量輕、抗彎曲和抗扭曲能力強、輪式拖拉機高速行駛穩定性好等特點。梁架兩側設計有吊鉤，便于設備遠程運輸時裝卸時用。梁架后部設計有牽引鉤，可牽引其它輔助設備用。

4. 自移動焊接設備的優點

與傳統輪式移動電站相比較，新型自移動焊接設備具有以下優點：（1）安裝方便，實現了動力源、發電、焊接電源一體化；（2）傳動平穩，由于采用錐套同步帶輪，同步帶傳動與傳統的皮帶輪傳動相比較傳動更加平穩；（3）焊機功率損耗小，由于采用錐套同步帶輪，同步帶傳動及省去了附帶的兩臺焊機降低了傳動過程中的功率損耗。因此，產品一經問世立即收到相關單位的關注，特別是最近該設備參加了廊坊國際管道設備展，收到了廣泛的關注，咨詢單位非常多，并收到大量訂單。

5.解決的主要問題

5.1新型自移動焊接設備的研制成功，解決了困擾公司野外長輸管道焊接設備落后的問題。目前，國內生產的移動式電站廠家所生產的電站采用的全部是分體式設計。發電機和電焊機以及配電系統全部需要額外配備，這樣造成了連接繁瑣、設備檢修困難等一系列的問題。新型專業管道焊接設備的研制成功將有效解決這一問題。設備的整體集成化程度更高、性能更加穩定、維修簡便，更加適合野外復雜多變的施工環境。新型自移動焊接設備除了適合野外復雜多變的施工環境，也適合室內和室外焊接及各種管徑的管道、大型聯合站、泵站、計量站、配水間和大型焊接工程施工工地等的使用。

5.2新型野外專業焊接設備的投產使用，提高了管道焊接的速度，因為管道焊接是管道施工工程的一個極其重要的環節，它的快慢進而影響了整個管道施工工程施工進度，采用好的先進的焊接設備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，從而保證了整個管道施工工程進度，為整個管道施工工程順利完工打下堅實的基礎。

5.3新型野外專業焊接設備研制成功，填補了國內專業管道焊接設備的一項空白，達到了國內專業管道焊接設備同期的先進水平，

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關鍵詞：自動化焊接設備；工程機械制造；自動化焊接專機；焊接機器人

1自動化焊接設備的主要特點

自動化焊接設備的特點有以下四個方面：第一，其具有大型化及組合化的特點。在諸多的焊接結構生產中已研制出許多種類的自動化焊接設備，由于這一特點的存在，某些大型焊接中心能夠占據整個車間；第二，其具有數字化及智能化的特點。其在焊接的過程之中必須考慮焊件的接縫裝配間隙誤差及形狀，且不能忽略焊接期間的熱變形現象，基于這一特點使其對傳感技術具有較高的要求，且要將自適應控制系統作為對其的技術支持。第三，具有高精度及高質量的特點。總體來說，對于焊接機器人以及操作機的行走機構定位精度嚴格保持在0.1毫米以內，與其配套的焊接變位機的定位精度也要嚴格保持在0.05毫米以內，基于這一特點，自動化焊接設備長期以來均受到諸多機械制造企業的信賴。第四，具有管控一體化的特點。其利用諸多計算機軟件，利用局域網將生產及制造的管理系統進行自動化的控制，同時在發生故障的時候，能夠利用自動化管控來對其進行診斷并維修[1]。

2自動化焊接專機與焊接機器人的結構及應用分析

2.1自動化焊接專機

2.1.1自動化焊接專機的結構

自動化焊接專機是以焊接、機械及電氣控制這三個系統為主要組成部分。人工或機械手將工件放在工作臺上，利用焊接夾具進行工件固定及定位，然后自動啟動電源的電弧進行自動化送絲和移動及退回，焊接結束后將工件取下。

2.1.2自動化焊接專機的應用

自動化焊接專機一般以雙絲焊接為主，對其的使用在一定程度上提高了進行生產的效率，其與人工單絲焊接相比，其焊接的縫隙不會出現斷弧且有著較深的熔深，從力學性能的角度來講，對焊縫質量有一定的提高[2]。自動化焊接專機具有較高的自動化焊接設備，利用相應的傳感器及電子檢測線路能夠對焊縫的軌跡進行自動跟蹤及導向，還能夠對參數進行設置及調試。對于智能化的焊接專機來說，其可以應用較高等級的傳感器并配合計算機系統、軟件及數據庫，進行智能化參數的調試，無形之中簡化了人工操作，但其有一定的局限性，日常生活中應用相對較少。

2.2焊接機器人

2.2.1焊接機器人的結構

焊接機器人的結構由諸多部分組成，分別為機器人本體及控制器、焊接電源及變位機、機器人外部軸行走機構及夾具、操作軟件及弧焊軟件包、傳感系統等。焊接機器人工作站的重要結構為機器人本體和控制器，通常表現為六軸關節型，有著較為強大的負載能力及較為堅固的結構，同時具有較長的使用壽命。數字化控制這一技術作為機器人系統所采用的先進技術，其利用數字總線將系統諸多部分進行連接，從而避免其受到磁場的干擾[3]。

2.2.2焊接機器人的應用

如今，焊接機器人尚處于較為重要的地位，主要原因在于其有著較高的柔性化和數字化程度，且其焊接的質量相對較為穩定，還具有相當高的焊接精度。基于這些特點，其能夠將焊接的產品質量進行改善，從而不斷提高機械制造業的生產力及競爭力。在相對較為復雜的焊件中，焊接機器人可以很快適應這一焊縫。然而，其也具有一些缺陷，比如成本高及操作困難等。就其自身的特點，有些焊接機器人主要應用在諸多的大型機械制造企業當中[4]。

3自動化焊接設備的應用現狀及發展趨勢

基于工程機械制造企業彼此間生產水平及綜合能力的差距，對于自動化焊接設備的應用也有著較為明顯的差別。通過相關調查研究發現，我國對自動化裝備的應用率不是很高。但近幾年隨著社會各方面的逐步發展，自動化焊接設備的應用呈現出上升的趨勢，特別是較大型的工程機械制造業，其作為焊接機器人較為重要的使用領域，但對于相對中小型機械制造企業而言，尚且需要對自動化焊接設備的使用率進行提高[5]。最近幾年，就自動化焊接設備的類型而言，展現出了較為顯著的發展，相應地焊接技術也顯示出長足的進步。從傳統手動焊接到目前的系統化及智能化的焊接專機、焊機生產線以及機器人設備的這一發展歷程，其克服了手動焊接的缺陷，逐漸形成的自動化焊接設備符合了現代社會對產品質量的較高需求。進而不斷地提升了企業的形象及核心競爭力。

4結束語

綜上所述，具有自動化水平的焊接專機及焊接機器人擁有著顯著的優勢，比如較高的質量及效率等，基于這些優點，自動化焊接設備逐漸受諸多工程機械制造企業的信賴。所以，自動化焊接設備的進一步推廣并普及將成為工業社會發展的一種趨勢。

參考文獻：

[1]王智營，楊蒙.自動化焊接設備在工程機械制造中的運用分析[J].內燃機與配件，2017(7)：39-40.

[2]楊鴻強.探討自動化焊接設備在工程機械制造中的運用[J].企業技術開發，2016，35(20)：67-68.

[3]曹新民.試論機電自動化在工程機械制造中的應用分析[J].中國新通信，2016，18(16)：158.

[4]宋金虎.我國焊接機器人的應用與研究現狀[J].電焊機，2009，39(4)：18-20+67.

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關鍵詞：焊接工藝及設備；教學方法；教學改革

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

中圖分類號：H191文獻標識碼： A 文章編號：

0前言

焊接技術在工業中的應用已有近百年的歷史，隨著工業生產的發展，對焊接技術提出了多種多樣的要求。根據使用的焊接產品的材料、性能以及結構形式的不同，發展了各種焊接方法、工藝以及相應的焊接設備來適應這些產品的生產，焊接工藝廣泛應用于汽車、船舶等制造行業，它是一種精確、可靠、低成本的連接金屬材料工藝方法[1]。《焊接工藝及設備》是材料成型及控制專業一門專業主干課，以物理學、電子電工學、機械設計、金屬學和熱處理等課程為基礎，以焊接冶金學等課程為前導，具有很強的實踐性。焊接加工作為一門應用型技術性工種，被廣泛應用于各個領域。

在《焊接工藝及設備》課程的教學過程中，針對生產和技術的發展對專業人才能力與素質要求的變化，并結合三本院校的人才培養定位，特別是針對焊接生產第一線嚴重缺乏既懂理論又會操作、能夠解決生產實際工藝問題的專業技術人才的形勢，我們對教學內容進行了改革，注重對學生焊接工藝能力的培養。特別是以氣體保護焊為代表的先進焊接方法的工藝能力培養。同時也對教學方法、考核方法等多個方面進行了改革。基于新形勢的教育任務，轉變教育思想和教育觀念，用新的理念改革教學內容、教學手段和教學方法，對工程實用型人才培養來說，是非常必要和迫切的[2]。

1 教學內容的改革

為更好的符合“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”的機械類人才培養目標，在焊接工藝及設備課程內容的設計上，適時跟蹤最新焊接方法，注意與專業后續課程的合理銜接，保證既有較寬的專業口徑、知識面以及新的視野，又有深厚的理論基礎，在精講精練的同時，又不斷加強學生創新精神和動手實踐能力的訓練，培養符合時展需求的高素質人才。通過開設相關的課程進行培養，對學生參加全國和省組織的各種技能競賽（全國大學生機械創新大賽）并獲獎提供了很好的保證，提升了學生的實踐動手能力和創新能力。

不斷補充和更新教學內容：課程的教學內容應該是先進的、動態的，及時將最新最先進的焊接方法的有關內容引入本課程中；及時介紹焊接相關的最新動態；適當介紹新成果，增強學生學習和創新興趣，拓寬視野。

2 教學方法的改革

2.1 在課程教學中靈活運用啟發式教學

知識不是被動接受，而是認知主體積極建構的。學習是學習者個體主動的行為，是以先前建構的知識為基礎的；學習過程不單純是教師向學生傳遞知識的過程，而是學習者自己建構知識的過程。傳統課堂教育是以課本為中心，重視教師的教，輕視學生的學，課堂氣氛比較沉悶，學生缺乏興趣和積極性，造成了學習的被動。現在課堂教學鼓勵以教師為主導，以學生為主體，進行啟發式教學，把學習的主動權交給學生變“問學生”為“學生問”，勢必能夠激發學生學習的興趣，推動學生去主動探索未知的知識。課堂講授應該根據學生專業知識結構的需要，在切實注意加強與拓寬基礎的前提下，抓住每篇、每章教材內容的核心和難點，聯系焊接實際，講解重難點，其他內容鼓勵并引導學生去自學，以培養學生適當的自學能力。總之，靈活運用啟發式教學方法，引導學生自覺學習的主動性和積極性，保證教學過程良好有序地進行。

2.2 大力推廣應用多媒體等現代化教學手段

隨著教學改革的不斷深入發展，教師的備課方式和教學方式都發生了巨大變化，以文本教案和黑板講授為中心的傳統模式逐漸被多媒體教學所替代。相對于文字，圖片、視頻、聲音是學生更加喜歡的教學載體。采用多種形式的多媒體和網絡教學相結合的方法可以收到良好的教學效果。多媒體技術具有綜合處理聲，文，圖，像的能力，學生能夠通過多種感官獲取信息，可以彌補傳統教學方法在時間和空間上的不足[3]比如：磁偏吹、電路板的釬焊、熔滴過渡動畫等教學資源；將課堂教學與課外教學有機地結合起來，彌補課堂教學抽象枯燥的局限性。從而激發學生積極參加實踐動手的興趣，培養分析和解決實際問題的能力。

隨著校園網系統的逐步完善，創建課程學習網站，積極有效地將計算機多媒體、信息網絡等現代信息技術引入課堂教學、實習指導、教材建設等，以加強教學工作的直觀性和實踐性，提高課程教學的效果和效率，是目前各高校進行教學改革的重點所在。課程學習網站應當是一個功能齊備、可以為師生提供互動交流的平臺。在網絡教學環境中，教師和學生廣泛參與，發揮網絡技術的優勢，促進教學改革。通過課程學習網站傳遞信息，既可使學生的疑難問題得到適時解答，又可使教師及時了解學生掌握知識的程度，便于因材施教，體現個性化教育[4]。

2.3 積極開展案例教學

在本課程的課堂理論教學中，溶入大量的生產實踐案例，通過結合理論知識，對生產案例進行分析講解，評價，使教學能理論聯系實際，特別是使學生獲得在實際生產具體條件的規定下，如何綜合運用理論知識，解決實際生產問題的能力，教學效果良好。

3 考核方法的改革

為了更好的落實本專業“一線工程師”的人才培養目標，所以提高學生的動手能力勢在必行。本課程實驗課時由原來的4學時增加到8學時，在考核方式上，根據我校實際情況，在40分的平時成績中，改變過去以點名和教師對學生的大概印象來評分的模式。即：出勤考核占10分、回答問題和作業占10分、實驗占20分。實驗包括操作和撰寫實驗報告，操作增加了學生的動手能力，撰寫實驗報告對培養學生主動學習能力、熟悉和深化某一專業知識點大有益處，同時對于專業知識的學習和綜合素質的提高作用明顯。

4 總結

總之，只有科學、合理的將教學內容、教學方法、考核方法等教學改革應用到焊接教學中，才能更好地為教學服務，才能顯著提高教學質量。

參考文獻：

[1]曹元軍．焊接工藝理論一體化教學研究[J]．科技信息，2009(30)：100-101．

[2]雷世明．淺談我院焊接專業教學改革的特點[J]．四川工程職業技術學院學報．2006(2)：57-59．

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從制造工藝的角度看，一個好的化工設備結構設計，只就焊接方面而言，至少要妥善考慮以下幾個方面的問題：減少焊接殘余變形和應力，不出現沒有“可焊到性”的結構，盡可能便于焊接。如果一個焊接結構圖紙中有的焊縫在現實焊接條件下根本看不到，則稱沒有“可焊到性，”具體些講，手工電弧焊時焊工伸不到，看不清，手把擺動不靈活；埋弧自動焊的焊嘴伸不到，就算沒有可焊到性。

內徑小于600毫米的長容器或管道，內焊縫一般都沒有可焊到性。

材料的焊接性在過去的文獻成為可焊性，從現在的研究結果看，很難說金屬材料間不存在可焊性，故用焊接性一詞更恰當。

材料的焊接性是指在一定的工藝條件下，焊接接頭能符合質量要求的可能性。詳細地說，材料在采用現有的某種焊接方法和工藝措施進行焊接時，能獲得高質量的接頭，不至于出現裂紋等嚴重缺陷，不致使機械性能指標和特殊性能指標明顯下降的可能性就是該材料的焊接性。如果某種材料采用常見的焊接方法，勿須特殊的工藝措施既能獲得高質量的焊接接頭，就可以認為該材料的焊接性能良好；若需要采用特殊工藝才能達到要求，則該材料的焊接性一般；若采用特殊焊接方法也不能達到要求，則說明該材料焊接性不良，不適宜進行焊接。

顯然，設計化工設備過程中在選材時，除考慮材料能適應介質、溫度和壓力等需要外，焊接性也是一個必要考慮的問題。因為，若焊接性不好，材料焊接后焊接接頭性能下降很明顯，就會出現嚴重后果，否則難以制造出合格的產品。

對焊接性影響的是以下物性：1 膨脹系數 2 導熱系數 3 熱容量 4 熔點和沸點 5 密度

在某中意義上講，金相熱處理性能是當今對材料焊接性影響最大的一 種物性因素,也是最復雜的因素。

在機械性能方面對焊接性有影響主要是塑性，若材料的塑性不強會在焊接熱應力的作用下造成裂紋或提高在使用中發生脆斷的傾向。

焊接工藝是分析焊接性的必然結果，也是保證焊接質量的方法。當然，從理論上分析得到的結果必須經過可靠的實驗方法加以評定才是準確的，無論是焊接性的優劣，還是焊接工藝的可靠與否都是如此。生產上使用的工藝必須是經過實驗的工藝。

把這種理論與實驗相結合的活動稱之為工藝活動。在冶金部門中，也用于化工容器等焊接用金屬的開發，以保證供應材料能應用于焊接場合。

不同的材料具有不同的焊接方法例如炭素結構鋼的焊接。

低碳鋼設備的焊接

焊條手工電焊弧這是低碳鋼結構的基本焊接方法，特的適應力很強。

中碳鋼的焊接性較差，含碳量越高越差。主要的焊接缺陷是熱裂紋、冷裂紋、氣孔和接頭脆性、有時熱影響區里的強度還會下降。當鋼中的雜質較多，焊件鋼性較大時問題就越突出。

所以，中碳鋼的焊接工藝重點就是克服上述分析中的各種問題。

焊接方法 根據目前中碳鋼焊件的主要任務和理想熱過程中的要求，手工電焊弧是最恰當的方法，焊條采用相應強度級別的碳性低氫型焊條；大型鑄件的焊接，當修補量較大時可考慮采用手工電渣焊，因為它在焊補大型鑄件時都受到好效果，焊補中碳鋼時困難肯定不少，填充金屬殼與工件相同，焊后與工件一道處理。

再如 低合金耐腐蝕鋼的焊接技術

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一、前言

在大連石化公司新建的27萬噸/年硫磺回收聯合裝置項目中，我公司承攬其中酸性水汽提、溶劑再生和液流存儲單元設備安裝工程的建設任務。其中再生塔（C-2201Ⅰ/Ⅱ）、主汽提塔（C-2301Ⅰ/Ⅱ）四臺設備為復合鋼板材質（20R+00CR19NI10），由于設備本身體積、重量、安裝高度無法實現整體運輸和整體安裝，需分筒節到貨，現場進行設備安裝、焊接。

二、焊接特性分析

復合鋼板（20R+00CR19NI10）屬奧氏體復合鋼板，復合鋼板的化學成分和力學性能比較復雜。不銹鋼復合鋼板的基層和復層在化學成分和力學性能等方面有較大的差異，其所使用的焊接材料也同樣存在較大的差異。因此，焊接時稀釋作用強烈，使得焊縫中奧氏體形成元素減少，含碳量增多，增大結晶裂紋的傾向，焊接熔合區可能出現馬氏體組織，而造成硬度、脆性增加；同時由于基層與復層的含Cr量差別較大，促使碳向復層遷移擴散，而在其交界處焊縫金屬區域形成增碳層和脫碳層，加劇熔合區的脆化或另一側熱影響區的軟化。為有效地防止稀釋和碳遷移，要在基層和復層之間加一“隔離層”即過渡層。過渡層材料的選擇是否正確，工藝是否得當，直接影響著焊接工作的成敗。因此可以說，復合鋼板容器組對安裝的關鍵是焊接問題，而焊接工作的關鍵又是過渡層的焊接。

三、焊接工藝

1.焊接方法

1.1為了保證了復合鋼板（20R+00CR19NI10）原有的綜合性能，應對基層、過渡層和復層分別進行焊接。

1.2由于主汽提塔C-2301Ⅰ/Ⅱ直徑較小，為φ2400mm。故基層、過渡層、復層均采用焊條手工電弧焊。

2.焊縫坡口形式

坡口開在復層側，同時預先去除部分復層材料，使基層與復層完全分開，可避免在焊基層時可能會熔掉復層材料的弊端，從結構上保證焊接質量。焊接時應注意以下幾點：（1）遵循先焊基層，再焊過渡層，最后焊復層的焊接順序。（2）過渡層焊接應采用小直徑焊條，并采用小參數反極性進行直道焊，以降低基層對過渡層焊縫的稀釋作用。

3.焊接材料的選擇

3.1基層的焊接材料選用J427焊條；

3.2過渡層的焊接材料選用A302焊條，以保證補充基層對復層造成的稀釋，同時為更好地保證焊接接頭的防腐蝕的要求。

3.3復層的焊接材料選用A002焊條，材料應保證熔敷金屬的主要合金元素含量不低于復層母材標準規定的下限值。

4.焊接施工

4.1焊接前準備。 a. 組對時應以復層為基準對齊，錯邊量為不大于1.5mm，不允許采用打磨復層金屬的方法來減小錯邊量。定位焊一定要焊在基層金屬上，不允許用不銹鋼焊條在基層上定位焊。 b. 焊前應清理坡口及其兩側內外表面20mm范圍內的水、油、銹及渣等污物。

4.2按焊接工藝評定確定的焊接工藝參數，選用培訓合格的焊工進行焊接施工，并采取相應的技術措施。

4.3基層的焊接用焊條J427Φ3.2打底， 打底時一定要控制焊接線能量， 打底焊道不得觸及和熔化復層金屬；打底完成后用焊條J427Φ4.0填充、蓋面。

4.4過渡層即基層距復合界面 2mm 和復層距復合界面 1mm 之間部分。過渡層焊接時，在保證熔合良好的前提下，盡量減少基材金屬的熔入量，即降低熔化比。為此，應采用較小直徑的焊條或焊絲及較小的焊接線能量，多焊道焊接。

4.5焊接復層前，必須將過渡層焊縫表面和坡口邊緣清理干凈。復層焊縫表面應盡可能與復材表面保證平整光滑。 對接焊縫的余高應不大于 1.5mm。 注意事項： a. 嚴格按照圖紙、焊接工藝和相關標準施焊。b. 筒體組對以覆層為基準，防止覆層錯邊量超標。要求縱縫錯邊量不大于1 mm，環縫 錯邊量不大于1.5 mm。c. 施焊前，在坡口內及兩側各150mm范圍內刷涂防飛濺防污劑，焊縫要用酸洗膏進行酸洗鈍化，最后用清水擦洗干凈。

5.焊接實施和注意事項

5.1焊接時，嚴格按評定合格的焊接工藝進行。

5.2焊接基層時不得熔化復層，復層金屬熔入基層焊縫會產生焊接裂紋，且焊接基層時不得將基層金屬沉積在復層上。

5.3基層鋼板側盡量選用抗裂性能較強的堿性焊條。

5.4合理選擇過渡層的焊接材料，過渡層的填充金屬必須能允許基層的防污劑。

5.5為減小基層對過渡層的稀釋，過渡層焊接應盡量選用小直徑焊條，采用小電流、快速焊。

5.6過渡層的焊接采用反極性、直線運條和多道焊。

5.7為0.5～1.5mm。

5.8為防止重復加熱使焊縫的抗蝕性能降低，復層焊縫應在最后焊接。

5.9復層的焊接應采用多道焊，層間溫度控制在60℃以下。

5.10殼體復層焊縫表面應磨平，余高控制在0.5mm以下。

5.11合理制定T形焊接接頭處基層與過渡層焊縫焊接程序，即為避免縱縫端部的過渡層焊縫熔入環向基層焊縫中，要求縱縫兩端部附近的過渡層和復層焊縫，必須在環向基層焊縫焊完后再焊接。

5.12不銹鋼接管與復合鋼板殼體的焊接，應先用過渡層焊A302填滿坡口，最后用A002進行復層焊接。

5.13點固焊僅應在基層金屬坡口內進行，復層金屬上不得焊接任何臨時性工卡具，點固焊的焊道長度應在30～50mm，焊道應有足夠的強度，點固焊焊接宜采用回焊法，使引弧和熄弧均在焊道內。

6.檢驗

6.1在基層焊接完畢之后，過渡層與復層焊接之前，對基層進行射線探傷檢查。發現超 標缺陷，立即進行返修。返修完畢并經射線探傷檢查合格后，將復層側的基層焊縫表面 打磨平整，再經過100%滲透探傷檢查合格后，方可焊接過渡層和復層。

6.2過渡層和復層 焊接完畢后，再進行100%滲透探傷檢查。

6.3設備制造完畢后，按設計要求進行殼程的水壓試驗。

6.4設備試壓用水的氯離子濃度測試，不大于25mg/L為合格。

四、焊接難點及解決方案

1.焊接基層時，由于板厚較大，焊接接頭承受有較大的拘束應力；在焊接熱循環的作用下，熱影響區易產生馬氏體淬硬組織，使焊接接頭硬度和脆性增加，韌性和塑性顯著降低。這些因素都會導致焊接裂紋的產生。為了有效預防焊接裂紋的產生，可采取的措施有：選用低氫型焊條；焊條使用前按 要求進行烘干；仔細清理坡口表面水、油、銹等雜質；選擇合理的焊接工藝參數，如焊前預熱、焊后緩冷、采取多層多道焊、控制層間溫度等；選擇合理的施焊順序，以減小焊接應力等。

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關鍵詞：化工機械設備；焊接工藝；方式

中圖分類號：TG45 文獻標識碼：A

化工機械設備焊接工程是一項十分復雜且重要的工作，焊接工作包括很多方面，而焊接工藝作為整個化工機械設備焊接工程中最重要的組成部分，其焊接工藝的水平和質量將直接影響著整個機械設備運行質量，關系著后期機械設備的使用周期和使用壽命。因此，探討、分析化工機械設備焊接工藝具有重要的作用和意義，只有相關工作人員重視、研究機械設備焊接工藝方式，最終，才能提高整個化工機械設備焊接工藝方式的的水平和質量。

一、金屬材料的焊接性

金屬材料在一定的情況下都是可以進行焊接的，但是由于金屬材料的焊接性能存在著差異性，因此其焊接工藝的難易程度也存在很大的差別。所謂的焊接性就是指在具備一定的工藝條件的基礎上，進行對金屬材料的焊接成優質接頭并在此過程中形成的難易程度。也就是說優質接頭的形成如果是使用較為復雜的工藝得到的，則是焊接性差，反之，如果通過平常的工藝就得到，那么就意味著焊接工藝高。焊接工藝主要包括：焊接方法、材料、規范以及措施等。而焊接接頭的使用性能是評價優質接頭的方式。化學成分中含碳量的多少是鋼材焊接性的主要影響因素，其中焊接性隨著含碳量的增加而降低，因此，焊接性可以通過估算進行確定。

二、焊接工藝規程

（一）焊接結構的工藝性及方法選擇

焊接結構設計的優劣會對焊接的難易程度、接頭質量、生產率等造成影響。焊件接縫可以分為橫焊、平焊、立焊和仰焊位置，主要根據在進行熔焊時，焊件接縫所在的空間位置焊縫傾角和轉角的不同。在一定的情況下，焊縫的設計應該在離加工表面較遠的位置，主要是為了避免某些需要在加工后進行焊接的結構加工精度受到影響。同時，還要考慮焊接時運調角度是否能夠滿足需要，因此需要對焊接布置的操作空間進行考慮。焊接方法在選擇上主要依據焊接的材質、焊縫位置、接頭厚度以及坡口形成等方面。

（二）焊接材料的選擇

我們通常所說的焊接材料就是在焊接的過程中可以提高焊接質量而附加的保護物或者是各種金屬填充物，主要包括焊條、焊劑以及焊絲等。選擇焊接材料可以從兩方面進行考慮：1、焊接和母材等強度原則。2、接頭性能中的工藝因素及各種不同的焊接方法下的冶金特點。 焊縫金屬和焊接工藝在很大程度上是影響焊接接頭性能的主要因素，目前還沒有發現任何焊接材料可以在焊接接頭的熱影響區的作用下對焊接材料的性能進行更改，因此焊縫金屬性能作為焊接材料的首要選擇。

（三）焊接接頭與坡口形式

利用焊接方法連接下的不可拆卸的接頭，我們稱之為焊接接頭。接頭形式主要有對接接頭、交接接頭以及T形接頭、塔接接頭，主要的分類方式是根據焊件的結構、形狀、厚度及作用等方面。

坡口主要是指為了保證焊接質量而在焊接工件的待焊的地方進行加工或者是進行裝配成幾何形狀的溝槽。坡口主要有V形、X形、以及U形等形式（如圖1）。開坡口時需要注意以下幾個方面：

1為了保證焊縫的根部可以焊透，當板厚大于六毫米時時開坡口。

2為了防止燒穿，可在開坡口時留鈍邊。

3選擇坡口間隙時，主要從保證焊透、節省焊條、容易加工等方面進行考慮。

（四）焊接規范

影響焊接質量和生產率的各個工藝參數，諸如焊接電流、速度、電弧電壓等，這些參數總稱就是焊接規范，由于這些參數會對焊縫的熔深、高度和寬度有著直接的影響，因此為了保證焊接焊縫的質量，就需要我們正確合理的選擇焊接規范。焊接電流的大小直接影響著焊接的質量，因為焊接電流如果過大就會造成出現咬邊的情況，而太小則會造成夾渣或焊接為干透的問題。因此，只有選擇合適的電流量才能提高焊接質量。影響焊縫的尺寸和形狀主要因素之一就是電弧電壓。電弧電壓過大時，焊縫的尺寸會變得淺而寬，會出現和電流過大時一樣的缺陷，而電弧電壓過小時，焊縫的尺寸會變得高而窄，會使焊接材料的邊緣熔合不良。同樣的焊接速度也會對焊縫造成影響，主要是對外觀造成影響。焊接速度過慢，會導致材料的表面出現旱瘤、溢流等問題，而焊接速度太快會造成機械設備外表出現咬邊、氣孔等問題。選擇焊條或焊絲直徑的大小主要的考慮因素是材料的厚度、接頭形式等方面。

（五）焊接技術要求

選擇焊接方法、焊縫的布置、焊接工藝及其特殊要求、檢驗方式以及水壓試驗等方面都屬于焊接技術要求的范疇。為了保證機械設備在操作中更加安全便捷，我們還要對化工工藝要求、結構以及尺寸要求進行考慮。只有對焊接技術提出更高的要求，才能提高化工機械設備焊接工藝方式的提高并促進化工機械質量的提高。

結語

綜上所述，我國化工機械設備焊接工藝技術中技術方式存在很多的影響因素，如何做好化工機械設備焊接工藝技術的提高，就成了我們面臨的主要問題，本文主要分析了焊接結構的工藝性和焊接方法的選擇、焊接材料選擇、焊接接頭和坡口形式以及焊接規范，通過這幾個方面對化工機械設備的焊接工藝技術進行探討。筆者希望更多的專業人士能投入到該課題研究中，針對文中存在的不足，提出指正建議，為提高我國化工機械設備的焊接工藝技術的發展做出重要的貢獻。

參考文獻

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【關鍵詞】水電設備；焊接技術；現狀；問題；體系構建

水電設備焊接是水電站投入使用前與使用中重點關注的內容，在水電站建設時，水電設備之間要通過合理的布置與組裝，形成高效率的流通通道，才能實現水電正常轉換生產，這時候就需要進行水電設備的焊接工作，使水電設備之間相互聯系；在水電站正常運營的過程中，水電設備的連接處，由于設備老化或其他影響，導致設備焊接處出現縫隙等問題，這時候也必須及時進行水電設備焊接工作。因此，現代水電設備焊接技術的優劣，將會決定水電設備焊接工作的質量與效率，對相關技術的深入研究與實踐，是我國水電站建設與發展必須加以重視的研究內容。

1、我國現代水電設備焊接技術的應用現狀與主要問題

1.1我國現代水電設備焊接技術的應用現狀

目前我國現代水電設備焊接技術的應用情況，主要可以歸納為以下三個方面：第一，現代水電設備焊接工作仍然是維護水電站正常運行的必要工作，但是在這方面的專業性人才卻非常欠缺，很多水電設備的焊接并非是取得了專業資格證書的技術人員進行的，這使水電設備焊接的質量難以得到保障。第二，我國目前通用的水電設備焊接技術比較落后，盡管目前已經由自動化焊接的原理提出和實踐操作，但是在大多數水電站的設備焊接上，還是以人工焊接為主，對自動焊接的認可和使用相對不足。第三，現代水電設備焊接技術在使用規范程度的管理上不嚴格，很多水電設備焊接工人在實際焊接工作中，并沒有按照規范的施工標準來執行，導致一些水電設備焊接出現問題，不得不進行二次焊接，甚至是多次焊接，對水電站的安全運行帶來安全隱患。

1.2我國現代水電設備焊接技術的主要問題

結合我國現代水電設備焊接中出現的實際問題，并和國外先進的焊接技術相比較，筆者認為出現的主要問題，可以概括為三點。

1.2.1水電設備焊接技術在研究和實踐上明顯不足

水電設備焊接技術在很大程度上決定了設備焊接的質量，然而傳統的人工焊接往往會依賴于個人焊接經驗，這就導致專業性的水電設備焊接技術得不到重視，所以在這方面進行的研究與實踐次數明顯不足，也就談不上對該技術的完善與創新。技術的落后將直接造成水電設備焊接始終停留在較低的工作效率上，無論是對水電設備的焊接的速度來講，還是對水電設備的焊接質量來講，都無法起到提升的作用。

1.2.2我國現代水電焊接技術在自動化程度上落后于國外

西方發達國家進行工業化革命的歷史遠遠長于我國，在很多工藝技術上都領先于我們，水電設備焊接技術也不例外。國外已經普遍采用了自動化焊接技術，實現了精確化焊接、流水化焊接，不僅保證了水電設備的焊接質量，同時也極大的提升了焊接效率。而在國內，由于對水電設備焊接技術的重視程度不夠，自動化控制技術與相應設備的欠缺，都導致了國內在水電設備焊接技術上仍然偏向于人工操作，這對設備焊接技術的今后發展產生了一定的影響。

1.2.3焊接材料的質量問題導致水電設備焊接技術無法正常施展

在使用水電設備焊接技術的時候，如果焊接材料沒有達到規定標準的話，也會在很大程度上影響焊接技術的實際效果。國內水電設備焊接量大，很多焊接工作承包方為了提升自身的經濟效益，會在焊接材料上偷工減料，或是以次充好，這樣的行為不僅造成水電設備焊接存在安全隱患問題，同時也無法發揮出設備焊接技術的作用，長此以往，會導致水電設備焊接技術停滯不前。

2、水電設備中間環焊接技術、轉子支架焊接技術分析

2.1水電設備中間環焊接技術

水電設備中間環焊接技術，其具體流程為：一，做好技術施工前的準備工作，熟悉需要施工的水電設備和有關圖紙，對焊接所用的材料進行復查檢驗，確保焊接材料質量達到焊接標準。二、正式施工的時候，要嚴格按焊接技術操作規定，通過卷板機使焊件基本成形，并注意復層不銹鋼表面被壓傷的問題；裝配成型時，焊縫的對口處，錯邊量不得大于復層的二分之一，或是大于復層2毫米；定位焊接的時候，要使用與焊接基層性質一樣的材料焊接在母材上，將工具卡焊接在基層側面；基層焊接要用到保護氣，嚴格控制焊接管道，防止復層材料被熔化；過渡層的焊接則需要減小焊接參數，從而起到減少基層的金屬融入量。三、在施工結束后，要對中間環焊接結果進行復查，根據施工圖紙和設計標準進行檢驗。

2.2水電設備轉子支架焊接技術

在進行水電設備轉子支架的焊接過程中，所選擇的母材是Q345C與正火低合金高強鋼的時候，要特別注意氫影響與應力影響。同樣其焊接技術實現的流程分為三個步驟：焊接前做好材料準備與檢查，對焊接圖紙進行熟悉，選擇合適的焊接工藝；在焊接過程中，要嚴格按照焊接技術要求，注重焊接裂縫和變形情況的預防；在焊接結束后，要對焊接質量進行檢測，出現問題的焊接處要立即進行修補處理。

3、構建我國現代水電設備焊接技術研究與實踐體系的策略

3.1規范現代水電設備焊接技術與工藝，加大研究力度

水電設備焊接技術研究與實踐體系的構建，首先要對當前我國水電設備實際焊接工作中所參考的焊接技術和施工工藝進行規范，形成統一的行業標準，防治個人焊接經驗操作。另外，要繼續加大在設備焊接技術上的研究力度，結合水電設備焊接需要注意的各個方面，定向研究水電設備的焊接技術，從而為水電設備焊接在理論與實踐上奠定基礎。

3.2加大專業性技術研究人才的培養，加強國內外焊接技術交流

人才基礎是保證現代水電設備焊接技術得以研究的關鍵因素，我國目前在該方面的專業非常欠缺，設備焊接工人的專業能力也缺少評估標準和有效管理，因此需要國家和企業重視對水電設備焊接技術研究人才和具備專業焊接能力的高級技工進行大力培養，確保人才充足。同時，國外水電設備焊接技術和焊接工藝、自動化焊接控制系統等，都是我國需要學習和借鑒的地方，所以要加強國內外在水電設備焊接技術上的交流，不斷豐富自身焊接技術內容，從而提高焊接質量和焊接效率。

4、總結

焊接技術組作為影響水電設備焊接質量和焊接效率的關鍵因素，對其進行技術研究與經驗總結是非常有必要的，針對我國現階段在現代水電設備焊接技術上出現的問題，應該規范現代水電設備焊接技術與工藝，加大技術研究力度和專業人才培養力度，并加強國內外焊接技術交流與合作，從而全面提高我國水電設備焊接技術。

【參考文獻】

[1]漆衛國.我國水電施工焊接技術現狀與展望[A].水工機械技術2008年論文集[C].2007.

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關鍵詞：AUT，全自動熔化極氣體保護焊，人工焊接缺陷，DNV資質認證，海底管道，POD

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

一、前言

AUT認證的主要參考文件為DNV-RP-F118 2010，該標準對各種缺陷的數量和特征都有明確的要求。鑒于AUT檢測工藝及系統設置的相對比較固定(一般情況下系統設置及聚焦法則設定完成后，不得輕易更改)，對缺陷的代表性（以側壁未熔及根部未焊透為主），包括尺寸、位置及走向要求比較嚴格，因此人工缺陷的制作將直接影響認證的結果。根據咨詢結果，目前國內關于人工缺陷的制作的方法及可借鑒的經驗十分有限,目前比較流行的缺陷制作方法是通過控制焊接過程中的電流、電壓等焊接參數來產生缺陷，但很難控制缺陷的大小及位置。

二、試驗準備

2.1缺陷設計

按照DNV-RP-F118 2010③標準，分別包含未熔合、根部未熔透、氣孔、夾渣等缺陷。缺陷制作的質量和數量對AUT認證的精度有著重大的影響,主要有以下幾點:

2.1.1缺陷的類型

根據缺陷的危害程度及代表性，缺陷制作類型以未熔合及根部未焊透為主。焊接方法不同產生的缺陷類型也有差異，如在自保護的手把焊（SMAW）中可能產生藥皮夾雜等缺陷，但是在以氣保護全自動焊（GMAW）中則不會出現。人工制作的缺陷要有一定的代表性，能夠反映自然缺陷的特征。

2.1.2缺陷的數量

必須滿足相關標準要求，根據DNV標準要求，表面、填充區域、熱焊、根部（J型破口）每個區域至少29個缺陷方能滿足在95%的可信度的條件下達到90%的檢出率要求。氣孔、層間未熔、夾銅等缺陷至少兩個；熱焊區域29個，填充區域29個，蓋面29個，夾銅缺陷2個，層間缺陷2個，氣孔2個，總數，122個。

2.1.3缺陷的深度

AUT是基于分區檢測法的檢驗手段，每個分區的標準反射體、系統設置、靈敏度要求是不一樣的，例如對于J型破口，根部采用的是脈沖回波（PE）,填充區域采用的是串列法（tandem），故要求每個分區都有相應的缺陷，比如表面缺陷要求其深度在3mm（試件表面到缺陷的下端點）以內，這對于壁厚較小（15.9mm）的試驗件是個難點；

2.1.4缺陷的高度

認證是以AUT系統對缺陷的高度測量精度為主要分析對象，合理的缺陷分布，是實驗成功的關鍵，尤其是小缺陷的制作，如果1mm是不可以接受的，POD數值越小，說明AUT檢出能力越強；

缺陷制作的最大的難點在于高度的控制，尤其是

經過多次試驗及討論，通過機械方式在坡口表面挖槽（主要是EDM,電火花加工）并放入不銹鋼焊絲成為主要方案，事實證明該方案的實際效果超出了預期，能夠比較有效地控制缺陷高度。

2.1.5缺陷的走向

根據缺陷的危害程度及代表性，缺陷制作類型以未熔合及根部未焊透為主，制作填充區域、熱焊及近表面側壁未融合時，若采用改變焊機參數方式制作缺陷很難控制缺陷在縱向及橫向的位置，同樣，通過在機械方式在坡口表面挖槽并放入不銹鋼焊絲成的辦法較好的解決了以上問題，但仍然有一定的不確定性。根部未熔合的制作方法是在缺陷設計區域停止焊接，產生的缺陷較好的符合了數據分析要求

2.2 試件準備

2.2.1試件尺寸

試件采用API 5L X65級鋼，海管尺寸為OD168mm×15.9mm。試件必須取自項目中實際管材，表面狀況良好，無明顯銹跡，無涂層，并嚴格參照項目WPS加工好坡口，附加坡口保護器,運輸過程中嚴謹磕碰。

圖1AUT設備認證試件尺寸示意圖

2.2.2坡口設計

試件坡口參照荔灣項目經過評定的焊接工藝，采用窄間隙J型坡口。詳見下圖。

圖2J型坡口參數

圖3 V型坡口參數

2.3焊接方法

J型坡口的焊縫將采用全自動熔化極氣體保護焊（GMAW），具體參數請參見相關WPS；V型坡口采用手把焊或者自保護焊，具體請參見相關WPS。

三、焊接缺陷制作

根部未熔合缺陷（SIDE WALL LACK OF FUSION）根據未融合在不同深度出現的狀況，大致可分為根部單邊未熔合 填充單邊未熔合 層間未熔合 蓋面單邊未融合。

3.1根部未熔合在缺陷高度的要求上又有1.5mm和0.8mm兩種規格，在制作時，先在預先確定的位置，使用氬弧焊在一側坡口焊接完全熔透鈍邊的根部焊道，在焊道與另一側坡口狹小的窄間隙中，根據缺陷高度的要求，使用砂輪機打磨出溝槽，再使用氬弧焊在其上薄薄施焊一層，為防止燒穿，再加焊一層。這樣，一個確定了缺陷高度和長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別制作出 層間未熔合 蓋面未熔合。

3.2制作側壁未融合時，首先在坡口面上的某一深度上通過EDM（電火花加工）加工出具有一定高度和長度的槽，然后講不銹鋼焊絲或者已經加工成一定尺寸的鋸條，使用鎢極氬弧焊進行填埋，并將表面打磨至與原坡口面，最后使用特定的焊接方法進行整道焊縫的焊接。

圖4坡口表面EDM槽

3.2根部未熔透（LACK OF PENETRATION）根部未焊透主要出現在全自動焊窄間隙J型坡口的焊接方法中，根據缺陷高度{0，8mm 1，5mm 2mm}的要求，使用砂輪機在坡口鈍邊上打磨出預留的未焊透深度，使用氬弧焊小電流薄薄施焊一層，再加焊一層，以防燒穿，確保缺陷高度的要求精度。

3.3密集氣孔(CLUSTER) 確定氣孔的位置和深度后，使用氬弧焊，關閉保護氬氣，用點焊的方法制作出密集氣孔 在氣孔上方使用氬弧焊小電流施焊一層，防止在下一層焊接時破壞已制作好的缺陷。

3.4滲銅(Cu-inclusions)在全自動焊接中，焊道背部使用了銅靴保護，也就有了滲銅這一缺陷的出現，在確定的缺陷位置使用氬弧焊把銅絲熔合到焊縫中，然后再覆蓋一層碳鋼焊縫。

圖5 預埋缺陷焊接后金相

3.5 自然缺陷的產生

自然缺陷的產生有時可補充人工缺陷的不足，但是同時也會干擾數據的分析，甚至導致最終的分析結果受到沖擊。因此在制作人工缺陷的過程中應盡量避免其他非目標缺陷的產生。

圖6 自然缺陷較多

四、結果分析

缺陷制作采用比較保守的50%的成功概率，初始設計缺陷為245個，實際制作缺陷265個（包括自然缺陷），其中133個進行了切片分析， 2個缺陷因為不具有代表性而被廢棄，2個缺陷因為切片無明顯顯示而被廢棄，此外7個自然缺陷也被用作分析，最終136個缺陷被納入分析。

圖7缺陷高度分布

經過最終的金相分析及數據統計，缺陷的合格率達到65%，高出預期，其深度、高度計走向能夠較好的模擬自然缺陷。

五、小結

人工缺陷的制作對于AUT認證的意義重大，合理的缺陷設計，焊接技術熟練的焊工等因素都將直接影響缺陷的制作質量，并最終決定認證的結果。本文所論述的關于缺陷制作的一些經驗已成功得到驗證，但仍有不少改進之處。

5.1表面及表面缺陷的制作，可采用EDM切割，然后用手把焊進行填埋，理論上能夠獲得更貼近自然產生的未融合的人工缺陷，但仍需實踐驗證。

5.2層間缺陷制作仍然不是非常理想，與自然產生的缺陷仍然存在比較大的差距。具體的制作方法有待研究。

5.3 自然缺陷的產生，缺陷制作過程中產生了較多的非目標缺陷，對缺陷的分析產生了較大的影響，以后應嚴格按照WPS進行執行，控制預熱及層間溫度等參數，盡量避免非目標缺陷。

5.4 根部的錯皮較嚴重，干擾了根部缺陷的制作，尤其是V型坡口的焊接，錯皮現象較為明顯，除了使用外對口器，及對口時的操作失誤，管子的橢圓度等因素有比較嚴重的影響。

此次人工缺陷的制作，為管道環焊縫、平板對接焊縫及其他類型坡口的人工缺陷的制作，尤其是鎢極氬弧焊的人工缺陷制作提供了寶貴的經驗。

參考標準

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【關鍵詞】風電設備；發展趨勢；管塔式塔架；焊接工藝；變形控制

1.世界各國風電發展現狀

地球上的風能資源十分豐富，開發潛力巨大，全球已有不少于70個國家正在利用風能，風力發電是風能的主要利用形式。近年來，風電裝機容量增長迅猛。

世界風電裝機容量的增長，20世紀80年代主要集中在美國。但從1986年起，美國過早地停止了對發展風電的優惠政策，而90年代初，歐洲一些國家卻建立了較全面的支持可再生能源政策，所以，90年代以后，歐洲取得了更快的發展，到2008年底，全球風電累計裝機總量已超過12080萬kW，歐洲約占65%，中國風電累計裝機總量突破1300萬kW。從2003年到2008年，中國風電裝機容量快速增長：累計裝機容量從2003年末的56.7萬kW增加到了2008年末的1324.22萬kW，增加了22.3倍；年新增裝機容量從2003年的9.8萬kW增加到了2008年的719.02萬kW，增加了72.4倍。

2.世界風電設備產業狀況

在風電場造價構成中，風電機組造價通常占60-70%以上，國內甚至有占85%以上的情況。德國的產業數據顯示，風電機組本身的成本占陸上風電項目的65%，其余的成本是電氣系統設備、地價、基礎設備、輸電線路建設等。

全球風電設備市場的集中度比較高，前四名廠商份額占70%以上。印度是發展中國家發展風電的典范。2004年印度風力發電裝機容量達298.5萬kW，位居全球第五，而且建立了風電設備產業，能生產70%的風機零部件及1000kW以上級別的風機整機，風機及部件出口歐美。由于我國國內市場龐大、機械制造業較印度發達，預計我國也將步印度后塵。

2010年后，中國將成為世界上最大的風電市場和風能設備制造中心。中國正逢發風電的大好時機。按“十一五”規劃，到2010年，我國風電裝機容量將達到500萬千瓦，2015年達到1000萬kW，2020年達到3000萬kW。中國風電市場將越來越大，成為世界最大的風電市場指日可待。

3.世界風電設備技術發展趨勢

大型化：目前，世界上兆瓦級的風電機組已具備商業化價值，單機容量可達2～3兆瓦。最大的風電機組是德國repower公司生產的單機容量為5兆瓦的海上風電機組。

變速運行：與恒速運行的風力發電機組相比，變速運行的風機具有發電量大、對風速變化的適應性好、生產成本低、效率高等優點。德國enercon公司是生產變速風電機組最多的公司。

變槳距：定槳距在向變槳距方向發展，變槳距調節的優點是機組起動性能好，輸出功率穩定，機組結構受力小，停機方便安全。但其缺點是增加了變槳裝置與故障幾率，控制程序也比較復雜。

葉片材料：由玻璃纖維增強樹脂發展為強度高、質量輕的碳纖維。

控制與監控技術不斷完善。包括先進控制規律的應用、快速無沖擊并網技術、遠程監控技術、獨立槳葉控制技術、孤立風機或弱電網運行技術以及風電與光伏混合控制技術等。

直接驅動技術：齒輪傳動不僅降低了風電轉換效率和產生噪音，同時是造成機械故障的主要原因，而且為了減少機械磨損需要清洗等定期維護。采用無齒輪箱的直驅方式雖然提高了電機的設計成本，但卻有效地提高了系統的效率以及運行可靠性。德國enercon公司在開發直驅發電機方面居于世界領先地位，已批量生產1.8兆瓦的直驅發電機組。

離岸風力發電：海上風速大且穩定，利用小時數可達到3000小時以上。同容量裝機，海上比陸上成本增加60%，電量增加50%以上。風速較陸上大20%，獲得風能增加72%，且塔架不必太高；氣流較陸上穩定，機組疲勞載荷小，壽命較陸上長25%；遠離陸地，噪音及光影問題小，可自由提高轉速；取用地較陸上單純，不易發生爭端，還會引來魚群棲息；靜風期少，每年滿負荷小時數較陸上長，有利于增加發電量；未來機組可更大型化，易形成規模經濟，縮短回收期。

4.風機塔架焊接技術

并網風電設備主要有葉片、齒輪箱、發電機、偏航系統、控制系統、塔架等。風機葉片材料為玻璃纖維增強樹酯、碳纖維，其余部件的原材料主要為鋼材。并網型風機的設計壽命一般為20年，塔架高度40m以上，位于塔架頂部的機艙重達幾十噸。隨著單機容量的不斷增大，塔架高度也越來越高，目前最高達70余米，這對塔架的制造焊接提出了更為嚴格的要求。

4.1塔架結構形式與材料

圖1 風電塔筒結構外形

塔架類型主要有桁架式和管塔式兩種。桁架式塔架造價低廉，但維護不便。管塔式塔架采用鋼板卷制焊接而成，形成上部小下部大的圓錐管，內部裝設扶梯直通機艙。管塔式塔架具有結構緊湊、安全可靠、維護方便、外形美觀等特點，被廣泛采用，其外形如圖1所示。筒體板厚由最底部的40mm左右向頂端的12mm左右變化。整個塔架分3～5個大節制造、運輸和安裝，其中最底節為基礎節，其2/3高度埋入鋼筋混凝土基礎中，其余2～4個大節豎立安裝于基礎節之上，節間采用法蘭組用高強螺栓連接，法蘭與筒體及大節內各短管節之間采用對接焊縫連接。

基礎節底法蘭為Q345D或Q345E鋼板拼焊法蘭，其余法蘭為S355J2G3-Z25或S355NL-Z35鋼鍛造法蘭，筒體材料為Q345D或Q345E。寒冷地區采用Q345E鋼板，非寒冷地區多采用Q345D鋼板，這2種鋼材的焊接性良好。

4.2基礎節底法蘭焊接工藝

基礎節底法蘭材質與塔架筒體材料相同，根據直徑大小，一般由4～6瓣扇形鋼板拼焊而成。焊接施工多采用CO2氣體保護藥芯焊絲焊接工藝。坡口采用小角度、大間隙、不對稱雙V形，焊接時先焊接小坡口側，然后，大坡口側清根焊接。底法蘭焊接時應控制環瓣接縫處的角變形，焊前應通過試驗確定兩側坡口的填充量比例。

4.3法蘭焊接工藝

制造管塔式塔架的關鍵問題之一就是控制法蘭與筒體焊接后的角變形。法蘭與筒體焊接后的角變形要求如圖2所示：法蘭與筒體焊接后，要求法蘭角變形內傾0～1.5（2.0）mm。如何保證法蘭與筒體焊接后的角變形控制在要求的范圍之內，是影響塔架生產進度和質量的關鍵性技術問題。

圖2 焊后法蘭角變形范圍示意圖

為了保證法蘭與筒體焊接后的角變形符合要求，采用單個法蘭分別與筒體組裝定位焊接成一體，然后把兩段配對法蘭筒體利用高強度螺栓連接在一起剛性固定，如圖3所示，必要時采取反變形。焊接時線焊接內側，然后外出清根焊接，并適當調整內外兩側焊接線能量的差別。

圖3 法蘭組焊連接示意圖

4.4筒體縱、環縫焊接工藝

塔筒是由寬度2.0～2.5m的定尺鋼板卷制焊接而成，縱、環縫的焊接工作量非常大，一套高約60m的塔筒縱環縫約長400m，其焊接效率直接決定合同進度。同時，由于塔架高度高，風機運行過程中，風力和風向是隨時改變的，且變化幅度大，塔筒環縫所受載荷為交變載荷，所以必須保證焊接接頭的沖擊韌性。