焊接工藝論文范文10篇

1.母材及焊接材料

根據L450M管線鋼的化學成分及力學性能，返修工藝打底焊采用伯樂公司生產的BOEHLERFOXCELE6010、φ3.2mm焊條，填充、蓋面焊采用低氫型焊條E5515—G，φ3.2mm，熔敷金屬的化學成分如表3所示。

2.返修焊接工藝

（1）缺陷的清除和坡口制

備根據射線底片上的缺陷種類、位置、深度及缺陷大小測量出缺陷所在的位置，并根據缺陷的性質和部位，使用角向磨光機對缺陷進行徹底的清除，并把坡口兩邊50mm區域內及坡口面的油銹等雜質清理干凈。對清理完的地方，還要通過表面探傷加以確認，合格后方可施焊。清除缺陷后，用角向磨光機將返修部位打磨，打磨后的兩端及表面過渡要平緩，寬度要均勻，便于施焊緩坡凹槽。如需全壁厚返修，應開V形坡口，坡口形式如附圖所示。

（2）返修工藝

1焊接方法的選用

薄板焊接時，由于焊接局部加熱的特點，容易燒穿和波浪變形。為了避免這一現象的發生，應采用熱量集中、焊接變形小的焊接方法。CO2氣體保護焊以焊接效率高、焊接變形小的特點在高強鋼薄板的焊接中得到廣泛應用。大型船舶上層建筑薄板可選用CO2氣體保護焊進行焊接。

2焊前準備

2.1坡口的準備坡口及距坡口每側邊緣20mm范圍內，需用砂輪打磨干凈并露出金屬光澤，清除油污、銹、水、氧化皮等雜物。坡口加工盡量采用機械加工或等離子弧切割，以保證割口質量。2.2焊接材料焊接材料選用Φ1.2mm的藥芯焊絲進行焊接，焊絲應經相應船級社認可，并具有質量合格證書。保護氣體應符合HG/T2537-93標準中優等品要求，氣體純度不低于99.9%，含水量不超過0.005%。

3焊接工藝參數

為減小焊接變形，應采用細焊絲、小電流、低電壓的焊接工藝進行焊接。

1鋁合金構件焊接變形與控制

1.1焊接變形原因

焊接的熱過程是導致殘余應力和塑性應變的根源。在焊接過程中,焊接熱過程對焊接質量和焊接效率的影響,主要來自以下幾個方面的深層次原因:(1)在焊接件上,熔池的形狀和尺寸直接影響焊接質量,而熔池大小與尺寸作用到焊接件上的熱量分布和大小息息相關;(2)焊接的熱過程包含加熱和冷卻兩個過程,這兩個過程中的加熱和冷卻參數會直接影響熔池的相變過程,對金屬的凝固產生重要的影響,對熱影響區的金屬組織產生一定的破壞;(3)焊接中的熱過程直接決定熱量的輸入過程和熱量的傳遞效率,這直接導致焊接的母材的熔化速度;(4)焊接的熱過程如果不均勻,會對金屬構件各部分產生不同的熱響應,導致出現不同的應力,產生應力形變。從以上理論探討,我們可知在金屬構件焊接過程中出現變形,主要是由于焊接熱源是處于局部加熱,使得鋁合金構件上的熱量分布存在差異,在構件與母材之間的焊縫區域附近熱量吸收的較多,引起周圍鋁合金材料和母材都出現一定程度的受熱膨脹,而遠離焊縫區域的鋁合金材料和母材材料由于吸收到的熱量相對較少,發生的體積膨脹相對較小甚至不發生體積膨脹,使得焊縫區域的體積膨脹過程受到一定的抑制,導致焊接過程中,焊接構件和母材之間出現瞬間的熱變形,但是當鋁合金構件在焊接過程中產生的內應力超過了自身材料的彈性極限后,會出現一定的塑性應變,當焊接過程結束之后,焊接件又逐步冷卻而產生殘余變形。

1.2焊接變形分類

從機械領域考慮整個焊接過程,可以將焊接過程中出現的變形分為瞬間變形和殘余變形。其中,焊接過程瞬間熱變形分為三種,依次是面內位移、面外位移和相變組織形變。焊后殘余變形分為面內變形和面外變形兩大類,面內變形又分為焊縫縱向收縮、焊縫橫向收縮、回轉變形;面外變形又分為角變形、彎曲變形、扭曲變形。

1.3鋁合金的焊接性能分析

1壓力容器焊接工藝的準備

壓力容器的制作工藝需要做到很精細，不能夠出現任何的差錯。而其中的焊接工序也是同樣需要很精細，造成焊接工序出差錯的原因就是材料選取的不正確。如果在焊接時選取的鋼制材料性能較差的時候，就會在焊接的接頭上出現一些裂痕，這些裂痕對于壓力容器是致命的傷害；如果在選取材料時選取了鋼號或者是化學成分不對的材料，這時在使用過程中就會出現各種腐蝕的現象；而且如果我們選用的鋼制材料的轉化溫度高于壓力容器的溫度時，就會使壓力容器在制作的過程中突然斷裂。所以，綜合以上幾點所論述，我們在選取壓力容器的制作材料時，必須要考慮到壓力容器的工作條件、工作壓力、各個介質之間的腐蝕性、鋼制材料的溫度，還要重點注意鋼制材料的力學性能、物理性能、化學性能等等一系列的科學因素。當然，在進行壓力容器的焊接工序的時候，還需要技術方面的硬性要求。在焊接工序的準備階段，在選取壓力容器容器外圈的時候，要選用低碳鋼、不銹鋼、低合金鋼，在焊接卷板之前應該提前清理干凈依附在板面上，可能對壓力容器造成損傷的硬物和雜物，同時還要檢查好焊接時的焊接接口位置等等一些工序，使之符合焊接所需的一切標準。在壓力容器焊接成型的階段，不能直接將鋼板彎曲，應該先有一個預彎的過程，在鋼板卷成一個圓形的時候，必須要在機器上擺放端正，可以采用在機器和鋼板上做記號的方式來確定鋼板是否已經擺正，卷軸鋼板的時候嚴禁一次就將鋼板卷制完成，要采取循序漸進的方式，一次次不間斷的進行卷制，而每次卷制的程度不得高于上一次的百分之三十，在焊接時要選取一個已經焊接合格的樣板來進行比對，確認是否符合一切準則，在焊接時，必須嚴格按照確定好的接口進行焊制，并且在焊制的過程當中要及時的清理在焊接時產生的雜質和脫落的鋼材，以免對壓力容器造成傷害。在壓力容器焊接成型之后我們就需要對她進行矯正和檢查，矯正就是需要驗證壓力容器的制作是否符合科學界所規定的一些數據，而檢查就需要看，在壓力容器焊接完畢之后，內外表面是否光滑、沒有劃痕、沒有壓傷、起皺、裂痕、等等的缺陷，與此同時還要按照技術條件進行檢查各項參數，確定制作完成的壓力容器符合硬性文件上的各項技術要求。

2壓力容器的焊后檢查和焊后返修

任何的一種科技制品，在完成之后都需要有事后的檢查和返廠維修，壓力容器也不列外。壓力容器在焊接完畢之后，應當首先檢查它的焊縫外觀和尺寸是否符合預定目標和目標參數、實驗壓力容器焊接完畢之后的抗熱能力和對熱的處理、檢查壓力容器是否在焊接的時候出現裂痕等損傷、檢查壓力容器在制作之后的致密性是否良好，是否有透氣的現象出現。關于壓力容器在焊接完畢之后的返廠檢查必須要嚴格做到以下幾點：

（1）焊接的返修次數不宜超過兩次；

（2）如果需要對焊接之后的壓力容器進行返廠檢修，必須要提交它要返修的原因并且對原因作出分析，同時提出要維修的建議；

一、我們面對的無鉛焊接挑戰

鉛是種特性十分適合焊接工藝的材料。當我們將它除去后，到目前還無法找到一種能夠完全取代它的金屬或合金。當我們在工藝、質量、資源和成本等方面找到比較滿意的代用品時，我們在工藝和成本上都不得不做出讓步。而在工藝上較不理想的情況有以下幾個方面。

1．較高的焊接溫度。大多數的無鉛焊料合金的熔點都較傳統錫鉛焊料合金高。業界有少部份溶點低的合金，但由于其中采用如銦之類的昂貴金屬而成本高。熔點高自然需要更高的溫度來處理，這就需要較高的焊接溫度。

2．較差的潤濕性。無鉛合金也被發現具有較不良的潤濕性能。這不利于焊點的形成，并對錫膏印刷工藝有較高的要求。由于潤濕效果可以通過較高的溫度來提高，這又加強了無鉛對較高溫度的需求。熔化的金屬，一般在其熔點溫度上的潤濕性是很差的，所以實際焊接中我們都需要在熔點溫度上加上20度或以上的溫度以確保能有足夠的潤濕。

3．較長的焊接時間。由于溫度提高了，為了避免器件或材料經受熱沖擊和確保足夠的恒溫以及預熱，焊接的時間一般也需要增長。

以上這些不理想的地方帶給用戶什么呢？總的來說就是器件或材料的熱損壞、焊點的外形和形成不良、以及因氧化造成的可焊性問題等工藝故障。這些問題，在錫鉛技術中都屬于相對較好處理的。所以到了無鉛技術時，我們面對的焊接技術挑戰更大。

1鍋爐受熱面鰭片焊接現狀

受熱面拼縫焊接主要分為整體組合焊接和鰭片焊接，鰭片焊接質量好壞對受熱面管子影響很大，由于對口等問題，在焊接焊口的時候需要把管口上下鰭片割開1m左右，等焊口焊完再把鰭片焊接起來，起到密封效果。筆者在檢修一些電廠鍋爐的時候，經常會聽到運行人員抱怨，鍋爐由于制造時忽視拼縫焊接，導致鍋爐漏灰、熱效率受影響之類的問題。該機組水冷壁規格為Φ31.8×7mm。此超臨界鍋爐受熱面工作溫度576℃，壓力31.30MPa，爐膛內溫度800~1000℃，如此高的內外溫度和壓力，如此薄的壁厚，稍有割傷就會造成水壓泄露和整套啟動的時候爆管。在施工現場，無法像工廠一樣機器切割，只能安排工人用氧乙炔火焰切割。有時對完口的拼縫在沒有打磨掉切割的氧化物的情況下，就被直接焊接起來。

2受熱面鰭片切割工藝

現場采用手工氧乙炔切割的方法，反應的化學公式如下2C2H2+5O2→4CO2+2H2O（條件點燃）.首先應該保證切割工藝，盡量在地面完成，操作工在眼鏡手套等保護措施齊全的情況下，正對切割拼縫，一手握在割刀一頭，一手抓在割刀中間，便于細微控制割刀的移動，切割工藝的工序：預熱—穿孔—引入線—引出線—熄火，現場切割厚度為6~8mm厚，選用1號割嘴，切割速度控制在550mm/min，乙炔壓力大于0.03MPA，預熱氧氣壓力控制在0.3~0.5MPa，切割氧氣壓力控制在0.7~0.8MPa[1]。首先將鰭片局部待切割處預熱到燃燒溫度（約1150℃），然后打開高壓切割氧，使金屬劇烈燃燒。燃燒后生成熔渣和熱量，熔渣被切割高壓氧氣流吹走，而燃燒產生的熱量和氧乙炔火焰的熱量混在一起，將后面的金屬預熱到燃燒點，這一過程持續下去，就是火焰切割的原理。切割前用石膏筆劃線，選用高純氧乙炔，保持割嘴和待切割件垂直，會使成型精細。

3焊接熱變形控制

切割完的拼縫在組合安裝完成后，需要用沙磨耐心的打磨飛濺和氧化鐵，然后焊接起來。在焊口位置，需要加密封塊的地方，安裝焊接時，采用分散跳焊，即每隔1根管子（也可以采用隔2根管子焊接1根的方法）安裝焊接密封塊，待焊接完畢后再安裝它們之間的密封塊，以防止焊接熱變型。在焊接過程中，筆者采用以下方法來控制變形。

1、鈦合金焊接工藝

1.1焊接材料

鈦合金焊接一般使用成分與母材相同的焊絲，有時為了提高接頭的韌性，在焊接接頭強度方面降低要求，應當選擇低于母材強度的焊絲。通常將在真空有條件下經過退火處理TA1～TA6和TC3等焊絲用做鈦合金焊接，如果以上提到的焊絲無法供應時，可將母材剪切成窄條作為焊絲。

1.2焊前清理

鈦合金的焊前清理工作非常重要，通常因為附著污物會引發氣孔和夾雜雜質等問題影響焊絲焊接后焊縫的抗腐蝕性和強度，因而鈦合金在焊接前必須進行清理。表面處理的常見方法為物理處理和化學處理法，物理處理主要包括表面污垢通過噴砂噴丸和拋光等方式的處理，化學處理主要是通過酸堿等化學物質將鈦合金表面的污垢溶解，除去鈦合金表面的氧化物，直至表面為鈦合金基材為止。

1.3常見的鈦合金焊接方法

1斷裂現象觀察

焊縫斷裂的位置都在沿機架座側的熔合處，每塊襯板的焊縫斷裂面上均出現有多處整體斷裂前的舊斷裂面和新斷裂面上有不同程度的點狀夾雜物。這與原焊接時的工藝、措施、焊接材料和焊接應力有關。

2焊接性分析

主機架座超高錳鋼是經水韌處理后得到純奧氏體組織，材料具有良好的韌性和綜合性能。當超高錳鋼加熱到300℃以上時，原溶解到奧氏體金屬中的碳就會從奧氏體晶粒內向晶界析出，并聚集在晶界形成碳化物，破壞了奧氏體組織的完整性；晶界碳化物的聚集會使超高錳鋼脆化，力學性能大幅度下降，還可導致超高錳鋼熱影響區產生裂紋。所以焊接時，需采取冷焊工藝，控制熱輸入量等，使超高錳鋼基體在焊接過程中保持較低溫度，減少基體在300℃以上停留時間。超高錳鋼的線膨脹系數為純鐵的1.5倍，是碳素鋼的2倍。體積收縮率和線收縮率較大，焊接過程中容易出現應力和裂紋。焊接時應減少熱輸入量和采取降低應力等措施。ZCuAl9Mn2鋁青銅焊接時的主要問題是鋁的氧化，生成致密而難熔的AlO薄膜覆蓋在熔滴23和熔池的表面，易在焊縫中產生夾渣、氣孔和未熔合等缺陷。因此，焊前應清除表面氧化物，焊接過程中宜快速冷卻，降低在較高溫度的停留時間，防止鋁的氧化。因鋁青銅的熱導率λ=64w（m•k）比純銅和黃銅低，并且有較窄的結晶區間，焊接時可以不采取預熱措施。超高錳鋼與鋁青銅焊接時，如選擇鋁青銅焊接材料，液態銅對近縫區鋼的晶界有較強的滲透作用，在拉應力作用下單相奧氏體的超高錳鋼容易產生滲透裂紋。防止措施：選擇合適的焊接材料或堆焊過渡層等。

3焊接材料的選擇

鋁青銅焊接時，相匹配的焊條是T237。但它與超高錳鋼在一起焊接時，在超高錳鋼側的近縫區有產生滲透裂紋的傾向，不能直接使用焊接。因Ni與Cu能無限互溶，可排除Cu的有害作用，當Ni的質量分數高于16%時的焊縫在碳鋼上不會產生滲透裂紋。所以，選擇鎳銅焊條Ni207進行過渡層堆焊，可有效地避免滲透裂紋產生。

1新焊接工藝參數確定

根據生產車間的焊接設備及焊接人員的實際狀況，對其進行了補充和改進，對焊接材料進行了化驗分析（各項要求都符合標準參數指標），并查閱了相關的焊接方面的經驗資料，重新確定了冷卻器筒體在不同焊接方法下各種焊材、母材（冷卻器筒體標準產品采用Q235B鋼板）以及焊接電流之間的最佳匹配關系。

1.1當采用手弧焊時，確定的焊條直徑與工件板厚、焊條直徑與焊接電流的關系為：

1.1.1焊條直徑與筒體板厚的關系

焊條直徑一般根據工件板厚選擇，開坡口的多層焊的第一層及非平焊位置焊接應采用直徑較小的焊條。采用手弧焊時，焊條直徑與板厚的關系，如表1所示。

1.1.2焊條直徑與焊接電流的關系

1.門角焊接過程中存在的問題

第一，門角焊縫的設計性能等級高，但是其結構形式不僅使得門角焊縫處應力集中，而且存在交叉焊縫，焊接過程中由于過大的應力集中，容易出現焊接裂紋，嚴重降低焊縫質量。第二，門角焊縫為HV坡口形式，55°的坡口，坡口清理工作困難，打底焊時如果清理不干凈，很容易產生未焊透和未熔合缺陷。上門角與車頂邊梁的焊縫為PD（仰角焊）焊接位置，焊工操作難度大，焊接質量難以保證；下門角與底架邊梁內側焊縫焊接時，焊縫在地板平面上，焊工蹲在地板上焊接，難以觀察焊接熔池，這些因素都增加了焊縫缺陷的產生。第三，門角設計結構復雜，焊縫存在90°拐角，由于坡口深度較大，導致焊縫金屬在拐角處難以填滿，需要點焊添加焊縫金屬，使得焊縫表面成形不美觀，同時容易產生焊瘤、裂紋等缺陷。

2.門角焊接工藝制定

（1）門角焊接環境要求

鋁合金材料焊接過程中，要求環境溫度≥10℃，相對濕度≤60%，而且應在防風、防雨的室內進行焊接。門角是車體結構中的重要組成部分，它的焊接質量關系到整車的焊接性能，應盡量在滿足條件的環境中焊接。在門角焊接時，應特別注意濕度的影響，每次焊接前測量環境的相對濕度，如果濕度值超出焊接要求，應進行焊前的工作試件試驗，經過檢測合格，確定濕度對焊縫質量的影響在可以接受的范圍內時，再進行門角的焊接。

（2）門角焊縫坡口準備及清理